离散时滞标准神经网络模型及其应用

为了能够方便地分析离散递归神经网络（RNN）的稳定性，以及解决目前比较难的离散非线性系统的控制器的综合等问题，类似于鲁棒控制中的标准模型，提出一种新的神经网络模型——离散时滞标准神经网络模型（DDSNNM），它由离散线性动力学系统和有界静态时滞（或非时滞）非线性算子连接而成。利用不同的Lyapunov泛函和S方法推导出基于线性矩阵不等式（或非线性矩阵不等式）的DDSNNM全局渐近稳定性和全局指数稳定性的充分条件。大多数离散时滞（或非时滞）RNN稳定性分析或包含神经网络的非线性控制系统都可以转化为DDSNNM形式，从而进行稳定性分析或镇定控制。从DDSNNM应用于离散时滞细胞神经网络（CNN）的稳定性分析以及非线性控制系统的综合实例可以看出，DDSNNM不仅使得大多数RNN的稳定性判定简单易行，而且为非线性系统的控制器设计提供新的思路。     

基于特征模型的再入飞行器自适应制导律设计

文中针对航天飞机类再入飞行器对参考阻力加速度曲线的跟踪问题，设计了基于特征模型的自适应制导律．首先将线性定常系统的特征建模方法推广到单输入单输出线性时变系统，从而建立了再入飞行器的特征模型，然后对特征模型提出一种新的非线性微分黄金分割自适应控制律．当特征模型的系数属于有界闭凸集，且系数的变化速率满足一定约束条件时，文中证明了非线性微分黄金分割自适应控制系统是一致渐近稳定的．在特征模型的基础上，通过结合使用跟踪控制律、非线性微分黄金分割控制律和改进的逻辑积分控制律，设计了再入飞行器基于特征模型的自适应制导律．它克服了反馈线性化方法要求精确获得对象模型的缺点．仿真结果表明，文中设计的自适应制导律对参考阻力加速度曲线的跟踪性能明显优于反馈线性化方法．     

关于航道挖泥沙工程最优控制问题

航道挖泥工程可以提为最优控制问题，即寻求最佳的挖泥沙工程方案，使得在某一固定成本的约束下，航道的水深最大，或在完成某一目标的前提下，使工程成本最小。这是一类典型的以水动力泥沙数学模型为控制方程的分布参数系统控制问题，在Ｚｅｎｇ先前工作的基础上进一步对问题的提法和解法进行了讨论和完善，由于数学模型是一个复杂的非线性模型，这类问题可以分解为一系列的线性问题来求解，对于线性问题，给出了解的表达式，这简化     

光整流法产生THz辐射转化率的理论分析

从理论上分析了超短激光脉冲在二阶非线性晶体中光整流效应产生THz辐射的过程，讨论了影响激光能量转换为THz辐射能量的效率的各种因素；入射激光脉冲宽度对转换效率影响非常大．对于一般二阶非线性晶体，当晶体厚度等于相干长度Lc时，光对THz的转换效率最高．对于周期性极化的非线性晶体，在忽略介质吸收的情况下，转换效率与介质厚度成正比．考虑介质对THz的吸收，晶体的有效长度Leff=0．63／α,再增大晶体长度，转化效率将没有明显增加，并最终趋于常数．     

反馈型随机二元神经网络

提出并分析了一种全新的反馈型随机神经网络模型，该模型不同于常见的Boltzmann机，它不直接使用随机激活函数而是采用了随机型加权连接，神经元为简单的非线性处理单元.揭示了该网络模型存在惟一的收敛性平稳概率分布，当网络中的神经元个数较多时，平稳概率分布逼近于Boltzmann-Gibbs 分布. 另外，还讨论了该网络模型与Markov随机场之间的关系，并提出了一种新型模拟退火和Boltzmann学习算法.网络模型被成功地应用于解决难度较大的组合优化问题和人像的自动识别，实验结果证实了该模型具有强大的计算能力和优异的泛化性能.     

基于MATLAB的空调房间温控系统的仿真研究

针对空调房间温度的非线性变化纯滞后惯性大等突出问题，建立了一个空调室温控制模型。根据这一模型提出了一种模糊Smith—PID最优控制策略，使用MATLAB对空调房间温度的模型失配时鲁棒特性、抗干扰特性、动态特性等进行仿真研究。结果表明：模糊Smith—PID控制效果均优于常规PID和传统Smith-PID控制，响应快、抗干扰性强、鲁棒性好，并能使房间温度控制在给定温度±0．1℃附近，超调几乎为零，是一种实用而简便的控制方法。     

非线性系统的变论域稳定自适应模糊控制

采用变论域自适应模糊控制实现一类非线性系统的稳定自适应控制. 首先用积分调节原理设计了作用于推理后件的伸缩因子, 对于一阶非线性系统进行了仿真实验. 然后用Lyapunov方法证明了变论域自适应模糊控制是稳定的自适应控制, 对于二阶非线性系统进行了仿真实验. 此外提出符号因子方法, 它大幅度扩展了系统的稳定域并提高了鲁棒性.     

