用图论法进行结构振动控制的极点配置

本文介绍了用图论法进行结构振动控制极点配置的方法。控制结构振动的实质就是改善结构振动的频率和阻尼即结构的极点。通过求解特征多项式可以得到结构的极点。而特征多项式的系数与有向图的圆族有着密切的关系。本文利用这种关系,根据结构矩阵的有向图中不同宽度的圆族,对给定的结构极点进行配置,求出反馈增益,最后,给出了一个数值例子,以说明文中介绍的方法。     

智能结构密频系统振动控制及其摄动分析

提出一种智能结构密频控制规律的设计方法。其主要工作为：将密频子空间转化为重频子空间,把密频系统作为重频系统上的摄动;为了解决重频密频子空间相对应的特征向量选取的敏感性问题,通过摄动分析得到与重频密频子空间相对应特征向量的线性组合并利用闭环系统特征值极点配置的方法得到重频密频系统的振动规律;把所设计的振动控制规律作用于原系统和摄动系统上,讨论了结构参数改变后对系统的动态特性的影响;最后通过算例证明该方法的有效性。     

模型不确定压电柔性结构的多目标振动控制

以压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性和因剔除残余模态所引起的动态不确定性,建立了结构的不确定线性分式模型;根据不确定模型设计了一个对结构进行振动控制的动态输出反馈控制器,使闭环系统满足鲁棒稳定、扰动抑制、极点配置约束及控制输入约束等性能要求;并利用线性矩阵不等式,将具有多个性能要求的振动控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题。最后以简支压电柔性梁为例,设计了一个融合多性能指标的动态输出反馈非同位控制器,并给出了仿真结果。     

极点配置对SINS罗经对准性能影响

分析了罗经对准基本原理。基于常见的几种罗经极点配置方案及其对准性能与不足,将一个二阶振荡环节和一个临界阻尼环节相串联,把4个极点配置在同一个圆上,得到一种新的极点配置方案。该配置方法既保证了对准算法的快速跟踪性能,又兼顾对准精度。采用车载晃动对准数据和风扰条件下的车载导航数据,比较了不同极点配置的对准效果。试验说明,新的极点配置方案可以跟踪载体低频姿态角变化,在180 s内完成SINS对准过程;该方法能够克服大风扰动影响,提高SINS晃动基座对准精度。针对大失准角条件下的对准问题,通过相平面分析证明,罗经回路产生的非线性罗经驱动力矩同样可以将数学平台驱动到导航坐标系,实现大失准角条件下的快速对准。     

一种不受相位噪声影响的模态参数识别法

本文提出了一种根据幅值频响数据来识别模态参数的频域识别法.该方法首先通过识别幅值频响函数模型来得到传递函数的零点和极点.鉴于不同结构系统可以有完全相同的幅值频响函数,文中提出了由相位频响数据来判定传递函数零点的号性,以唯一确定传递函数,从而消除了相位噪声对模态参数识别结果的影响.作为例子,文中给出了计算机模拟实验例子和滚动轴承支承动态参数识别的应用实例.     

以可行域极点为初始迭代点求结构优化全局最优解

探索将结构优化可行域的极点选取作为初始迭代点 ,从而解决了结构优化的全局最优解问题。文中给出三个算例均得到满意解决 ,并显示了解题时的巨大优越性。     

一种无条件稳定的结构动力学显式算法

利用离散控制理论, 针对结构动力学方程时间积分提出了一种新的无条件稳定的显式算法. 新算法采用CR 算法的速度和位移递推格式, 同时利用Z变换获得算法对应的传递函数, 进而根据极点条件推导了递推格式系数的具体表达式. 然后, 在其系数中引入了一个控制周期延长率的变量s, 从而调节新算法的精度. 理论分析表明无条件稳定显式新算法具有二阶精度、零振幅衰减率、无超调和自起步特性, 且周期延长率可以用变量s控制, 而CR 算法只是本文新算法的特例. 最后, 确定了非线性刚度硬化系统的稳定性界限, 并给出了使新算法精度达到较高的变量s的区间. 算例分析表明, 在此变量区间内取值时, 新算法的精度要优于纽马克常平均加速度算法和CR 算法.      

