基于BPNN的电液伺服扭振试验机PID控制算法研究

弹性轴类零件液压伺服扭转振动试验概在实验过程中,由于系统非线性及负载变化或干扰因素的影响,其控制系统参数及数学模型易发生改变,导致控制效果变差。针对该试验机的控制系统,提出了基于BP神经网络（BPNN）的PID自适应控制算法。利用MATLAB／Simulink工具箱对该算法进行仿真实验。结果表明：结合了神经网络特点的智能PID控制器具有响应快、精度高、鲁棒性好和抗干扰能力强等优点,改善了控制系统的动态性能。     

凸轮机构与伺服控制系统的集成设计

提出凸轮机构与伺服控制系统的集成设计理论,其基本思想是以微机控制的伺服马达改变凸轮的输入转速函数来改善从动系统的运动学及动力学特性,其核心在于利用伺服控制系统的柔性来弥补刚性凸轮机构的不足,以期获得具有超等品质的机械,提出凸轮－伺服系统的系统设计准则,并应用最优控制理论提出改善从动亻运动学特性以及抑制从动系统振动响应的凸轮转速函数的设计方法,从而建立起凸轮机构与伺服控制系统集成设计理论的基本框架。     

基于MATLAB的液压支架四连杆机构的设计计算

液压支架四连杆机构的几何特征直接影响支架的工作性能和承受的附加力，是掩护式支架和支撑掩护式支架的最重要部件之一。在对四连杆机构进行简化、建模的基础上，采用MATLAB软件分析四连杆机构的几何尺寸对支架受力的影响。进而优化各几何尺寸，使支架受力合理、工作可靠。对液压支架的研制和改进提供了参考。     

平面机械系统动力学建模的复合方法

针对平面机构拓扑结构组成特点,提出平面机构动力学建模的复合方法。依据机构结构学原理划分动力学建模的单元,采用状态空间方法表达系统动力学模型。采用平面四杆机构作为建模案例,与现有多体系统建模方法对比,验证了新方法的正确性。新方法可以很好地支持动力学模型的重用,揭示了平面机构动力学模型与拓扑结构的内在联系。     

信息技术给系统建模与仿真的发展带来的机遇

本文在描述了系统建模与仿真主要研究内容之后，阐述了近年由于信息技术的飞速发展，给系统建模与仿真研究领域带来的机遇和挑战。     

大数据时代对建模仿真的挑战与思考——中国科协第81期新观点新学说学术沙龙综述

2013年9月中国系统仿真学会承办了中国科协第81期新观点新学说学术沙龙,沙龙主题为"大数据时代对建模仿真的挑战与思考",重点对"以大数据为基础的第四范式是否成立?大数据方法对仿真建模带来了什么挑战?大数据方法对仿真建模带来了什么机遇?"等三个议题进行了研讨,本文对与会专家的主要观点和研讨取得的主要成果进行综述.     

跨流域调水管理仿真的Agent结构模型

鉴于传统水资源开发配置和调度管理普遍采用系统动力学方法进行系统仿真，有一定局限性，采用复杂适应系统理论以及多Agent建模方法分析了跨流域调水管理过程的层次结构，结合南水北调东线水资源调度管理系统，设计了一种基于复杂适应系统仿真的Agent结构模型，并对Agent结构模型的形式化描述和特点进行分析，最后基于swarm仿真平台进行了仿真和验证。结果表明跨流域调水管理仿真的Agent结构模型可以协调好智能体的反应性和适应性，满足了跨流域调水管理复杂适应系统仿真中对Agent的不同要求。     

基于AMESim的两自由度高频激振转阀的仿真研究

传统的伺服阀大部分都是滑阀式,虽然控制精度高、性能稳定,但其工作频宽有限,难以满足高频大流量液压系统的需求。为此,提出一种两自由度的高频激振转阀。首先介绍其结构与工作原理,并根据流体连续性方程、阀口流量方程等理论推导出转阀的数学模型和提出提高激振频率的方法。然后采用AMESim建立高频激振转阀的仿真模型,分析系统压力、系统流量和阀口面积的影响,发现转阀阀口的流量与压力都跟随系统压力和阀口面积的增大而提高,但两者都不受系统流量的影响。     

