基于H∞设计法的非线性舵鳍联合控制系统仿真研究

建立了首摇、横荡、横摇三个自由度的船舶运动方程。给出了随机海浪波高、横荡力、横摇力矩、艏摇力矩的仿真算法。介绍了干扰抑制的H^∞线性系统设计方法。把非线性船舶舵鳍联合控制系统设计问题化为以二次型性能指标为目标函数的干扰抑制的H^∞线性系统设计问题；基于H^∞系统设计方法，进行舵鳍联合控制系统的设计。并用MATLAB语言完成了控制器的设计与仿真，仿真结果表明基于H^∞设计法的舵鳍联合控制器在保证航向控制的同时，达到较高的减摇效果。     

顺馈-反馈技术在船舶姿态控制中的应用

重点研究了两对鳍的船舶减摇模型的控制优化问题.现有的两对鳍船舶减摇模型中,前鳍对后鳍的严重的水动力干扰问题一直没有得到有效的解决.根据无干扰后鳍静态水动力特性曲线,对后鳍随动系统进行了改进,提出基于顺馈-反馈控制的两对鳍船舶减摇控制的优化模型,并通过simulink对两对鳍的船舶减摇控制优化模型进行了计算机仿真.仿真结果表明,该方法有效补偿了后鳍有效鳍角的损失,提高了后鳍的升力,使后鳍升力在有无前鳍干扰时保持了一致,有效的解决了前鳍对后鳍的严重水动力干扰问题.     

具有航向保持非线性的舵鳍非线性鲁棒控制

针对给定的线性舵鳍联合系统,考虑船舶航向保持的非线性,建立了一个舵鳍联合系统的非线性数学模型,然后采用精确反馈线性化对该非线性模型进行线性化,最后基于闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.通过Matlab的Simulink工具箱分别对6级风浪和8级风浪作用下考虑舵机、鳍机特性的非线性舵鳍联合控制系统进行仿真,仿真结果表明所设计的控制器在保持航向控制的同时,能达到较好的减摇效果,并且该控制器具有较强的鲁棒性.本研究具有设计简单、物理意义明显的优点.     

基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇MPC控制

针对船舶运动系统具有非线性、强耦合、多变量等特性,并考虑海洋环境对船舶运动影响,建立了一个能够比较全面反映船舶运动本质特性的四自由度(纵荡、横荡、横摇、艏摇)运动非线性数学模型,基于模型预测控制是一种在控制领域得到实际应用的多变量优化控制策略,设计了基于反馈线性化的船舶舵鳍联合减摇模型预测控制(MPC)系统。在不同海情下,完成了横摇与航向联合控制仿真实验,结果表明：该控制方法鲁棒性强,既能实现精确的航向控制又能得到良好的减摇效果。     

船舶力控减摇鳍伺服系统研究

针对船舶力控减摇鳍伺服系统,运用H∞控制理论考虑混合灵敏度S／KS问题设计了控制器,由于混合灵敏度S／KS问题模型、权函数的选择、系统奇异性对等实际问题是H∞控制理论应用于实践的关键问题,因此本文结合船舶力控减摇鲁伺服系统着重对这些问题进行了研究,这种思想对于将方法设计的控制器的效果进行了比较,证明了H∞控制应用于系统的优越性。     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

具有扇区非线性输入的混沌系统函数投影同步

研究了具有扇区非线性输入且含有模型不确定和外部干扰的混沌系统的修正函数投影同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和滑模变结构控制方法,设计了统一的滑模控制器和自适应更新规则,使得混沌驱动系统和响应系统按照期望的函数尺度因子矩阵实现同步。所设计的控制器不受扇区非线性输入、模型不确定性和外部干扰的影响, 具有很强的鲁棒性。以超混沌系统为例的仿真实验证明了该方法的有效性。     

高超声速滑翔飞行器不确定性分析与H∞混合灵敏度控制

针对高超声速滑翔飞行器具有强不确定性的问题,采用鲁棒性强的H∞混合灵敏度方法设计飞行器的控制系统。首先,针对模型包含大量不确定参数, 使用了最坏情况增益(worst case gain, WCG)的灵敏度分析方法对系统不确定性进行分析,得到了可以表示原系统模型不确定性的主要不确定参数。然 后,根据不确定参数分析结果,选取H∞混合灵敏度控制器的权函数并设计了控制器。最后,通过三通道非线性仿真以及参数拉偏仿真,对控制系统的动态性能和鲁棒性进行了检验,验证了控制系统分析与设计方法的有效性。     

基于L2增益控制律的船舶横摇抑制研究

根据单框架控制力矩陀螺动力特性,设计船舶横摇抑制装置,建立一船舶随机波浪干扰下横摇运动与控制力矩陀螺耦合非线性动力学方程,采用输入输出线性化技术及反步控制方法,设计抑制船舶横摇的非线性L2增益控制器,在控制律中引入陀螺进动恢复力矩项,将进动角约束在一定范围内,从而避免控制装置力矩输出奇异性的发生。通过对实船横摇运动数值仿真,研究表明所提出的船舶非线性横摇抑制装置具有优良的减摇性能,修正后的L2增益控制器对船舶随机波浪激励具有良好的抗干扰能力和抑制陀螺输出奇异能力。     

