冲压式气动伺服系统动态精度分析及校正装置设计

从小型战术导弹总体设计的角度提出了一种继电控制冲压式伺服系统的动态精度和校正装置的工程分析和设计方法。由于自振荡状态的存在,伺服系统的动态精度不仅与伺服系统的参数有关,还受到输入信号幅值、频率以及自振荡频率的影响。利用伺服系统在自振荡频率点的幅频特性为1这一特点,将输入信号频率、幅值、系统的自振荡状态和系统的参数联系起来,构建了伺服系统动态精度的计算公式和指标估算经验公式,并根据两者的关系提出动态精度校正方案。最后结合某工程实例,验证了上述方法的正确性。     

时变输入整形在桥式起重机防摆控制中的应用

输入整形技术在抑制柔性系统残留振荡方面得到了比较广泛的应用;然而在处理时变系统时,传统的输入整形器的鲁棒性能受到了很大限制,控制效果往往并不理想。在频域采用零点配置方法设计出了最优随机时滞滤波器,进一步在此基础上进行时变输入整形器的设计,并在桥式起重机的防摆控制中进行了应用研究。该时变整形器通过在线反馈起重机的振动频率和阻尼,实时地调节整形器中脉冲的时间位置和幅值,从而更加有效地抑制系统的残留振荡。仿真结果证明了该方法的良好性能,和传统的鲁棒输入整形器进行了性能比较,该方法对系统参数变化的鲁棒性更强,能够更加有效地抑制负载的残留振荡,同时缩短了运行时间,提高了作业效率。     

桥式起重机消摆控制仿真研究

桥式起重机包含挠性机械环节，小车和桥的速度变化必然引起载荷摆动，起升运动加剧了摆动的复杂性。提出一种能有效消除载荷摆动控制算法，将最小最大优化方法引入控制器设计中，在系统参数变化范围内最小化最大残留振荡能量，得到最小最大时滞滤波器。该滤波器对起升运动引起的系统参数变化不敏感，有很强的鲁棒性，能很好消除载荷摆动。控制过程中不需要反馈信号，易于工程实现。     

零点配置和飞行器高度动态系统的性能补偿

对于单输入-单输出系统,它的零点取决于系统的输出函数.现试图在系统的输出端并联一个常数阵,通过利用可观测性阵讨论它对可观测性性能的影响.证明了在满足适当的条件下,可以任意配置零点,从而可以将一个非最小相位系统变成最小相位的系统.并成功地将这种设计方法用于飞机的高度动态性能补偿.对飞行员来说,了解这种性能是很重要的,尤其是在低空飞行的时候.     

带阻尼约束的驾驶仪最速响应鲁棒性设计

在导弹控制系统设计过程中,考虑了自动驾驶仪的高频振荡问题,将其转化为系统的一个约束条件,同时把上升时间转化为目标函数,其他设计指标视为约束条件,采用有约束多目标优化的方法解决了系统鲁棒性设计问题。此方法解决了导弹控制系统设计过程中,由于气动参数拉偏导致控制器参数设计周期较长的问题,并且可以根据具体情况加入所需的约束,为工程设计提供了一种实用灵活有效的设计方法。     

基于径向基函数响应面法的板料成形仿真研究

板料冲压成形过程中,系统的输入参数具有较大的随机性,并且系统优化通常需要满足多个目标.针对目前一些流行算法在精度和效率上存在的不足,提出了基于径向基函数响应面法的板料冲压成形过程可靠性设计方法.通过超拉丁立方抽样实验设计,选择了适当的设计参数样本,建立了基于径向基函数的板冲压成形过程响应面模型,分析响应面模型中各个目标对应的响应值,得出影响系统的最主要因素,并获得最佳冲压成形工艺参数范围.通过实际生产,验证了该方法对提高板料冲压成形过程的可靠性是有效的.     