基于AMEsim/Simulink的转向架分离装置液压系统的建模及联合仿真分析

为了提高轻轨转向架分离装置平台的两个升降液压缸的同步精度,提出采用单个零位负重叠比例阀来同时控制两油缸同步的方法,并对该液压系统进行了AMEsim数学建模和频率特性分析,发现开环增益K_v为4时幅值裕度和相位裕度比较宽裕,且系统频宽达到1.34dB。由AMEsim/Simulink的联合仿真的结果可知,双缸在偏载情况下正、返行程位移同步效果良好。因此,采用单个零位负重叠比例阀双缸液压同步系统能有效满足转向架分离装置升降平台快速性、稳定性、准确性等方面的要求,降低了成本,并且在实际中得到了很好的应用。     

攻防对抗仿真在武器装备体系论证中的若干问题研究

介绍了作为武器装备体系论证定量分析基础的攻防对抗仿真,分析了武器装备体系攻防对抗仿真和建模需要注意的几个问题,重点探讨了基于元模型、基于（智能体）Agent技术的复杂系统建模方法,研究了复杂系统的多分辨率建模,构建了基于HLA的武器装备体系攻防对抗仿真系统体系结构,提出了基于仿真的武器装备体系效能探索性评估方法的思路.     

水利水电工程施工水流控制过程的仿真与优化方法

针对水利水电工程施工水流控制过程中的工程技术问题及其仿真分析中存在的科学技术难题,通过分析施工导流系统动态、非线性的内外部结构,综合考虑主体建筑物、导流建筑物与水流控制三者间的复杂约束关系,建立复杂条件下施工导流系统的时空关系模型和施工导流过程的结构图仿真通用模型,提出了面向结构图的施工导流过程数值仿真方法和三维动态可视化仿真分析方法,并实现了集仿真建模、仿真计算和仿真可视化于一体的施工水流控制过程仿真与优化系统环境．工程实例应用表明,该方法建模过程便捷,仿真计算与数据可视化分析能有效地耦合,仿真与优化分析结果符合客观实际,为解决复杂条件下水利水电工程施工水流难以控制的问题提供了新的理论方法和技术手段．     

某型反舰导弹弹道规划仿真系统

为了提高反舰导弹的作战能力,需要对导弹的航迹进行合理规划。在对反舰导弹的弹道特点和导引方法进行认真分析的基础上,建立了方案弹道、导引弹道、反舰导弹六自由度闭环数学模型,在VC环境下调用OpenGL图形程序接口,开发了用于进行弹道规划的三维可视化仿真系统。通过对某型反舰导弹弹道进行验证,仿真结果表明本系统能较好地满足要求。     

弹性静不稳定高超声速飞行器姿态综合控制

针对弹性静不稳定高超声速飞行器存在的气动伺服弹性以及强不确定性问题,提出了一种综合相位稳定与线性自抗扰控制的姿态控制器.其中,相位稳定策略通过合理配置速率陀螺传感器的位置,达到镇定弹性模态并增加弹性模态阻尼的目的,相比于幅值稳定方法对弹性振型以及弹性频率的摄动具有更强的鲁棒性,解决了飞行器静不稳定性强且弹性模态频率较低时的气动伺服弹性问题.对于强不确定性,采用线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC)对内部不确定性以及外部扰动进行估计和补偿,最后采用H_∞非光滑优化技术对闭环加权性能传递函数进行H_∞范数优化来整定控制器参数.非线性仿真结果表明该方法不仅能有效地抑制弹性模态,而且能够通过简单的增益调度在整个飞行包络内取得满意的控制效果.     

基于GMM的压电驱动器磁滞特性建模及高精度抗扰跟踪控制

包含压电驱动器的微定位平台可以用于减小飞切加工中的低频误差.本文针对该平台中的压电驱动单元,提出了一种新的系统建模方法,并基于此建立了完整的高性能抗扰跟踪控制策略.首先,利用高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)对压电驱动器固有的磁滞特性建模,并根据该模型进行前馈补偿,以消除磁滞非线性对控制精度的影响.其次,建立扩张状态观测器,对所有外部扰动及未建模误差进行观测与补偿,以提高系统的抗扰能力.为了进一步提高系统的跟踪精度与控制带宽,建立状态反馈与零相跟踪前馈控制策略,以优化闭环系统特性.实验结果验证了基于所提磁滞模型建立的抗扰跟踪控制方法的有效性.在0～50 Hz输入信号频率范围内,在给定的测试集内该控制策略下的系统跟踪误差小于2.2%,能够满足目标控制带宽下的高精度跟踪要求.     