冷连轧机张力系统H∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

针对2030五机架冷连轧机四五机架间张力系统被控对象,利用H混合灵敏度鲁棒控制方法设计了其张力鲁棒控制器。仿真研究结果及与常规PI控制效果的比较表明,所设计的张力鲁棒控制器对前后滑和外界干扰等不确定性具有更好的抑制作用,从而证明了所设计控制器的有效性。     

基于仿真优化的集装箱港口大门作业调度研究

提出基于仿真优化的集装箱港口大门通道作业的调度优化方法.首先,建立了大门作业的离散事件仿真模型和调度优化数学模型;其次,设计了启发式Tabu搜索算法和仿真模型相结合的仿真优化方法;然后,结合仿真自动化方法和在线数据库实现了仿真优化系统;最后,用实例验证并分析了本方法的有效性及效率问题.结果表明了本方法对在线、实时作业调度优化问题的适用性.     

基于HLA的协同仿真运行研究

对应基于HLA的多领域建模，提出基于HLA的协同仿真运行。对HLA的标准MOM交互类进行扩充，增加有关仿真运行暂停、继续，仿真撤销，仿真结束的交互类；定义用于仿真运行启动的CORBA接口；对仿真运行管理器增加判断参与仿真联邦执行的所有成员是否正常加入的功能，并管理三个仿真联邦同步点，以保证协同仿真运行。     

基于HLA编队协同作战仿真研究

简要介绍了基于HIA的协同仿真平台（COSIM）的两种开发机制：COSIM开发机制和非COSIM开发机制。基于该平台构建了编队协同作战仿真系统，介绍了系统的体系结构及各节点的功能，完成了各个联邦成员的对象类和交互类设计，研究了非COSIM机制下的系统开发过程．开发过程表明：该机制在较大程度上封装了HLA／RTI的开发细节，能降低系统的开发难度，使开发过程变得简单。通过仿真实验验证了所构建仿真系统的可行性和正确性。所构建的仿真系统为编队协同作战能力（CEC）系统应用到水下防御领域的概念论证提供了依据，且为相关理论的研究提供了试验平台。     

基于Simulink的XCP仿真研究

针对NS-2仿真消耗大量运算时间,占用大量存储空间的缺点,利用Simulink构建XCP 的连续模型,并在此基础上构建多个XCP连接竞争一条瓶颈链路的仿真场景.对比实验表明,该模型能够真实再现XCP的收敛特性,并且运算时间在秒级,存储空间在KB级.     

基于脆性的复杂系统研究

针对开放的复杂系统进行研究,首次提出并论证了脆性是复杂系统的一个基本特性．以子系统之间的脆性联系为出发点,建立了研究复杂系统脆性的理论基础．根据脆性的定义、特点,定义了复杂系统的脆性基元、子系统间的脆性联系函数、脆性联系熵和脆性正交的概念,同时将非合作博弈的理论和方法引入到复杂系统的脆性的研究中．并以道路交通系统为例,进行了脆性分析。     

连续对策上的计策理论

引进连续对策上的计策的概念，分别研究一个局中人中另一个局中人的概率和识破这个局中人的计策的概率，给出局中人的判断的准确性的一种度量。     

多频点下最佳切换带设置的研究

为了能最大化网络容量、最优化链路质量、最小化网络建设及运行维护成本,以导频信号强度和链路质量为切换控制策略,对最佳切换带的设计方法及评估要素、所涉及的网络单元或功能、与网络规划和网络优化的相互关系等问题进行了分析讨论。最后,在适度考虑终端移动速度分布模型的基础上,通过仿真分析给出了不同条件下切换算法各参数的推荐值。     

基于STAGE的单舰防空反导仿真实现

单舰防空反导是现代海战中舰艇作战使用研究的重点和难点,也是舰艇战斗力形成的关键。在对舰艇防空反导仿真进行深入研究的基础上,提出了运用STAGE构建单舰防空反导仿真系统的基本框架,并详细描述了系统仿真模型的构建以及运用STAGE的实现方法。     

基于HLA的多领域建模研究

针对目前缺乏一种具有标准性、开放性、可扩充性，支持分布式仿真，基于商用仿真软件的多领域建模方法，提出基于HLA的多领域建模。首先提出将一个模型的输出变量映射到另一个模型输入变量的原则和实现方法，然后提出HLA应用层程序框架，以支持将各领域仿真软件开发的模型方便、准确地实现成为联邦成员，同时给出了商用仿真软件参与多领域建模所必须提供的与HLA应用层程序框架接口的五个方法。     

基于MVDR的阵列信号波束域预处理算法

针对基于常规波束形成(CBF)的波束域方法在波束覆盖区域外存在方位不定强干扰源时多目标方位估计(DOA)失效的问题,提出采用最小方差无畸变响应(MVDR)的波束域预处理算法。该算法根据阵列接收数据自适应调整阵元权值,在波束覆盖区域外干扰源方位形成零陷,从而减小干扰对波束输出结果的影响。分析表明靠近波束覆盖区域的强干扰源对波束转换增益的影响有限。该算法进一步提高了波束域处理方法的抗干扰能力,仿真结果验证了该算法的有效性。