具有特征提取的小波网络气动力模型

为了使所建气动力模型能准确地刻画飞行器的气动特性,提出一种基于特征提取的小波网络气动力建模方法,通过对横侧向与纵侧向的飞行数据训练样本进行核主成分分析特征,提取出训练样本的基本特征;利用提取的基本特征分别构建横侧向与纵侧向小波网络气动力模型.实验结果表明,提出的集成建模方法预测精度高,用于飞行器的气动力建模是有效的,也是可行的.     

海底管道分布浮力式侧向屈曲控制的多目标优化设计

基于弹性解析模型,提出了大尺度海底管道系统分布浮力式侧向屈曲控制的多目标优化设计策略,以满足管道系统侧向屈曲控制的不同性能要求.采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ算法),对某分布浮力式海底管道浮力模块的设计参数及布置位置进行了优化设计,使侧向屈曲的位移和轴力控制达到最佳.算例结果表明,浮力模块的数量并不能对管道侧向屈曲的控制效果产生绝对的影响,通过多目标优化设计方法得到的Pareto最优集,可以为设计人员在海底管道侧向屈曲控制设计中兼顾多个性能需求以及选择更理性的设计方案提供参考.     

切换系统的自适应广义预测控制

针对一类切换系统研究了含有输出预测误差的自适应广义预测控制问题．切换律由有限个子系统的输出预测误差确定．对于单个子系统和多个子系统两种情况,证明了所提出的广义预测控制直接算法能够保证系统的全局收敛性．该算法克服了传统自适应控制固有的收敛速度慢且暂态误差较大的缺点．     

跨海特大型桥梁风-浪耦合作用的随机振动分析

考虑风-浪耦合场中风和波浪特征参数的相关性,建立了基于有限元法与边界元法联合分析的特大型桥梁风-浪耦合作用运动方程.其中,作用在大型深水基础上的波浪力采用势流理论和边界元法进行计算,并建立有限单元与边界元单元组的映射关系,将边界单元组上的波浪力映射到结构有限单元上;作用在桥梁上的气动力通过有限元法进行计算,包括由脉动风激发的非定常抖振力和由气弹相互作用产生的自激力.在此基础上,基于随机振动分析的高效算法——虚拟激励法,建立了计算桥梁风-浪耦合作用响应的分析方法.最后,针对某跨海超大跨桥梁方案进行研究,结果表明:与风致响应相比,风-浪耦合作用下桥梁深水基础内力显著增大,其中波浪激发的侧向剪力占主导地位,波浪激发的侧向弯矩在海床附近与风致响应基本相当,但在海床以下更大;斜风-波浪耦合作用下的主梁内力响应和深水基础内力响应比正交风-波浪耦合作用下的结果更大.因此,在跨海桥梁设计中,必须考虑风-浪耦合作用效应.     

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.     

基于全驱系统方法的冷带轧机压下系统自适应同步控制

由于冷带轧机操作侧与传动侧位置子系统的内部参数不确定性与不一致性,液压两侧位置系统的动态性能不同,这往往导致轧机生产的板材厚度不一致.文章基于全驱系统方法提出了一种参数自适应同步控制策略.首先,建立了液压位置系统的辨识模型与全驱模型;然后,基于辨识模型采用递推最小二乘算法对子系统的未知参数进行辨识;进而,针对建立的全驱同步系统模型,设计了参数化控制器,从而达到闭环系统稳定,以及两侧子系统的同步.最后,仿真结果表明了同步控制方案的有效性.     

径向基函数参数化翼型的气动力降阶模型优化

基于小扰动和弱非线性假设,提出了一种基于气动力降阶模型和径向基函数参数化的翼型优化方法.其主要方法是用径向基函数参数化翼型扰动;通过CFD辨识参数扰动对翼型气动力影响的降阶模型核函数;基于叠加法建立了参数变化对翼型气动力影响的降阶模型;最后基于该气动力降阶模型计算并优化翼型升阻特性.NACA0012翼型优化的结果表明基于气动力降阶模型的优化方法是可行的,可以极大地提高翼型优化速度.     