可控环境生产系统建模、仿真与控制研究进展

可控环境生产系统属于复杂系统,目前对这类系统的建模及控制问题没有形成系统的方法与理论,因此在对这类系统进行控制时,缺乏理论依据.本文在回顾过去几十年可控环境生产系统建模与控制的各种方法的基础上,探讨了当前可控环境生产系统在系统建模、仿真及控制中存在的问题,如支持生产可使用的作物生长数学模型信息的不完整性,水肥系统的模型信息的时间尺度问题,环境模型的动态时变特性以及作物、土壤、大气相关变量的作用关系,耦合的多环境因子的控制问题、包括能耗在内的冲突多目标控制问题和考虑模型误差和气候突变等不确定性的鲁棒控制问题等.在此基础上,根据系统的特性:多变量,非线性,多模型(作物模型,土壤模型,大气模型)、模型之间强耦合、大尺度、能量有限、分布参数、冲突多目标等的特点,提出了该系统有效建模、仿真、控制急需解决的瓶颈问题和可能的研究趋势.     

运载火箭动力学建模中液体推进剂模拟技术

针对以往火箭结构动力学分析过程中,横向采用梁模型、纵向采用弹簧-质量模型无法反映捆绑火箭纵向与横向、纵向与扭转模态之间耦合效应的问题,提出了基于梁模型的推进剂模拟方法,建立了以附加质量形式表示的液体推进剂耦合质量矩阵.将此方法用于串联式贮箱结构的动力学建模和模态分析,实现了基于梁模型的火箭纵向、横向和扭转一体化建模及动力学特性分析,为研究捆绑火箭纵向-横向、纵向-扭转模态之间的耦合问题奠定了基础.     

OPNET建模机制的研究

在目前的网络规划和设计中,网络仿真软件已成为科研和工程技术人员进行网络建模必备的研发工具.本文介绍了一个功能强大的网络建模和仿真工具OPNET,系统研究了OPNET的三层建模机制,即网络建模、节点建模和进程建模.描述了使用OPNET进行网络仿真研究的基本步骤.最后通过一个实例,论证了OPNET在具体网络规划和设计中的应用,为研究网络仿真技术及利用OPNET进行网络规划和设计提供了重要依据.     

液体火箭增压输送系统多学科动力学研究

通过多学科动力学建模方法研究,首先建立了平台供气系统机械、气动与控制动力学特征模型,并对不同工况下系统动态性能进行数值仿真,着重研究调压压力、系统阻尼、充压方式、管路特性等对系统动态稳定性的影响,为系统动态稳定性分析及稳定性改进提高提供指导;最后结合某型号飞行过程中增压系统故障问题,建立了冷氦增压系统机械、气动、电磁、热与控制多学科动力学仿真分析模型,通过系统流量及压降分析进行故障定位,进一步探讨多学科动力学仿真在增压输送系统中的应用.     

广义预测控制系统闭环特性研究

利用内模控制结构下对对象至ＧＰＣ闭环特征多项式的系数映射关系，讨论了ＧＰＣ最优控制的可解性问题，研究了其闭环特性与设计参数之间的关系，给出了通过适当选择设计参数使ＧＰＣ闭环系统表现为ｄｅａｄｂｅａｔ控制的定量，进而还得出阴关闭环系统降阶的新结果，从而大大扩展了已有的结论，并提供了一种基于系数空间映射研究ＧＰＣ系统的新思路。     

快速刀具伺服系统控制方法的研究

针对麦克斯韦力驱动的快速刀具伺服(FTS)系统的轨迹跟踪问题,提出一种综合的控制方法。通过对麦克斯韦力伺服电机的系统辨识,建立系统数学模型。提出内环采用串联校正以增大系统带宽,外环采用自适应前馈抵消(AFC)控制与零相位误差跟踪控制(ZPETC)结合的控制方法。仿真结果表明,设计的控制方法对周期性的输入信号与外界干扰信号有着很好的抑制作用,实现了轨迹跟踪的精确控制,证明了该方法的有效性。