一类非线性切换系统的稳定性分析

主要研究了一类非线性切换系统在某种切换律下的稳定性。证明了如果所有的子系统是线性时变的,并且在系统的Cauchy矩阵的范数满足某种条件的情况下,整个切换系统在任意切换律下是全局指数稳定的。研究了其带非线性扰动项的系统,在适当的假设下,建立了这种系统的全局稳定性特性。研究了某些子系统不满足上述Cauchy矩阵的范数条件的切换系统在某种切换律下的稳定性特性。     

网络控制系统结构下的非线性系统建模与仿真

针对非线性系统往往具有不确定性,结构复杂、建模困难和不适于网络条件下仿真研究的问题,提出了一种网络控制系统结构下非线性系统建模与仿真的方法.在对弹簧连接的双倒立摆耦合非线性系统模型及其通信网络进行Matlab/Simulink模块化建模的基础上,利用鲁棒控制器将对象模型的不确定性和网络时延的不确定性进行了综合处理.仿真结果表明,该方法不仅降低了非线性系统建模的复杂性,而且为研究网络控制系统结构下非线性系统的动态特性提供了条件.     

探索复杂性是发展系统学的重要途径

系统学作为系统科学的基础科学,关注系统演化、结构和功能的一般规律.近年来复杂性研究的发展表明,复杂系统的涌现性是系统学研究中的核心科学问题之一.复杂系统的涌现性通常是指系统通过个体之间的非线性相互作用,可以在宏观层次上出现新的时空结构和功能.通过对各个领域复杂系统宏观涌现行为的研究,抽象出具有普适性的一般规律,并把这样的一般规律用于具体系统的研究,是认识系统复杂性、发展系统学的基本途径.     

Switching control system based on robust model reference adaptive control

For conventional adaptive control, time-varying parametric uncertainty and unmodeled dynamics are ticklish problems, which will lead to undesirable performance or even instability and nonrobust behavior, respectively. In this study, a class of discrete-time switched systems with unmodeled dynamics is taken into consideration. Moreover, nonlinear systems are here supposed to be approximated with the class of switched systems considered in this paper, and thereby switching control design is investigated for both switched systems and nonlinear systems to assure stability and performance. For robustness against unmodeled dynamics and uncertainty, robust model reference adaptive control (RMRAC) law is developed as the basis of controller design for each individual subsystem in the switched systems or nonlinear systems. Meanwhile, two different switching laws are presented for switched systems and nonlinear systems, respectively. Thereby, the authors incorporate the corresponding switching law into the RMRAC law to construct two schemes of switching control respectively for the two kinds of controlled systems. Both closed-loop analyses and simulation examples are provided to illustrate the validity of the two proposed switching control schemes. Furthermore, as to the proposed scheme for nonlinear systems, its potential for practical application is demonstrated through simulations of longitudinal control for F-16 aircraft.     

近空间飞行器鲁棒自适应Backstepping控制

针对变体近空间飞行器(near space vehiele, NSV)大包络、多模态的特性,研究其姿态的鲁棒自适应跟踪控制问题。首先,提出标称变体NSV切换非线性系统的单一且光滑主控制器设计方法,以解决因飞行模态切换引起的主控制舵面跳变。其次,针对切换瞬间复合干扰存在不连续的问题,给出一组同步切换的改进干扰观测器设计方法。将改进干扰观测器的输出与光滑的主控制律相结合组成不确定变体NSV切换非线性系统的复合控制器。采用平均驻留时间分析法证明所提出的控制方法可以保证闭环不确定变体NSV切换非线性系统的稳定性。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

开关磁阻发电系统非线性建模及故障仿真研究

在开关磁阻电机非线性电感模型的基础之上,利用Matlab中的电力系统工具箱(PSB)建立了一个四相8/6极开关磁阻发电系统(SRG)完整的非线性模型,仿真结果验证了该模型的适用性.通过对模型施加不同的故障条件,仿真了系统在电枢绕组故障,功率变换器故障以及负载短路故障等多种故障情况下的电压,电流输出波形,并与相关文献的分析结果进行了横向比较.仿真结果表明,开关磁阻发电系统具有较高的容错能力.所提出的故障建模方法及仿真结果对开关磁阻发电系统的故障诊断及容错研究有一定的参考价值.     

基于磁链轨迹的开关磁阻电机能量效率仿真研究

利用Matlab中的电力系统工具箱(PSB)建立了开关磁阻电机的非线性仿真模型.基于电机运行时的磁链轨迹,详细分析了开关磁阻电动机及发电机的能量转换过程并推导出了它的能量效率计算公式.以开关磁阻电动机为例对几种能够提高电机有效输出能量的优化方法进行了分析,仿真及实验研究,仿真及实验结果直观地表明了所论及优化方法的有效性.基于磁链轨迹的仿真分析方法的引入以及几种优化方法的仿真及实验结果对开关磁阻电机的优化设计及控制有一定的参考价值.     

