三维球坐标准地转流的非线性稳定性(英）

利用变分原理, 对三维球坐标下的准地转流, 建立了优化的 Poincaré不等式, 从而得到了优于以前结果的非线性稳定性定理. 并建立了关于扰动能量, 扰动拟能及 扰动边界能上界的精细的显式估计.     

二维准地转流的非线性稳定性及扰动发展

研究有界周期带域中的纬向对称二维一层准地转流,得到了现有最好的非线性稳定性定理, 对于Benzi模型,其结果与线性稳定性定理一致, 并且建立了关于扰动能量,扰动位涡拟能上界的精细的显式估计.     

涡度拟能的选择性衰变及波的选择

 研究β平面上2层的准地转流,通过变分计算得出在给定能量、动量以及环量的约束条件下最小的拟能解.此最小解的形式依赖于所考虑区域纬向长度与径向长度的比例.当纬向长度大于径向长度的某一倍数时,除一种特殊情形外,最小解是Rossby波;反之,最小解的形式取决于能量与动量平方的比值.     

需求扰动下一种供应链的优化决策

为了解决需求扰动下一类单级供应链的优化问题,采用求极值的方法,分析了需求扰动对供应链模型的影响.建立了在市场需求服从均匀分布条件下供应链的初始模型及需求扰动后的抗扰动模型,研究发现市场规模变化较小时,原有模型仍然能实现供应链协调;如果市场规模变化较大,初始模型不具备协调性,采用抗扰动模型能使供应链协调.     

两轴平台式导引头伺服系统预设性能控制

为了提高两轴平台式导引头伺服系统的动态跟踪性能和鲁棒性,提出一种不依赖初始误差的预设性能控制方法,通过设计一种新的性能函数,取消了对初始误差必须可知的限制,简化了控制器的设计.针对该系统面临的复杂干扰、参数摄动等问题,以及跟踪精度要求高的特点,本文采用的预设性能控制方法可以将角度以及角速度误差控制在设定的性能函数界之内,从而保证了系统响应的动态和稳态特性.文中对算法的稳定性进行了Lyapunov证明,保证了系统的稳定性.仿真实验表明,文中的方法鲁棒性强、精度高,进一步提升了系统的跟踪性能.同时,算法的结构简单,应用前景广阔.      

湍流场中涡线单元的结构分析

与描述湍流速度场的流线管单元[Wang L. On properties of fluid turbulence along streamlines. J Fluid Mech,2010, 648:183–203]的思想类似,为了描述湍流涡矢量场的结构,我们提出了一种新的结构分析方法,即涡线单元,可以用单元尺度和极值点涡量差值来表征.涡线单元与常用的涡管结构的不同可以概括为:涡线单元结构可以定量描述,并且是全空间填充的.在理论上这两个条件是保证我们可以将涡线单元的结构分析与全流场统计规律联系起来的必要前提,帮助理解和重构湍流涡量场.根据直接数值模拟数据,我们研究了涡线单元的统计与结构特性,包括尺度与手性等.根据涡线单元结构可以定量表征精细的条件统计,例如发现涡相关的动力学参数(例如拟涡能耗散率和涡拉伸率)强烈依赖于基于涡线单元结构的条件统计.这样一种结构分析方法为深入研究湍流场提供了新的手段.     

条件非线性最优扰动的最大值原理

在非线性系统(发展方程及常微分方程)中初始数据的扰动对系统以后某固定时刻,T的状态的影响是一个重要的研究课题.本文研究非线性系统在初始数据在一定的范围(称为初始扰动域)内作有限幅度的扰动时,在时刻,T对状态扰动的幅度达到最大的问题.通过考虑反向时间的问题及假设解对初始数据的连续依赖性,证明了若在时刻,T状态扰动的幅度达到最大, 则初始数据位于初始扰动域的边界上, 这个结果的重要意义在于可以减少数值求解扰动幅度最大问题的计算量.     