求解零等待流水车间调度问题的改进蝙蝠算法

针对零等待流水车间调度问题特性,设计了一种蝙蝠算法进行求解.算法模拟蝙蝠捕食搜索行为进行寻优,利用基于最小位置值规则的随机键编码方式来表示问题解,采用基于NEH方法的局部搜索策略和随机交换、插入、逆序操作的变邻域搜索策略来提高局部优化性能,进一步根据Metropolis概率准则接受劣解来避免早熟.通过典型算例对所提算法进行仿真测试并与粒子群算法和RAJ启发式算法进行对比,结果表明所设计算法求解零等待流水车间调度问题的有效性和优越性,是求解流水车间生产调度问题的一种有效工具.     

基于改进萤火虫优化算法的SVR空气污染物浓度预测模型

为了对空气污染物浓度进行准确预测,提出了基于改进萤火虫优化方法(IGSO)的支持向量机回归(SVR)空气污染物浓度预测模型.首先,利用佳点集理论、拥挤度以及变步长策略对萤火虫优化算法进行改进;其次,根据空气污染物浓度时间序列数据构造训练集,运用IGSO算法寻找SVR的最优参数;最后,利用基于最优参数的SVR实现对空气污染物浓度的预测.通过两部分的实验说明文章所提方法的性能.1)在8个标准测试函数上进行多次对比实验,结果显示IGSO算法相比于基于其他改进策略的萤火虫优化方法能够寻找到更优的目标函数值且方差较小,实验表明改进萤火虫优化算法在稳定性及求解精度方面性能较优.2)对京津冀地区空气污染物浓度进行实验,结果显示如下,首先,相比于萤火虫优化算法、粒子群优化算法以及遗传算法,文章基于IGSO对SVR参数的多次寻优结果波动较小,并且所得SVR模型的交叉验证误差及其方差较小;其次,与基于上述其他优化算法的SVR、基于网格搜索的SVR以及BP神经网络相比,文章方法对测试集的预测精度较高.因此,基于IGSO的SVR空气污染物浓度预测模型具有较高稳定性及预测精度.     

绕振动机翼非定常气动力迟滞特性的模拟研究

利用数值模拟方法开展了机翼在不同条件下,由于俯仰振动引起的非定常气动力迟滞特性的模拟计算研究.根据有限体积方法对非定常欧拉方程进行数值求解,以确定相应问题的流场及气动力特性;同时,分别以具有NACA-0012翼型的矩形机翼和带有65°后掠角的三角翼为例,研究了机翼绕不同转轴或以不同频率振动的非定常气动力迟滞特性.     

卫星姿态跟踪的间接自适应模糊预测控制

对含模型不确定性和未知干扰的卫星姿态系统提出了具有间接自适应模糊补偿的广义预测跟踪控制方法. 首先基于卫星姿态动力学模型设计了非线性广义预测控制律, 再利用自适应模糊系统逼近预测控制律中的模型不确定项, 使得所得到的预测控制算法可实施.证明了当卫星姿态模型中不确定项满足一定条件时, 所设计的控制律可使卫星姿态跟踪误差收敛到原点的小邻域内,并仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

离散事件系统结构化状态反馈控制逻辑

离散事件系统(Discrete Event System,DES)是从制造系统、通讯系统、资源管理系统和城市/空中交通系统等人工系统中抽象出来的.这种系统可认为是离散的(在时间上和状态空间内)、异步的(即是由事件驱动而不是由时钟驱动),并且一般是非确定性的,所以处理这类系统的方法与连续时间系统迥然不同.在已有的处理 DES 的方法中,Wonham 和他的学生所提出的一种概念模型方法已引起了广泛的注意.在这方法中,他们成功地将计算机科学的一些概念和方法引入到控制中,新领域的出现和新方法论的发展使控制科学产生了新的活力.     

非脆弱离散重复控制的二维模型方法

针对一类线性离散系统,提出一种基于二维模型的非脆弱离散重复控制设计方法.通过独立地考虑重复控制系统的控制与学习行为,建立离散重复控制系统的二维模型. 在此基础上,针对重复控制器和反馈控制器具有不确定性的离散重复控制系统,给出了基于线性矩阵不等式的系统稳定性条件和重复控制律. 最后,数值仿真实例验证了所提方法的有效性.     

