地球系统多体约束动力学模型研究

围绕地球系统多体约束开展了动力学模型研究.主要有地球系统多体约束方程、地球系统多体的功率、地球系统多体约束缩减的广义速率和缩减的偏角速度;地球系统多体缩减的广义力、运动力学方程和地球系统多体约束动力学的有功和无功力.为地球系统多体动力学模型研究提供理论基础.     

地球多体系统弹塑性动力学模型

围绕地球多体系统开展了弹塑性动力学模型研究,主要内容有地球多体系统圈层块体上的等效惯性力系;地球多体系统圈层块体的广义惯性力;用偏速度和偏角速度表示地球多体系统的等效惯性力系和用偏速度和偏角速度分量表示地球多体系统的广义惯性力;为地球多体系统动力学模型研究提供理论基础.     

地球系统多体力系动力学模型研究

概述了地球系统中的约束力和自由力,阐述了地球系统中力对点和线的力矩和地球系统中的力系,从地球系统力学的特殊力系与等效力系、地球系统的广义力和无功力方面介绍了地球系统多体力系的力学原理,最后论述了地球系统中接点的力和力矩,为地球系统多体动力学研究提供基础模型.     

具有领导者的高阶线性多运动体系统的群智汇集趋同

本文研究了具有领导者的高阶线性多运动体系统的群智汇集趋同问题.利用运动体与其邻居的信息,分别为跟随者设计了状态反馈型和输出反馈型控制协议,并利用矩阵Riccati代数方程、矩阵分析等工具,给出了系统实现领导-跟随者群智汇集趋同的充分条件.研究表明,当领导者和跟随者所组成的多运动体系统的通信拓扑交互平衡并且存在一棵生成树时,只要合理地选取满足条件的控制增益,系统在所给出的控制协议作用下可以实现领导-跟随者群智汇集趋同.特别地,当为跟随者设计输出反馈型控制协议时,借助误差系统可以将领导-跟随者群智汇集趋同问题转化为静态输出反馈问题.当系统的输入输出矩阵满足一定的秩条件时,系统在所设计的输出反馈型控制协议作用下可以实现领导-跟随者群智汇集趋同.     

柔性多体系统接触碰撞子结构动力学模型

对柔性多体系统接触碰撞的子结构动力学模型进行了深入的研究. 将柔性杆纵向碰撞的解析解与该对象的子结构动力学模型的数值解进行了对照, 揭示了子结构动力学模型能描述在接触碰撞期间应力波在柔性杆中的传播现象以及波的传播速度与杆的某些参数间的关系, 研究了影响该模型精确性的参数范围, 给出了该参数的一些优化值.     

平推无扰曲线及其在机械臂无扰运动规划中的应用

为扩展对空间自由漂浮机械臂系统进行的载体姿态无扰运动规划的可解空间,提出一种新的运动规划方法.首先,首次提出一类平推无扰曲线,利用自由漂浮机械臂系统的非完整约束推导了平推无扰曲线满足的方程,并分析了平推无扰曲线的特性;其次,将满足载体姿态无扰的关节运动曲线分为两段,其中一段是经过目标点的平推无扰曲线,另一段是通过初始点并且和平推无扰曲线相交的一般无扰曲线;最后,基于Gauss伪谱法和直接打靶法的混合规划策略求解一般无扰曲线.数值计算的结果表明,本文提出的方法能够快速有效实现机械臂的无扰运动规划,并且该方法的可解空间几乎可以覆盖机械臂系统的整个工作空间.     

多目标环境下合成宽带雷达运动补偿方法研究

研究多目标环境下,合成宽带雷达速度估计和运动补偿的实现方法.分析了当各目标速度不等时,速度估计的前提条件——目标匹配配对.基于单脉冲雷达体制,将目标匹配的过程扩展到角度域,提出了角度匹配测速法,实现对多个目标不同速度分量的解算.从匹配概率和速度估计的Cramer-Rao下界等方面,对该方法的性能进行了分析.计算机仿真结果表明,该方法有效可行.     

基于多系统综合控制的车辆侧翻稳定性研究

为提高车辆抗侧翻能力减小其侧翻的危险性,建立了11自由度整车侧翻模型。根据各系统侧翻控制权重及有效作用范围,提出一种基于转向、悬架和制动的多系统侧翻控制策略并设计了相关控制器。对系统单独控制及综合控制进行了仿真对比分析。结果表明,综合控制策略在提高车辆抗侧翻能力的同时也很好的改善了车辆侧向稳定性。     