多变量反馈系统稳定零极近似相消的积分约束

导出了多变量反馈控制系统接近于虚轴的稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消时,其误差响应的时间域积分约束。这一约束给出了多变量反馈系统固有折中的新的观点。名义系统接近于虚轴的稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消导致反馈控制系统的调节时间延长或者误差响应的无穷范数变大。因此,在反馈控制系统设计中,尽量避免补偿器的极、零点与名义系统的零、极点近似相消(即使这些零、极点是稳定的)。同时讨论了名义系统稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消时闭环系统对抗干扰能力的影响。     

基于序列锥规划的MIMO雷达正交连续相位编码波形设计

提出了一种基于序列锥规划的多输入多输出雷达正交连续相位编码波形设计方法,以最小化发射信号的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平为目标函数,利用序列锥规划在每一个迭代点对其进行一阶泰勒近似,将原问题转化为一系列二阶锥规划子问题,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;为了进一步提高算法的优化性能,对相位增量的门限进行线性变化约束。仿真表明,发射阵元个数和编码长度一定时,所提方法设计的正交波形性能明显优于现有方法,而且该方法能够对正交波形的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平分别进行定量控制,以便兼顾两者的性能指标,因而在波形设计时更具灵活性。     

一类输入受限的不确定非线性系统自适应Backstepping变结构控制

针对一类输入受限的不确定非线性系统,提出了一种自适应Backstepping变结构控制器设计方法。建立了受未知非线性特征约束的执行器故障模型,可以描述系统存在死区、齿隙、饱和、滞回等输入受限情形以及可能发生的执行器失效、卡死等故障情形。设计径向基函数神经网络补偿未建模动态项,引入一阶低通滤波器避免了Backstepping控制中的计算复杂性问题。自适应近似变结构控制能够有效削弱控制信号抖振。理论分析和仿真实验结果证明,提出的自适应鲁棒控制律能够在输入受限的情况下自适应地调节控制输入,使得闭环系统稳定且满足控制性能要求。     

一种基于MATLAB的模糊控制器综合优化设计方法

提出了一种基于MATLAB的模糊控制器综合优化设计与仿真分析的实现方法。该方法首先利用MATLAB中的模糊系统工具箱结合MATLAB函数构建控制规则可调整的模糊控制器,然后利用最优化工具箱优化模糊控制器的控制规则和参数,从而提高设计模糊控制器的效率。最后利用仿真连接器建立系统仿真模型并在单位阶跃输入信号作用下仿真分析系统动态性能和优化设计结果。仿真表明,控制规则及参数优化后,系统阶跃响应特性基本上能达到“快速—无超调”的设计目标。     

多项式光滑的半监督支持向量分类机

为了处理半监督支持向量分类优化中的非凸非光滑问题,引入一族多项式光滑函数来逼近非凸的目标函数,给出的多项式函数在样本的高密度区逼近精度高,逼近精度低时出现在样本的低密度区,同时可以根据不同的精度要求选择不同的逼近函数.采用BFGS算法求解模型.在人工数据和UCI数据集上的实验结果显示,算法不仅能保证标号数据很少时的分类精度,而且不因标号数据的增多而明显提高分类性能,因此给出的分类器性能是稳定的.     

一种机械臂协调操作柔性负载的振动控制研究

基于柔性负载有限元模型,推导了负载振动的数学模型,分析了振动产生的原因。通过偏值点的引入设计任意阶数的EI成型器和多个波峰形式的Multi-EI成型器。利用成型器具有周期延伸特性抑制多模态柔性物体的振动,并把这一方法应用到机械臂协调操作柔性负载的振动控制中。对两个机械臂协调操作柔性负载进行了仿真,仿真结果证明了振动模型与成型器的有效性。

Abstract：

The vibration model was derived based on the finite element model.The causation for vibration was analyzed.The deviation value was introduced.Following this method,any order EI shapers could be designed by introducing the deviation value points.The Multi-EI shaper was designed.The method has these advantages that the design process is easier,the computational complexity is smaller and the robustness is better.The shaper is used to reduce the residual vibration of flexible object that has multiple mode,and then this method is used control the vibration of flexible object cooperated by robot manipulators.The simulation results prove the validity of vibration model and shaper.     

基于高分辨距离像的MIMO雷达波形设计

波形设计关系到多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达目标检测和参数估计的性能,设计与目标高分辨距离像相匹配的发射波形可以提高雷达目标探测效果。在建立单站MIMO雷达模型的基础上,以最大化系统输出信号与干扰噪声比为准则,研究了波形设计的目标函数和约束条件,并在推导目标函数相位梯度的基础上提出了一种相位域恒模共轭梯度算法来解决该波形设计问题。仿真实验表明,由该算法设计的MIMO雷达相位编码信号可以在多次迭代后逼近理论最优波形的性能,该算法具有收敛速度快、性能稳定、运算量低的特点。     

最优组合重新参数化

提出了一种最优的曲线重新参数化方法.该方法采用分段有理线性函数作为重新参数化函数来增加自由度.其中一个自由度用于保证连续性条件的满足,其余的自由度用于达到L2范数下的最优参数化.在不改变参数区问和参数域的情况下,得到在任意参数节点集上的C1连续有理参数化的显式表示形式.相对于新的参数,目标函数是线性的,最优值能够通过求解一个二次方程得到.最后用实例验证了新方法的有效性.     