TCSC的自适应鲁棒H∞控制

研究了含有参数不确定性及外部扰动的TCSC(thyristor controlled series compensation)单机无穷大母线系统的鲁棒H∞控制问题,使用自适应backstepping方法及Lyapunov方法构造出系统的存贮函数,同时设计出鲁棒H∞控制器及参数替换律.在内部扰动中同时考虑了阻尼系数不易精确测量和发电机电势不可直接测量的影响.该控制器不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且能够有效抑制干扰对系统输出的影响.仿真结果表明,所设计的控制器能够快速抑制振荡,保证单机无穷大系统的暂态稳定.     

过热液中汽泡生长初期阶段特性

依据非平衡热动力学相变理论建立了在均匀过热液中的汽泡生长模型．该模型中引入多变热,以保证汽泡在正化学势差作用下长大．采用数值计算方法,对汽泡生长的初始阶段特性进行了研究．计算表明,汽泡在此生长阶段存在滞后和自适应调节现象,滞后时间与引入的不同温度、压力、速度等扰动量的强度有关．在一定范围内,扰动大小并不明显影响汽泡生长曲线     

流溪河模型在白盆珠水库入库洪水模拟中的应用与研究

 利用流溪河模型对广东省内白盆珠水库的入库洪水进行模拟计算与分析研究。采用200 m精度的DEM数据、1 km的土地利用类型和土壤类型数据构建了模型,并将流域水系分为5级不同的河道,通过在河道上设置结点将河道分为48条虚拟河段,对不同的虚拟河段赋予不同的河道参数。在给定模型参数初值的基础上,分别用3场和11场洪水对模型参数进行了调整和验证。结果表明,流溪河模型对白盆珠水库入库洪水的模拟效果较好,推求的参数具有物理基础,对于洪水模拟具有广泛的适用性,在洪水模拟及预报方面有巨大的潜力。     

基于传输线网络的特高压变电站智能组件端口电磁骚扰的建模仿真

随着智能化 GIS 设备的发展,GIS 设备上集成了大量电子设备。GIS 设备开关操作产生的特快速瞬态电磁过程主要经由“传感器—二次电缆—智能组件”这段电路对电子设备产生电磁影响。笔者首先基于传输线网络理论建立了开关操作产生的地电位升对“传感器—二次电缆—智能组件”回路的耦合计算模型,然后通过验证实验证明了计算模型的有效性和准确性,最后对不同屏蔽层接地方式下的各传感器端口和智能组件各端口及端口间的骚扰电压进行了仿真研究。计算结果显示,各骚扰电压受接地方式的影响较大;通过选择合适的接地方式,可以有效地抑制开关操作电磁骚扰。     

基于驱动电机控制的电动汽车坡道静止保持系统

针对传统坡道驻车系统制动力释放时间延迟或提前会引起坡道起步具有冲击和后移问题,文中提出了一种基于驱动电机控制的电动汽车坡道静止保持系统,基于驱动电机系统参数建立了坡道静止保持系统动力学模型.对于模型中坡度和整车质量参数的不确定性,系统采用了参数辨识-自抗扰技术控制策略.参数辨识技术作为控制器输入初值,并使用自抗扰控制技术补偿辨识误差.实验数据表明:变遗忘因子最小二乘法能够估算坡度和整车质量参数,且误差在15%以内.此外,控制器中自抗扰算法能消除参数估算误差和扰动,与传统PI控制器相比,具有控制车辆后移距离短、响应速度快的特点.     

Wind disturbance rejection control based on the dynamic parameters estimation of quadrotors UAV

The turbulence or gust in quadrotor flight environment causes drastic changes in the unmanned aerial vehicle(UAV) aerodynamic parameters. Especially, rotor thrust coefficient and reaction torque coefficient of the UAV encounter uncertainty fluctuation, which may undermine the control performance. A real-time estimation strategy for these aerodynamic parameters is proposed to improve the identification on the disturbance. First, the unscented Kalman filter(UKF) algorithm is used to estimate the UAV states and aerodynamic parameters. Then, a double-loop structure, consisting of position and attitude, is designed for the trajectory tracking control. In the outer loop, a proportional-derivative controller is adopted to carry out position tracking and provide Euler angle references for the inner loop, called attitude controller. Moreover, the attitude controller is designed using an inverse dynamic technique. The main contribution of this study is to propose a joint estimation on the aerodynamic parameters with wind disturbance as well as the UAV states. This strategy plays an important role in refining time-varying parameters of wind disturbance. A number of simulations are executed to verify the effectiveness of the proposed method.     

