基于矩阵指数函数Laguerre多项式展开的模型降阶方法

在经典平衡截断模型降阶方法的基础上, 提出一种基于矩阵指数函数Laguerre多项式展开的模型降阶方法. 该方法首先利用矩阵指数函数的Laguerre多项式展开, 给出控制系统可控Gram矩阵和可观Gram矩阵的近似低秩分解, 然后构造正交投影变换得到近似平衡系统, 进而通过截断较小的Hankel奇异值对应的状态得到降阶系统. 该方法计算高效, 且具有一定的自适应性. 最后, 通过数值算例验证算法的有效性.     

一种改进的线性系统的有限时间平衡截断（英文）

本文提出一种改进的线性系统的有限时间平衡截断方法.该方法首先利用Shifted Legendre多项式对线性系统的有限时间可控Gram矩阵和可观Gram矩阵进行近似低秩分解,其中根据正交多项式与幂级数之间的关系,该近似低秩分解因子可以通过简单的递推公式得到,然后构造正交投影变换得到近似平衡系统,进而通过截断较小的Hankel奇异值对应的状态得到降阶系统.此外,本文还简要讨论了该降阶模型的稳定性.最后,通过数值算例验证了算法的有效性.     

二维非稳态对流扩散边界控制问题的简化算法

针对二维非稳态对流扩散边界控制问题计算量大的问题,提出了基于降阶模型的最优实时控制方法.利用POD(the Proper Orthogonal Decomposition)和奇异值分解以及Galerkin投影方法得到了具有高精度离散形式的状态空间降阶模型.在所得的降阶状态空间模型中,利用离散时间线性二次调节器方法设计出了最优控制器.对流-扩散过程的控制模拟结果说明了所提方法的有效性和准确性.     

一种基于奇异摄动理论的鲁棒自适应非仿射非线性控制方法

文章针对一类具有参数不确定性和未知扰动项的非仿射非线性系统,提出了一种基于奇异摄动理论的鲁棒自适应控制方法.首先,通过控制输入构建了一个快变子系统,为原系统引入时标分离特性,使闭环系统可以在快变和慢变时间尺度上分解为两个降阶子系统:边界层子系统和降阶慢变子系统.在快时间尺度上,通过设计边界层子系统的结构使其在平衡点处指数稳定;在慢时间尺度上,针对含有参数不确定性和未知扰动项的降阶慢变子系统设计鲁棒自适应控制器.根据奇异摄动理论,闭环系统的跟踪性能可由降阶慢变子系统近似.文章提出的控制方法同时考虑了参数不确定性和未知扰动项的影响,在不忽略非仿射结构的前提下实现控制目标,不依赖于原系统的时标分离特性,且避免了反步法中的“复杂性爆炸”问题.两组与参考文献控制方法的对比仿真结果验证了文章控制方法的有效性.     

基于Lanczos方法的结构动力学灵敏度分析

利用数学理论得到结构动力学重特征值的灵敏度表达式,从而解决了奇异性问题.然后,为降低计算工作量,基于Lanczos方法得到降阶的结构系统,从而得到降阶的灵敏度分析近似解.用一个算例证明的方法正确性.     

Sobolev方程基于POD的降阶外推差分算法

用奇异值分解和特征投影分解(proper orthogonal decomposition,简记POD)方法建立Sobolev方程的一种降阶外推有限差分算法,并给出误差估计.最后用数值例子,验证基于POD方法降阶外推有限差分算法的可行性和有效性.     

矩阵构造法在动力模型物理参数识别中的应用

通过矩阵奇异值分解得到矩阵构造的表达式,并将其应用于动力模型物理参数识别问题.根据矩阵构造表达式的特点,可以使参数识别模型降阶,降阶后的模型与原模型之间的数学和物理性质有明确的对应关系,避免了为忽略高阶频率而采用缩聚方法造成的误差.最后,数值算例获得满意的结果.     

基于谱变换的奇异二阶系统解耦研究

针对奇异二阶系统的解耦问题,提出了一种基于谱变换的解耦方法.首先分析了质量矩阵非奇异的解耦条件,提出一种非奇异二阶同谱对角系统的构造解耦方法,然后引入谱变换将首系数转换为非奇异的,利用非奇异的构造方法来构造同谱对角系统,最后对解耦系统进行还原,从而实现奇异二阶系统的解耦.数值试验证明该方法确实有效.     

非定常Burgers方程基于POD方法的全二阶差分格式降阶外推算法

利用特征投影分解方法和奇值分解技术对非定常Burgers 方程的经典全二阶有限差分格式做降阶处理, 给出一种时间和空间变量都是二阶精度的降阶差分格式, 并给出这种降阶全二阶精度差分解的误差估计和外推算法的实现, 最后用数值例子说明数值结果与理论结果是相吻合的.     