MISO无线携能通信系统保密波束形成方法

为有效应对多输入单输出(multiple input single output, MISO)无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer，SWIPT)系统中的信息安全问题，提出人工噪声(artifical noise, AN)辅助的波束形成方案, 并进一步将这一问题表述为用户需求限制的功率控制问题。然而, 该问题具有典型的非凸复杂性, 其最优解无法在多项式时间内得到有效解决。为此，基于必要简化, 提出了双层优化算法来快速求取其次优解; 同时, 又进一步把该双层算法推广到非理想信道条件下, 构建了鲁棒波束形成方法。仿真实验表明，与经典迫零算法相比，双层算法具有更好的性能，且更具鲁棒性；而且，随着信道估计误差的增加，双层优化算法的优势更加明显。     

基于禁忌搜索的CDMA多用户检测算法研究

基于禁忌搜索 (tabusearch ,TS)的原理 ,提出了两种实现码分多址 (CDMA)系统的多用户检测 (MUD)的算法。一种是通过合理地选择初始解、当前解的邻域以及禁忌搜索表 ,构造禁忌搜索检测方法 ;另外一种是采用禁忌学习神经网络 (TLNN) ,通过神经网络状态方程的迭代完成最优检测目标函数的全局寻优。通过分析以及对同步和异步情况的仿真表明 ,这两种方法均具有多项式的计算复杂度 ,而TLNN比TS复杂度更低 ;它们优于传统、多级、Hopfield神经网络等方法 ,对远近问题不敏感 ,并且具有与最佳检测方法 (OD)接近的误码率性能。     

挠性航天器旋转机动的输入成形变结构控制

研究了挠性航天器单轴旋转机动的输入成形变结构控制方法。该方法首先根据带扰动估计的滑模控制(SMCPE)方法,导出了针对刚体模型设计的、对系统模型不确定性以及非线性扰动具有较强鲁棒性的SM-CPE控制律,并在分析等效系统的基础上,提出了基于输入成形的变结构控制方案。该方案通过指令的输入成形,使得航天器能按照指定的性能机动,同时对机动过程中的弹性振动和残余振动具有较快的抑制作用。指令的输入成形是通过不断地改变滑动模超平面实现的,本文给出了一种改变该超平面的分段取固定值的算法。同时给出了设计该控制律的数字仿真实例,并作了比较,仿真结果验证了该设计的有效性。     

近区低旁瓣的OFDM MIMO雷达波形设计

雷达系统在临近目标分辨中存在近区旁瓣过高的问题,导致了弱目标淹没、临近目标回波主旁瓣混叠等现象。针对这一问题,该文提出了一种抑制近区距离旁瓣的正交频分复用(orthogonalfrequency division multiplexing, OFDM) 多输入多输出雷达波形设计方法。首先,构造一组基于相位编码调制的OFDM发射波形集,在此基础上,以极小化极大原理和近区积分旁瓣水平建立目标函数,令发射波形恒模为约束条件;然后,借助发射波形与相位的对应关系,将波形设计转化为无约束优化问题,并利用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法求解。理论分析和仿真结果表明,该文方法较现有方法具有更好的近区旁瓣抑制特性和更低的运算复杂度。     

闭环辨识条件下迭代激励信号设计方法

针对闭环系统辨识中激励信号的优化选择问题,提出一种迭代的优化激励信号设计方法.以优化控制的性能指标作为激励信号选择的目标函数,考虑闭环辨识的鲁棒性稳定性,以及激励信号、控制信号和输出信号的能量限定,求取激励信号的优化能量谱,并以迭代的方法逐步选择优化的激励信号和闭环辨识系统模型,从而得到满足闭环系统性能的系统模型和相应的激励信号.仿真验证结果表明,使用该方法得到的激励信号去激励闭环系统,进行模型辨识,能够有效提高辨识模型的准确性.