多管火箭起始扰动控制研究

为解决火箭弹起始扰动对多管火箭射击精度具有重大影响的问题,该文采用通过控制定向管角运动来减小火箭弹起始扰动的方案提高多管火箭射击精度。应用受控多体系统传递矩阵法和发射动力学理论,建立了受控多管火箭发射控制动力学模型,数值仿真获得多管火箭定向管角运动对起始扰动的影响规律及多管火箭定向管角运动的控制规律。该文控制火箭弹起始扰动的方法为提高射击精度提供了手段。     

具有扰动观测器调速系统的稳定性分析及转速环设计

针对将扰动观测器应用于实际伺服系统有可能由于参数选取不当导致系统不稳定的问题,提出应用于实际伺服系统的扰动观测器的一般性结构;讨论了扰动观测器环节对系统稳定性的影响,给出了扰动观测器环节参数的选取方法;分析了具有扰动观测器的实际调速系统转速环的设计方法。仿真实验表明采用该法设计嵌有扰动观测器的调速系统,能够使系统稳定的同时,具有良好的动、静态性能。     

火箭-发射系统被动控制原理

本文用等效起始扰动概念论述了被动控制的原理,即在发射过程中,使火箭的真实起始扰动与等致起始扰动的大小相等方向相反而实现被动控制的原理。文中具体推导了刚性发射架有效实现被动控制的条件,满足此条件便可使动不平衡的影响趋于消除。文中还综述了一般柔性发射架实现被动控制的可能性。     

四旋翼无人机固定时间姿态输出反馈控制

为实现角度不可测的四旋翼无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)姿态跟踪,提出一种新的输出反馈控制方案。首先,将外界干扰与系统模型中的不确定作为综合扰动整体估计,设计了固定时间扩张状态观测器来估计未知角速度和综合扰动,保证估计误差能够在固定时间内收敛到原点,且收敛时间不依赖于系统的初始条件。同时为了提升控制精度和速度,设计基于齐次性理论的固定时间控制器,能够保证系统的跟踪误差在固定时间内收敛至零,且收敛时间与四旋翼无人机的初始状态无关。最后,通过仿真研究,验证本文所提方案的有效性。     

基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题.为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空...     

火箭弹控制系统与弹体发生弹性耦合的条件分析

用数字仿真计算和理论分析方法,研究大长细比低速旋转火箭弹在控制段飞行中,陀螺仪输出信号中产生非正常频率干扰信号的因素.仿真结果表明,火箭弹弹体的弹性振动导致弹体结构与控制发生耦合.耦合的出现与初始扰动的大小以及弹体的固有频率有明显关系;耦合一般发生在控制段飞行的后半段;陀螺仪敏感到的干扰信号的频率为火箭弹旋转频率与弹体一阶固有频率之和.     

积分时滞对象的一种新型复合控制策略

针对Smith预估器控制积分时滞对象时的鲁棒稳定性不强，且常值负荷扰动导致输出静差等问题，提出了一种负荷扰动补偿-预测比例积分复合控制策略．基于期望的互补灵敏度函数，反推出一个预测比例积分控制器用于稳定被控对象，并保证设定值扰动过程中的动态品质，同时设计了一个纯比例作用的负荷扰动补偿器，以消除负荷扰动对被控输出的影响．该控制策略有两个工程物理意义明确的可调参数，且参数的整定过程相对独立．仿真结果表明，在模型失配和负荷扰动存在的情况下，该系统仍可保持稳定的被控输出和光滑的控制作用，有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质．