一种消除残留振荡的最优随机时滞滤波器

时滞滤波器是一种消除残留振荡的有效方法.将系统性能指标最优的思想引入时滞滤波器的设计,得到了一种随机最优时滞滤波器.滤波器的时滞时间可以任意给定,简化了设计过程.通过对最优随机时滞滤波器的鲁棒性分析,在系统极点处配置多重滤波器零点,可以显著地提高系统的鲁棒性.对弹簧-质量系统的仿真结果进一步证明了这种滤波器的有效性.     

具有强鲁棒性的时滞滤波器设计

采用了零极点配置方法来设计具有强鲁棒性的时滞滤波器,消除小阻尼不确定性系统的残留振动。通过在系统极点附近配置多个滤波器零点,建立离散传递函数得到时滞滤波器方程,设计简单。该方法在起重机载荷防摆控制中得到了很好的应用,能够有效地消除载荷的摆动,且对缆绳长度的变化具有很好的鲁棒性。     

时滞滤波器的阻尼幅频特性分析

常规频率特性无法解释时滞滤波器抑制柔性机构残留颤抖的内在本质 .提出了阻尼幅频特性的概念 ,分析表明 ,时滞滤波器具有完全滤除某一衰减正弦振荡信号的能力 ,从而避免了激发对象的振动模态 ,能够抑制甚至完全消除残留颤抖 .将时滞滤波器应用到有阻尼弹簧 -质量系统的定位控制 ,获得了满意的控制效果     

有限冲击最优时滞滤波器抑制柔性系统残留振荡的研究

针对时滞滤波器在抑制柔性系统残留振荡的同时刚体产生冲击这一问题，提出了一种有限冲击最优时滞滤波器．通过确定最大冲击值，对指令信号的时间变化率加以限制来设计有限冲击控制指令，然后令柔性模态振荡能量最小，计算滤波器的最优时滞．研究结果表明，该滤波器形成的控制信号是一系列的斜坡信号，对时间的变化率不超过允许的最大冲击值，从而降低了未建模动态激励．该滤波器的特点是在抑制柔性系统残留振荡的同时，不仅减小了刚体运动冲击，而且又使系统的响应速度提高了30％．     

时滞滤波器的阻尼幅频特性分析

常规频率特性无法解释时滞滤波器抑制柔性机构残留颤抖的内在本质 .提出了阻尼幅频特性的概念 ,分析表明 ,时滞滤波器具有完全滤除某一衰减正弦振荡信号的能力 ,从而避免了激发对象的振动模态 ,能够抑制甚至完全消除残留颤抖 .将时滞滤波器应用到有阻尼弹簧 -质量系统的定位控制 ,获得了满意的控制效果     

关联时滞系统的分散H_∞滤波

考虑一类关联时滞系统,以子系统的输出作为滤波器的输入,分别为每个子系统设计了一个线性滤波器.基于Lyapunov泛函方法,首先得到了滤波器存在的时滞无关的充分条件.为便于滤波器的设计,通过解耦算法将原充分条件转化为一个易于求解的线性矩阵不等式(LMI).进一步,为使滤波器具有良好的H∞性能,将滤波器的设计问题转化为具有LMI约束的凸优化求解问题.数值实例表明了所提滤波器设计方案的可行性.     

一类不确定中立系统的H∞滤波器设计

针对不确定中立系统中含有离散和分布时滞时的鲁棒H∞滤波器的设计问题,提出了一种有效的且具有低保守性的滤波器设计方法.该方法把系统中的范数有界不确定作外部扰动处理,降低了对Lyapunov函数求导时由不等式的放大带来的保守性.所设计的滤波器能够确保滤波误差系统的渐进稳定和H∞范数的界最小.通过解线性矩阵不等式得到可采用的滤波器.数值算例证明了该设计方法的有效性.     

高速列车半主动悬挂系统的振动及主动控制

本文对两自由度高速列车半主动悬挂系统的垂向振动进行研究，考虑了二系悬挂中的刚度三次非线性。采用模态设解法、多尺度法得到了振动系统的二次近似解析解及振动系统的平均方程。振动系统的二阶模态振幅远远大于一阶模态的振幅，重点讨论了外激励频率趋近振动系统二阶模态频率时的振动控制情况。对线性系统的时滞反馈控制表明，存下一个最佳的反馈增益系数，无论时滞量如何取值，当反馈增益系数取得该值时，车体的振幅达到最小。对非线性时滞反馈控制，针对某一反馈增益系数，存在时滞的某些减振区间，当时滞量在该区间取值时能够抑制车体的振动。并且存在一些时滞的最佳值，车体的振幅达到最小。研究结果表明，能够利用时滞反馈控制改善悬挂系统的振动特性，达到抑制车体振动的目的。     

带分布时滞奇异系统的H∞故障检测

研究了带分布时滞奇异系统的故障检测问题，设计观测器形式的故障检测滤波器作为残差产生器，将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波。利用Lyapunov-Krasovskii方法，给出奇异时滞系统H∞故障检测滤波器存在的充分条件。应用线性矩阵不等式技术，得到问题的解。     