时滞离散智能系统的动态输出反馈镇定控制器综合的统一方法

提出标准神经网络模型（SNNM）来描述包含神经网络或T—S模糊模型的时滞（或非时滞）离散智能系统．SNNM由离散线性动力学系统和有界静态非线性算子连接而成．利用SNNM的全局渐近稳定性分析的结果，分别设计线性或非线性动态输出反馈控制器，使得SNNM的闭环系统稳定．控制方程可以表示为线性矩阵不等式（LMI）形式，便于利用各种凸优化算法求解以获得控制规律．大部分基于神经网络（或模糊模型）的时滞（或非时滞）离散智能系统都可以转化为SNNM，以便采用统一的方法来综合这些智能系统的控制器．SNNM的3个应用例子表明：SNNM不仅使得大多数基于神经网络（或模糊模型）的离散智能系统镇定控制器的综合简单易行，而且为其他类型的非线性系统的控制器综合提供新的思路．     

商用车ABS预测控制方法研究

针对商用车制动过程中存在的强烈非线性和模型不确定性问题,建立了整车七自由度转向制动状态空间模型,提出了一种非线性连续预测控制方法,设计了基于滑移率的ABS非线性预测控制器.在控制器设计中,利用泰勒级数展开对系统状态进行适当的截尾处理,获得了系统预测模型,并将ABS路面识别算法引入参考轨迹设计,提出了多路面下的参考轨迹模型.当路况发生变化时,参考轨迹也发生相应的变化,而且在系统中引入了积分反馈,以增强系统的鲁棒性.仿真研究表明,当ABS存在建模误差、载荷变化和干扰时,该非线性预测控制器仍能够获得良好的动态响应和鲁棒性.     

界面质量守恒方程和一些生长层的自组织模型

通过了晶体生长非稳态过程的界面质量守恒方程，为严格处理晶体生长中生长层的形成等非平衡非线性问题提供了基本的数学模型；还建立了助熔剂法单晶生长中杂质生长层形成的非线性催自催化结晶反应动力学模型，对一些难以用现有理论解释的生长层起因，从自组织模式的形成方面作了讨论。     

控制单相合金凝固界面形态非线性动力学方程

在非平衡非线性区内，假定在固液界面处为“局域平衡”，考虑了固液界面曲率的非线性、固液界面处温度和成分的非线性，建立单相合金凝固过程中固液界面扰动振幅随时间变化的非线性动力学方程，根据此非线性方程，可以得出在非平衡非线性区内，晶体生长的过程是一非平衡自组织的过程，它可以控制晶体从非稳态到稳定态生长的全过程。     

心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型

建议了一种心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型。由心脏自持弛张振动，血液在心脏内的流动动力学和窦房结自律性振动三部分相互耦合，建构成１个七维非线性动力系统，右心和左心两部分之间的协调运动用１个七维自混沌同步系统逼近。数值模拟实验表明，该模型具有混沌性态，其中代表心脏整合心肌细胞膜电位变量的时间波形与从正常人体记忆的某些导联的心电图（ＥＣＧ）在表象形态上相似，该模型在一定程度上可表征正常人体心脏的复杂     

四阶非线性海浪斜率的联合概率统计分布

脞Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ非线性随机海浪模型出发,对波面斜率统计分布进行了理论研究。结果表明,在四阶近下,波面斜率统计分布为截断的Ｇｒａｍ－Ｃｈａｒｌｉｅｒ级数,截断的项数取决于非线性近似的阶数,每一阶近似都对前一阶近似结果有所修正。如果计及峰度项的非线性影响,波面至少应精确至三阶,计及偏态的影响则至少应精确至四阶。     

四阶非线性海浪波面斜率的联合概率统计分布

从Longuet Higgins非线性随机海浪模型出发 ,对波面斜率统计分布进行了理论研究 .结果表明 ,在四阶近似下 ,波面斜率统计分布为截断的Gram Charlier级数 ,截断的项数取决于非线性近似的阶数 ,每一阶近似都对前一阶近似结果有所修正 .如果计及峰度项的非线性影响 ,波面至少应精确至三阶 ,计及偏态的影响则至少应精确至四阶 .     