交叉敏感情况下多传感器系统的动态特性研究

讨论了具有交叉敏感的传感器组成的多传感器系统的动态特性及其对系统检测精度的影响. 提出了将该多传感器系统看作一个线性滤波器与一个无记忆非线性函数的串联系统, 即Wiener系统, 把后续的信息融合系统看作一个无记忆非线性函数与一个线性滤波器的串连, 即Hammerstein系统. 在静态标定的基础上, 用盲解卷积技术求得Hammerstein的线性滤波器系数矩阵. 针对盲解卷积技术复现信号幅值不确定性的缺点, 提出了一种根据逆滤波器系数矩阵与静态标定的线性矩阵的同一性校正滤波器系数矩阵的方法, 以获得多传感器系统的近似逆向动态模型, 提高了多传感器系统在实际检测过程中的检测精度, 降低了动态检测结果失真度, 满足了实际情况的需要. 最后的仿真结果表明, 输入信号频率接近采样频率1/10时, 用盲解卷积技术获得的幅值复现误差是未经过动态补偿的幅值复现误差的1/20, 是各传感器单独动态补偿后幅值复现误差的1/2, 快速性提高了2倍. 金属氧化物半导体甲烷传感器的动态补偿结果表明, 在温度阶跃响应下, 补偿后的甲烷检测误差小于补偿前的1/2, 因此这种方法拓宽了多传感器系统的带宽.     

多层多室建筑室内火灾烟气运动过程模拟实验研究

利用火灾科学国家重点实验室的模型实验楼, 对多层多室建筑室内火灾时, 烟气运动过程的规律进行研究, 实验过程主要对烟流成份、温度、气压差和烟流速度等进行测量与分析, 并基于国家标准“工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)”对烟流成份对人的危害情况进行分析. 结果表明: 多层多室建筑火灾时, 着火源点垂直高度上温差最大, 随着烟流蔓延和扩散, 烟气层温度基本趋于一致. 对于木垛火灾和煤油火灾, 最先超过一般人的生理极限的主要成份是SO₂, CO和CO₂, 其次是NO和NO₂. 多层建筑火灾过程中, 由于烟流的气压差波动幅度及频率较大, 容易导致烟流在流动过程中充分蔓延到所流经通道的每一个空间, 使人员避灾难度加大.     

一类动态多尺度系统的最优滤波

研究一类动态多尺度系统的最优滤波, 这类系统由具有不同分辨率的多个传感器独立观测, 而系统具有已知的动态系统模型约束. 假设传感器的信号采集带宽成倍递减, 相应的采样频率也成倍递减. 用Haar小波变换来拟合状态在各尺度空间的投影关系, 给出该类多尺度系统的离散模型, 并证明了其可以直接应用Kalman滤波的条件. 基于线性时不变系统, 研究了系统的可控可测性以及滤波的稳定性, 并给出了一个判定定理, 证明系统只要在最细尺度上可控可测, 则Kalman滤波是稳定的. 最后以匀速直线运动过程为例, 验证了所提建模与估计方法的有效性.     

多输入多输出系统中基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener降秩联合检测算法

针对传统均衡算法复杂度高、收敛速度慢的问题,提出了一种基于长方阻塞矩阵的多级Wiener降秩联合检测算法,其中的多级Wiener滤波器通过相关相减结构来实现,即酉多级Wiener滤波器.该算法选取酉多级Wiener滤波器阻塞矩阵中的一个长方子阵作为阻塞矩阵,使得酉多级Wiener滤波器前向递推分解中接收信号向量的维数逐级降低,从而在降低了均衡的迭代复杂度的同时,加快了算法的收敛速度.理论分析和仿真结果表明,基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener联合检测算法具有复杂度低、收敛速度快的优点.在具有4根发射天线、8根接收天线,并且采用BPSK调制的V-BLAST(vertical Bell labs layered space-time)系统中,采用本算法仅用基于酉多级Wiener滤波的均衡算法一半的计算复杂度在高信噪比处即可达到与其相同的误码性能.     

时变有向网络下仿射多个体系统的状态一致性

本文探讨时变网络下多个体系统的状态一致性,研究了平稳离散时变有向网络下仿射多个体协同系统趋于状态一致的充分必要条件.由于线性多个体系统是仿射多个体系统的特例、非时变网络是平稳离散时变网络的特例、无向网络(对称网络)是有向网络的特例,因此本文的结论涵盖了此前有关一阶多个体协同系统状态一致性的主要理论结果.     

面向多区域能源互联的多智能体协同AGC策略

传统强化学习无法有效解决由于大规模新能源接入所带来的强随机扰动,以至产生AGC(automatic gen-eration control)响应速度变慢、性能变差的问题.本文以能够解决基于Q框架的强化学习算法中状态动作对的值高估问题的双层Q学习为支点,融入了一种能够在未知的搜索空间中快速搜索最优解的灰狼优化算法,提出一...     