基于多模型结构的非线性鲁棒自适应跟踪控制

针对复杂的非线性系统,提出一种基于多模型结构的鲁棒自适应控制方法,使得系统可以在不同的运行环境下跟踪给定的信号.由多个线性模型和一个模糊模型及其相应的控制器构成基本的多模型控制系统,再引入动态结构自适应神经网络以保证系统的稳定性及抑制由频繁切换引起的噪声.最后,对某小型飞机进行全包络飞行跟踪控制的仿真,验证所提控制方法是有效的.     

基于演化模型的宏观经济系统分析方法

探讨了复杂巨系统与非线性动力学系统的关系,由混沌和分形揭示了复杂性寓于简单性之中、系统内部的固有特性决定了系统长时期演化行为;提出了基于演化的复杂巨系统建模、仿真与分析思想,给出了基于演化的复杂巨系统建模方法;利用这种方法,建立了中国宏观经济系统演化模型。     

Input-to-State Stability of Switched Nonlinear Delay Systems Based on a Novel Lyapunov-Krasovskii Functional Method

In this paper, the input-to-state stability (ISS) analysis is addressed for switched nonlinear delay systems. By introducing a novel Lyapunov-Krasovskii functional with indefinite derivative and the merging switching signal techniques, some new criteria are established for switched nonlinear delay systems under asynchronous switching, which extends the existing results to the nonlinear systems with switching rules and delays. The ISS problem is also considered under synchronous switching for switched nonlinear systems by employing the similar techniques. Finally, a nonlinear delay model is provided to show the effectiveness of the proposed results.     

复杂性科学中复杂性根源的研究

复杂性科学是近年来系统科学中的一朵灿烂的奇葩 .然而 ,诸如什么是复杂性根源的问题等一些基本命题仍有待解决 .事实上这些问题也阻碍着复杂性科学研究的发展 .本文在一般系统研究的范畴内 ,在原有一系列研究成果的基础上 ,探讨什么是复杂性根源的问题 .研究结果表明 :复杂性是由系统基层次之上的关系环引起和支配的 ,即系统基层次之上的关系环是复杂性的根源 .另一方面 ,2 0世纪 90年代在复杂性科学研究中异军突起的复杂适应性系统 (CAS)的发展已经在物理、化学和生物系统建模方面取得丰硕成果 ,并开始突破经济学中的某些议题 .不过 CAS概念在组织和管理领域的应用仍处于起步阶段 .照理 ,系统理论、数学和计算机科学的每一步成就都应当毫无例外地为管理科学所利用 ,组织的演化或重组最后当集中于开发内嵌优异软件包的适应性企业或事务模型之中 .文中对此表达了作者们的希冀 ,也是为了怀念许国志先生和继承许老的遗愿.     

基于干扰观测器的再入飞行器切换多胞控制

针对再入飞行器飞行包线跨度大,系统不确定性及强干扰的特点,提出了一种基于干扰观测器的切换多胞控制方法。将再入飞行器建模为切换多胞系统,并将系统中的不确定项和干扰项等价为复合干扰。提出基于自适应Super-Twisting算法的干扰观测器对系统复合干扰进行估计,并在控制器设计中进行补偿,抑制复合干扰对系统的影响。利用Lyapunov函数方法证明了考虑复合干扰情况下闭环切换多胞系统全包线内的稳定性。数值仿真结果表明,该方法对于系统不确定和干扰具有较强抑制效果,能够实现对指令信号的精确跟踪。     

Complexity and intransitivity in technological development

This paper investigates the existence of a fundamental link between two disciplines that emerged during last few decades： complexity science and advanced engineering. During this time many industries, especially those related to the high-tech end of technological development, have faced the problem of increasing complexity of design, production and operation. Industrial projects have grown to become multidisciplinary, tightly interconnected, costly and difficult to control and predict. Two trends can be identified in this respect： one is the consistent effort of systems engineering in reducing the uncertainties of complex industrial operations and the other is the effort undertaken in complexity studies to account for uncertainties present in the real world.
In this work, we provide a brief overview of recent developments in advanced engineering and give a consistent interpretation of technological evolution from the perspective of complexity science in general and complex competitive systems （CCS） in particular. CCS is a general framework that was recently developed for analysis of complex systems involving competition. Transitivity of the decision-making process and the cyclic nature of technological progress are considered. Correctness of intransitive decisions is inherently relativistic： the same decisions can be seen as correct or incorrect when considered from different perspectives. When treated simplistically, intransitivity may seem to be illogical but, nevertheless, it is common in nature and needs to be studied. CCS provides a formalised scientific framework for analysis of intransitivity and establishes the existence of an important connection linking complexity and uncertainty with intransitivity. Implications of intransitivity for engineering decision-making and strategic planning are considered in the context of CCS. A working example of intransitivity in competition between major car mantifacturers is presented.     