时滞线性系统振动主动控制的最优化方法

从时滞微分方程求解控制律，对时滞线性系统振动主动控制的最优化方法进行了研究，并给出了具体实现过程，推导出的控制律表达式中，不但包含有当前的状态反馈，还包含有前若干步控制的线性组合，算例结果显示，所提控制方法能够较好地控制系统的峰值响应，且能够保证控制系统的稳定性；若按无时滞控制设计对时滞系统进行振动控制，系统响应有可能发散。     

激光陀螺动态特性研究（二）

针对激光陀螺动态特性中的相频特性，分析了相位延迟对导弹控制系统实时性和机动性的影响，并指出隔振器不会引入相位延迟，而有限冲击响应(FIR)滤波是造成激光陀螺相位延迟的主要因素.基于角振动台和惯性测量装置（IMU）台体，设计了4个试验状态，采用正弦激励法对激光陀螺的相频特性进行了实际测试.测试结果表明，隔振器的延迟时间最大不超过0.051 ms，延迟时间主要来自FIR滤波，符合理论分析结果     

A Delay System Approach to Fault Detection Filter of Networked Control Systems

In this paper,the fault detection filter(FDF) design problem for networked control systems(NCSs) with both network-induced delay and data dropout is studied.Based on a new NCSs model proposed recently,an observer-based filter is introduced to be the residual generator and formulated as an H∞-optimization problem for systems with two successive delay components.By applying Lyapunov-Krasovskii approach,a new sufficient condition on stability and H∞ performance is derived for systems with two successive delay ...     

基于Kalman滤波和LQG控制的起重机控制研究

针对双载荷轨道起重机在抬升重物时的消摆时间长、定位速度慢的问题,提出采用最优控制理论和卡尔曼滤波算法,设计线性高斯二次型( Linear Quadratic Gaussian,LQG) 控制器并对其进行残余振动抑制。首先,运用Lagrange方程建立起重机系统的非线性动力学方程,其次,运用雅可比矩阵将非线性方程线性化,得到系统的状态空间方程;通过证明线性系统的可控性和可观性,选择合适的权函数,设计最优二次型线性调节器( Linear Quadratic Regulator,LQR)和最优状态估计器来得到LQG控制器,通过建立相关模型的Simulink控制系统仿真表明:设计的LQG控制器能有效衰减残余振动;通过与PID控制器对比分析,所提出的LQG控制器能更有效衰减残余振动幅值,振动的超调量更小,所需的稳态时间更短,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

EI输入整形器的设计方法研究

采用极不灵敏法来设计极不灵敏输入整形器,在Singhose提出的极不灵敏法基础上,完成了对无阻尼系统多峰极不灵敏输入整形器的推导过程,仿真结果表明用此方法设计的输入整形器能有效地抑制残留振荡,且较之ZV和ZVD整形器,其鲁棒性得到进一步的改善,但这种鲁棒性的改善是以牺牲响应速度为代价的.     

基于作战管理的有人-无人协同作战体系结构建模

航空发动机精确的剩余使用寿命预测是确保发动机安全服役必须开展的环节。针对复杂工况环境下涡扇发动机的剩余使用寿命预测问题,提出了一种基于极端梯度提升和卡尔曼滤波的寿命预测模型。首先,采用高斯分布对原始振动数据进行分析,提取具有时间序列和退化趋势的特征数据,并为其设置剩余使用寿命（RUL）标签;其次,利用随机搜索算法对融合参数范围进行寻优,在极端梯度提升(XGBoost)中加入卡尔曼滤波器解决预测值不平滑和噪声干扰的问题;最后在商用模块化航空推进系统仿真数据集（C-MAPSSC）上进行了验证和分析,实验结果证明：与其他模型相比,文中采用的寿命预测方法准确度更高。     

一种基于遗传算法的新时延估计方法

提出了一种新的时延估计方法,通过采用FIR滤波器模型并结合遗传算法解决了代价函数复杂计算量下的高效全局优化．算法利用最小二乘法准则,推导得到优化目标函数,并将时延,滤波器系数列入到参数估计模型中,继而将目标函数作为适应度函数,将时延,滤波器系数作为决策变量,应用遗传算法进行全局优化．通过仿真实验表明,本文不仅在滤波器长度比较短的情况下获得最优的时延估计,而且大大地减少了计算量,提高了稳健性．     

大口径宽带数字延时相控阵天线

不同于窄带相控阵天线,空间色散和时间色散是大口径宽带相控阵天线需要解决的2个主要问题。文章采用了子阵加数字延时滤波器的整体结构设计,把大口径阵列划分为很多个较小口径的子阵,并采用传统窄带相控阵天线加权方法,完成子阵的波束合成;子阵间的波束合成,则采用数字延时滤波器实现。在介绍了子阵划分方式的基础上,对延时滤波器的时域设计方法进行了阐述和分析。通过延时滤波器仿真,证明了滤波器设计方法的正确性;通过系统方向图仿真,证明了子阵加数字延时滤波器的设计方法,克服了空间色散和时间色散问题。