随机发送参考的多天线系统物理层安全传输算法

文中提出基于随机发送参考的多天线系统传输算法,用于保障物理层信息安全传输.该算法将授权用户的信道分解为多个独立并行的信道,并在其中的一个信道中发送随机化的导频信息,同时对其他信道加密.由于窃听方信道与授权用户不同,很难通过自身的信道分解出独立的随机化导频信道,从而无法正常解调、还原信息.通过理论分析及算法仿真表明,随机发送参考算法可使窃听方的误码率稳定在较高水平,并且在同等发送功率的情况下性能优于现有加性人工方法.     

多基站协作通信系统的频偏补偿策略

在多基站协作通信系统中,为了获得空间分集或复用增益,协作基站同时同频向多个终端发送数据,而终端同时同频收到多个具有不同频偏的信号．基站或终端不能通过预补偿或后补偿方法独立解决多基站多用户频偏补偿问题．针对这一难题,本文提出基于最大可容忍剩余频偏的收发联合补偿策略．仿真结果表明：该策略虽然不能完全消除多基站多用户频偏,但可将其控制在可容忍范围内．     

基于辅助相机的多目视觉线结构光测量系统全局标定方法研究

为解决现有的多目视觉线结构光测量系统在大视场测量时,相机之间无公共视场,导致标定工具要求高、全局标定过程复杂等问题,本文提出了一种基于辅助相机的多目视觉线结构光测量系统全局标定方法.首先,将辅助相机作为中介,它与线结构光传感器的相机有1/2左右的视场重叠,构成了双目子系统,通过拍摄标定板不同姿态的图像来建立辅助相机和相邻两个线结构光传感器的空间几何关系.然后基于此通过坐标转换求解出相邻两个无公共视场线结构光传感器的位置关系,最后再逐步换算求解出局部坐标系向全局坐标系统一的变换矩阵,完成全局标定过程.此方法对标定工具要求低,不需要借助高精度测量设备及复杂靶标,只需简易的棋盘格靶标即可完成多目视觉线结构光测量系统的全局标定,标定过程简单,并且可达到较高的标定精度.测量试验表明,该方法的全局标定误差是0.067 mm,有效提高了测量精度,为后续大构件的机器人“测量-加工”一体化作业提供精度保障.     

高机动履带车辆动力学建模与悬挂特性优化研究

针对坦克装甲车辆在越野机动能力方面的迫切需求,开展了履带式行动系统动力学建模研究.整理得到多体动力学方程变分形式的矩阵表达式,提出以笛卡儿坐标和相对坐标相结合的方式分别推导车体和平衡肘-负重轮对系统广义坐标的贡献方程组,同时考虑了履带对车体及负重轮的受力关系,以及履带节距对地面的滤波作用.通过数值计算在频域对比分析了不同路面和车速下车体加速度和悬挂相对行程随阻尼比变化的影响规律,确定了基础阻尼比,进一步在时域环境对悬挂系统不同轮位和单轮压缩与复原行程的阻尼特性配比进行优化,通过相同路面的仿真对比得出的分配结果能够有效提高车辆的行驶平顺性和越野通过性能,为制定行动系统预测设计方法奠定了基础.     

多环运动链环路代数基础理论的建立及其应用

基于运动链环路的数学描述, 首次提出了环路的“Å”代数运算及其基本规律, 建立了运动链环路代数体系基础. 基于此, 提出了运动链的基本环路集及其确定条件, 讨论了如何经过环路的代数运算得到有决定意义的运动链的周长拓扑图, 并形成特征周长拓扑图及其特征邻接矩阵. 此理论的最大特点就是对任意方式绘制、标号的运动链拓扑图, 运用该理论得到的运动链特征周长拓扑图及特征邻接矩阵都是唯一的, 它们与运动链是一一对应的. 这个特点首先极大地简化了同构识别, 并为拓扑图的数字化提供了理论基础, 为今后的机构的型综合以及进一步的机械设计的数字化和计算机化开辟了新的思路. 最后还提出了基于特征邻接矩阵的简便的运动链同构识别方法.     

信息系统功能增强的多活性代理方法研究

本文在现有多活性代理复杂信息系统理论及其方法的研究基础上,进一步阐述了多活性代理理论体系的基本概念、活性代理的内涵;提出了活性度的概念、特性以及表征;基于活性度的研究,讨论了通过代理活性保持、协商协调增强信息系统的活性方法.首先,从组成复杂信息系统的集合、空间等概念出发,明确了多活性代理复杂信息系统理论体系所涉及的基本概念,以及这些基本概念之间的关系;其次,根据复杂信息系统功能层次上特点与活性自组织机理,提出了代理活性度的概念,并详细探讨了代理活性度的特性、表征及应用实例;同时,从活性的丧失、感知、调整以及判断决策等几个方面给出了多活性代理复杂信息系统活性保持策略;最后,本文详细探讨了多活性代理功能保持的协商协调机理、方法.上述研究成果进一步完善了多活性代理理论体系,并初步给出了代理活性和系统活性的定量表征表示方法,为进一步开展多活性代理复杂信息系统的理论和应用研究奠定了基础.