Overview of complex systems in sport

The complex systems approach offers an opportunity to replace the extant pre-dominant mechanistic view on sport-related phenomena. The emphasis on the environment-system relationship, the applications of complexity principles, and the use of nonlinear dynamics mathematical tools propose a deep change in sport science. Coordination dynamics, ecological dynamics, and network approaches have been successfully applied to the study of different sport-related behaviors, from movement patterns that emerge at different scales constrained by specific sport contexts to game dynamics. Sport benefit from the use of such approaches in the understanding of technical, tactical, or physical conditioning aspects which change their meaning and dilute their frontiers. The creation of new learning and training strategies for teams and individual athletes is a main practical consequence. Some challenges for the future are investigating the influence of key control parameters in the nonlinear behavior of athlete-environment systems and the possible relatedness of the dynamics and constraints acting at different spatio-temporal scales in team sports. Modelling sport-related phenomena can make useful contributions to a better understanding of complex systems and vice-versa.     

基于观测器和小增益定理的自适应模糊控制

针对一类不确定非线性系统,利用输入到状态实际稳定理论(ISpS)、小增益定理,结合T-S模糊逻辑系统在线逼近系统的未知函数,在状态向量不完全可测的情况下,提出一种基于观测器的直接鲁棒自适应模糊控制的新方法。理论分析证明了闭环系统半全局一致终结有界,只有两个参数需要在线调节,同时避免了在一些自适应控制中由于采用线性反馈技术而可能引起的控制增益的奇异问题。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于设计结构矩阵(DSM)的复杂研发项目建模与优化研究进展

研发项目是由流程架构、组织架构和产品架构组成的复杂系统.本文首先分析了研发项目复杂性的特征、分类和产生原因,指出设计结构矩阵(DSM)方法是量化分析复杂研发项目的有效工具.进一步,本文从流程架构中迭代和重叠的建模,到流程DSM的排序优化与仿真;从组织架构中团队之间依赖度的测度,到组织DSM聚类准则的确定;从产品架构中部件之间依赖度的测度,到产品DSM的模块化设计以及聚类算法的演变和发展;从单一领域的DSM扩展到多领域矩阵(MDM)的建模与应用,清晰地展示了基于DSM的复杂研发项目建模与优化的几条研究脉络和最新研究进展.最后,本文提出"系统架构的复杂性研究-DSM中元素间依赖关系的测度-DSM优化/聚类"相集成的理论分析框架,并指出了有待进一步研究的关键问题.     

BOUNDARY LAYER ESTIMATION OF NONLINEAR ELLIPTIC EQUATION

ＢＯＵＮＤＡＲＹＬＡＹＥＲＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮＯＦＮＯＮＬＩＮＥＡＲＥＬＬＩＰＴＩＣＥＱＵＡＴＩＯＮＨＥＣｈｅｎｇ；ＺＨＡＮＧＷｅＩｔａｏ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｙｓｔｅｍｓＳｃｉｅｎｃｅ，ＡｃａｄｅｍｉａＳｉｌｉｃａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０，...     

一种自适应鲁棒跟踪模糊控制新算法

针对一类非线性不确定系统 ,在用T S模糊系统对未知聚拢不确定函数进行逼近的基础上 ,利用系统的耗散理论 ,系统地提出了一种自适应鲁棒跟踪模糊控制新算法。该算法基于一个新的Lyapunov函数 ,不仅可以使控制算法避免其它自适应控制算法中时常存在的奇异问题 ,而且还可以使自适应学习参数的数目减至最少 ,便于工程实现 ,并可确保闭环系统渐近稳定 ,系统的跟踪误差为零。经仿真研究表明 ,所提出的算法是有效的     

从系统稳定性看经济全球化演进中的经济一体化

一个复杂性系统如果要既保持生存与发展的活力和动力 ,又要维持系统自身的特征延续和有序演化 ,这个系统就必须在稳定性与非稳定性之间保持某种平衡和张力。经济全球化趋势的发展与经济一体化现象的日趋显现 ,从根本上说是世界经济复杂系统本质特性的表征。第一 ,经济全球化本质上是世界经济系统的复杂性演进 ;它使世界经济系统的不确定性和潜在的不稳定性随之增大。第二 ,经济一体化是世界经济系统组织结构向更高层次的演进 ;它既保证了系统内在的活性与动力而具有自组织创新性 ,又维持了系统运行的内生环境而具有自适应稳定性。