群时延和放大器非线性对TDRSS系统误码性能的影响

为研究群时延失真和行波管放大器(TWTA)非线性两者对TDRS系统误码性能影响的关系,首先介绍了群时延和TWTA非线性的概念以及对应的数学推导;然后使用MATLAB/SIMULINK仿真软件包搭建基于TDRS系统的群时延失真和TWTA非线性特性的联合仿真模型;通过对QPSK调制信号在该模型下的仿真分析,得出了群时延失真和TWTA非线性特性对TDRS系统误码性能的影响是不相关的关系。     

内编队重力场测量卫星全推力姿轨一体化控制研究

内编队重力场测量卫星作为一种新概念的纯引力轨道飞行器,通过精密定轨和相对状态测量实现高精度地球重力场测量.其中对外卫星的控制保持编队内卫星在纯引力轨道上稳定飞行是决定测量水平的关键因素之一.针对稳态工作模式的内编队系统,研究了仅用推力器实现姿态轨道一体化控制的问题,构建了姿态非线性和共用推力器引起的姿态轨道耦合的六自由度平动和转动动力学模型,并基于约束非线性模型预测技术建立了姿轨一体化控制的二次型优化模型.通过仿真实验可知,约束非线性模型预测控制方法计算快速,能克服部分约束条件的非凸性;推力器布局合理,推力消耗低,满足内编队系统任务需求.     

基于小波变换的图像扩散滤波方法

图像的非线性扩散滤波基于热扩散方程, 其关键是确定适当的扩散量与扩散方向. 在已有的滤波模型中, 扩散系数依赖于梯度, 因而容易受到噪声的干扰. 为了克服这一缺陷, 首先给出了一种新的计算扩散系数的多尺度方法. 然后建立了一类用于图像恢复的非线性小波扩散（NWD）模型. NWD模型有较强的抗噪能力, 但同已有的模型一样, 需要较大的计算量. 为此, 通过NWD模型的简化, 给出了线性小波扩散（LWD）模型. LWD模型由输运与扩散两部分组成. 由于存在输运, 所以其滤波是各向异性的, 能够较好地保持边缘, 尽管在边缘点处扩散是各向同性的. LWD模型的优点是简单易于分析, 具有较小的计算量. 最后给出了所提模型与已有模型相比较的数值实验结果.     

广义非线性强度理论及其变换应力空间

基于摩擦材料的试验规律和在前人研究成果的基础, 提出了广义非线性强度理论, 它用一个表达式统一描述π 平面及子午面上各种材料的非线性强度特性, 包含或逼近了现有的非线性单一强度理论. 在主应力空间中, 广义非线性强度理论在π 平面上的破坏函数为介于SMP准则和Mises准则之间的光滑曲线;在子午面上的破坏函数为幂函数曲线. 在基于广义非线性强度理论的变换应力空间内, 广义非线性强度理论可以合理地与各种以p和q为应力参量的本构模型相结合, 使模型简单地实现三维化.     

考虑页岩气赋存及非线性流动机理的产能预测半解析方法

常规油气井可较容易求得解析产能,而页岩气的解吸、滑脱和扩散等非线性流动机理导致产能模型具有严重的非线性.本文运用三线性流模型,引入新的拟压力和拟时间处理页岩气的解吸和压缩性的非线性,运用逐次替换法处理滑脱和扩散的非线性.引入动用范围的概念,结合物质平衡方法和牛顿迭代法求得不同时间下的平均压力,以此不断更新模型参数,获得产能的半解析解.结果表明:(1)该方法能高效处理模型的非线性,准确快速地获得页岩气井的产能;(2)忽略气体的压缩性会严重低估气井产能;滑脱和扩散提高了气井产能,但加剧了产量递减;吸附解吸提高了中后期的产能,减缓了产量递减;(3)该方法能很好地拟合矿场生产数据,并预测气井的产能和可采储量.     

移动机器人软故障检测与补偿的自适应粒子滤波算法

软故障泛指系统性能偏离正常水平。软故障补偿对于移动机器人定位、建图、导航以及安全至关重要。机器人是计算和存储资源受限的高度非线性、非Gauss系统，使得软故障诊断与补偿具有很大难度。文中提出一种自适应粒子滤波器算法，利用激光雷达测量信息对两类软故障（航迹推算传感器故障以及车轮被卡或打滑异常）进行补偿。首先分析了移动机器人系统的运动学模型、测量模型以及故障模型，提取了5个残差特征，故障检测通过残差特征超过给定的阈值实时地获得。其次，设计一个自适应粒子滤波器用于故障补偿，自适应体现在相互联系的两个方面：（1）根据残差特征自适应地调整线速度和偏航率的噪声方差；（2）在重采样阶段抽取粒子数目不同的两个粒子集（代表同一分布的两种近似），根据两个近似分布的Kullback-Leibler（KL）距离自适应地调整粒子数目。若KL距离较大，则增加粒子数目，反之则减少粒子数目。从理论上证明了算法的正确性，并通过故障情形下移动机器人位姿跟踪问题验证了算法的效率与精度。