Modeling and control of parafoils based on computational fluid dynamics

The determination of aerodynamic parameters of parafoil canopies has been a crucial issue because it affects the model precision. To calculate the aerodynamic coefficients of a canopy, the lifting-line theory has been used in the traditional method. However, because of the existence of leading-edge incisions, there are some restrictive assumptions in lifting-line theory when one is calculating the aerodynamic coefficients of a canopy. Therefore in this article we calculate the aerodynamic coefficients on the basis of computational fluid dynamics. As an improvement, the effects of a leading-edge incision and trailing-edge deflection are considered. Firstly, lift and drag coefficients are obtained by use of computational fluid dynamics. Then the least-squares method is used to identify incision and deflection factors. Furthermore, an eight-degrees-of-freedom mathematical model of a parafoil system is established on the basis of the parameters obtained. Finally, a novel control algorithm, generalized predictive control based on a characteristic model, is applied to the system. The precision of the model established and the effectiveness of the proposed control method are validated by simulation and airdrop testing.     

An efficient parallel processing optimal control scheme for a class of nonlinear composite systems

This article presents an efficient parallel processing approach for solving the optimal control problem of nonlinear composite systems. In this approach, the original high-order coupled nonlinear two-point boundary value problem (TPBVP) derived from the Pontryagin's maximum principle is first transformed into a sequence of lower-order decoupled linear time-invariant TPBVPs. Then, an optimal control law which consists of both feedback and forward terms is achieved by using the modal series method for the derived sequence. The feedback term specified by local states of each subsystem is determined by solving a matrix Riccati differential equation. The forward term for each subsystem derived from its local information is an infinite sum of adjoint vectors. The convergence analysis and parallel processing capability of the proposed approach are also provided. To achieve an accurate feedforward-feedback suboptimal control, we apply a fast iterative algorithm with low computational effort. Finally, some comparative results are included to illustrate the effectiveness of the proposed approach.     

基于绳索作动器的大型太空望远镜桁架结构的振动主动控制

薄膜衍射是一种新型的太空望远镜的成像方式,它具有轻质、易折叠与展开、光学成像精度高等许多优点,是当今太空望远镜技术的研究热点.该文针对一类薄膜衍射太空望远镜桁架结构的振动主动控制进行了研究,提出了一种基于绳索作动器的振动主动控制策略.首先建立了望远镜桁架结构的动力学模型,然后采用粒子群优化算法研究了绳索作动器的优化布置...     

基于自抗扰控制的制导与运动控制一体化设计

针对机动目标的拦截问题,将自抗扰控制的思想用于制导与运动控制一体化设计.其中,基于自抗扰控制的制导律产生在目标机动的情况下使视线角速度快速趋于零所需的制导律;而基于自抗扰控制的运动控制律可以在非线性不确定动态情况下实现所需加速度,从而保证快速有效地完成拦截任务.进一步分析所设计方案对制导与运动控制一体化设计的适用性,并通过计算机仿真验证该方案的有效性.     

A semi-analytical direct optimal control solution for strongly excited and dissipative Hamiltonian systems

A semi-analytical direct optimal control solution for strongly excited and dissipative Hamiltonian systems is proposed based on the extended Hamiltonian principle, the Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equation and its variational integral equation, and the finite time element approximation. The differential extended Hamiltonian equations for structural vibration systems are replaced by the variational integral equation, which can preserve intrinsic system structure. The optimal control law dependent on the value function is determined by the HJB equation so as to satisfy the overall optimality principle. The partial differential equation for the value function is converted into the integral equation with variational weighting. Then the successive solution of optimal control with system state is designed. The two variational integral equations are applied to sequential time elements and transformed into the algebraic equations by using the finite time element approximation. The direct optimal control on each time element is obtained respectively by solving the algebraic equations, which is unconstrained by the system state observed. The proposed control algorithm is applicable to linear and nonlinear systems with the quadratic performance index, and takes into account the effects of external excitations measured on control. Numerical examples are given to illustrate the optimal control effectiveness.     

基于动态BP网络误差修正的广义预测控制

针对建模误差对非线性系统预测控制鲁棒性的影响 ,提出了一种基于动态 BP网络的广义预测控制算法 .该算法运用动态 BP网络对模型预测误差进行在线补偿 ,以提高预测精度 .仿真结果证明了本文提出的广义预测控制算法对于非线性系统是有效的