基于Mori-Zwanzig格式和偏最小二乘的非线性模型降阶

本征正交分解及Galerkin投影是解决复杂非线性系统模型降阶问题常用的方法.然而,该方法在构造降阶系统过程中只截取基函数的部分模态,这通常会使得降阶系统不准确.针对该问题,提出了对降阶系统误差进行快速校正的方法.首先应用Mori-Zwanzig格式对降阶系统的误差进行分析,理论上得到误差模型的形式和有效预测变量.再通过偏最小二乘方法构造预测变量和系统误差的多元回归模型,建立误差预测模型.将所构造的误差预测模型直接嵌入到原降阶系统,得到新的降阶系统在形式上等价于对原模型的右端采用Petrov-Galerkin投影.最后给出了新的降阶系统的误差估计.数值结果进一步说明了所提方法能有效地提高降阶系统的稳定性和准确性,且具有较高计算效率.     

修正晶体相场模型的二阶线性化差分格式的误差分析

修正晶体相场模型是一类六阶非线性广义阻尼波动方程.首先,基于CrankNicolson格式,利用降阶方法对方程建立线性化隐式差分格式.非线性项通过二阶外推方法进行处理.其次,利用能量分析方法和数学归纳法,对差分格式进行理论分析,证明差分格式的唯一可解性及L~∞范数下的收敛性.收敛阶在时空方向均为二阶.最后,数值算例表明差分格式的有效性及数值收敛阶在L~∞范数下达到二阶.     

电力系统集结二阶及外部系统分割降阶法

本文对电力系统的动态结构特性及降阶方法进行了研究,提出了二阶集结及外部系统分割两种降阶方法。它们是建立在系统动态结构特性-模式-机组关联特性基础上的。前者将一个n台机的电力系统降为一个2n×2n阶的包括全部转子摇摆模式的模型,后者可用一个更低阶的模型算出与局部系统有关的全部模式。     

奇摄动向量Robin问题的对角化方法

本文使用对角化的方法和技巧,把一个二阶的非线性系统变换成二个一阶的近似对角线的系统,获得奇异摄动类型的向量二阶非线性Robin问题解的存在性和渐近估计式.     

变序结构局部弱非控点的二阶刻画

引进了一种二阶切导数,借助该切导数给出了变序结构集值优化问题取得局部弱非控点的二阶最优性必要条件.在某种特殊情况下,给出了一阶最优性条件.通过修正的Dubovitskij-Miljutin切锥导出的约束规格,给出了两个集值映射之和的二阶相依切导数的关系式,进一步得到目标函数与变锥函数的二阶相依切导数分开形式的最优性必要条件.     

多输入多输出大规模动力系统模型简化的Frobenius范数最小二乘法

对多输入多输出大规模动力系统的模型简化提出了一种新的方法.它是一种投影方法,其投影依赖于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和Krylov子空间.该方法实际上等价于求解一个Frobenius范数最小二乘问题.通过该方法降阶后的模型能准确地匹配原模型的前r个模,剩余的高阶模以Frobenius范数最小二乘法的形式逼近原模型的模,其中,r是降阶系统的维数.还将该方法推广到任意插值点的模匹配,数值例子也证明了该方法的有效性.     

一类四阶超线性奇异微分方程边值问题的正解

该文研究了一类包含二阶导数项的四阶超线性奇异微分方程边值问题,得到正解的存在性及有关性质.然后,对于不含有二阶导数项的情况,得到其C2[0,1]正解、C3[0,1]正解存在的充分必要条件.     

一类变号奇异分数阶边值问题的正解

通过构造修正函数并结合降阶法,得到了一类变号奇异分数阶微分方程边值问题多个正解的存在性,其中,非线性项含有未知函数的分数阶导数且允许变号最后也给出一个例子说明主要结果的应用.     

奇异值函数的二阶方向导数

本文用一个直接的方法给出了奇异值函数的二阶方向导数公式. 作为应用, 利用这一公式建立了谱范数的上图集合与核范数的上图集合的切锥和二阶切集的具体表达式, 这些表达式在矩阵优化的一阶和二阶最优条件的研究中起着重要作用.     

柔性梁内平衡模型降阶与主动控制的实验研究

内平衡降阶方法能够有效地解决柔性结构的模型降阶问题,尤其是对于频率密集结构．然而由于存在如何从物理传感器测量中提取内平衡模态坐标的问题,目前关于内平衡降阶方法的研究大多是在理论上进行探索,少有实验研究和工程应用报道．该文以柔性梁为对象,开展内平衡降阶方法的理论与实验研究,并且基于降阶模型进行主动控制的设计．文中介绍了一个基于DSP TMS320F2812芯片的实验系统,提出了一个从物理传感器测量中提取内平衡模态坐标的近似方法,并且通过仿真与实验验证了该方法的可行性和有效性,基于降阶模型的控制设计能够有效地抑制梁的弹性振动．     

关于行列式计算的另类降阶法

由于二阶行列式的计算仅须求两对角线元素的乘积之差,所以计算非常简单．一般地,对高阶行列式求值,虽然可用Laplace展开公式或Gauss消去法,但是展开式会非常繁杂或计算量会很大．本文利用降阶原理,得到一种只需计算二阶行列式就可求出n（n≥3）阶方阵行列式值的另类方法．