基于横向地球坐标的惯性导航方法

针对极区经线迅速收敛于极点造成的传统惯导机械编排在极区不适用问题,提出了CGCS2000地球椭球体模型下基于横向地球坐标的惯性导航方法。在构建横向坐标系及伪经纬网的基础上,给出了横向惯导与传统惯导间导航参数的转换关系,推导了横向地理坐标系机械编排,建立了系统误差模型,并以某型船舶为例,通过系统性能的静基座、动基座仿真分析,研究了基于横向地球坐标的惯性导航方法在极区的适用性。仿真分析表明,基于横向地球坐标的惯性导航方法可以克服传统惯导在极区存在的问题,在极点处不存在计算溢出,并可为载体穿越极点时提供高精度的姿态、位置信息,适用于极区。     

惯性导航系统初始对准与标定最优化方法

从随机闭环控制系统架构出发,提出了基于随机线性控制分离性定理的惯性导航系统初始对准与标定最优化方法.内容包括:系统建模、卡尔曼滤波器设计与稳定性充要条件、随机线性控制系统最优控制律及闭环稳定性充要条件、保证初始对准与标定稳定收敛的设计准则,以及应用于空间稳定惯性导航系统初始对准与标定过程所得到的试验结果.理论分析和实验结果表明,提出的最优化方法是切实可行的,通过调整系统极点配置或全状态修正时间间隔可以实现在容许控制律条件下的最优性,最优闭环控制所产生的系统导航精度比常规的卡尔曼滤波一一开环控制有显著提高.     

具有区域极点约束的柔性梁鲁棒H∞振动主动控制

本文基于H∞控制理论研究了传感器和作动器非同位配置情况下,柔性悬臂梁的多模态振动抑制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取加性不确定权函数和性能权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。为了避免H∞控制器设计过程中产生的零极点对消问题,在求解过程中引入区域极点约束。比较了鲁棒H∞控制器和不考虑高阶未建模动态的非鲁棒H∞控制器的控制效果,实验结果表明,设计的鲁棒H∞控制器能够有效抑制柔性梁的前三阶模态振动,而且不会发生溢出问题。     

Variable structure based robust backstepping controller design for nonlinear systems

This study presents robust control architecture in the sense of variable structure control via a backstepping design. By using systematic backstepping design techniques, closed-loop behavior of an n-order nonlinear system can be transformed into a stability and convergence problem of a fast switched 2nd order system. There are two main parts contained within the proposed control algorithm; one is a nominal control effort generated according to the Lyapunov stability criterion during recursive backstepping processes, and the other belongs to a smooth robust control law designed to eliminate the effects of unknown lumped perturbations. Finally, a Genesio system is used as an illustrated example to demonstrate the robustness of the control algorithm. The feasibility and properties of the proposed method are given by numerical simulations.     

Partial pole assignment using rank-one control and receptance in second-order systems with time delay

In this note, a partial pole assignment approach is presented for second-order systems with time delay. The method uses the versatile system receptance for designing state-feedback, rank-one controllers for second-order systems with time delay in the measurements or actuation. The stability of the closed-loop system is pursued throughout an optimization problem formulated with basis on the classical frequency domain technique known as the Nyquist stability criterion. Besides the partial pole assignment, robustness measured in terms of phase and gain margins can be achieved using a genetic algorithm to solve the optimization problem. The proposed approach is shown to provide effective solutions for systems with different time delays in the measurements of displacements and velocities, and with singular mass matrix. Numerical examples are presented to illustrate the benefits of the approach.

     

非确定性结构静动态特性稳健优化设计

本文研究了考虑参数随机性的结构静动态特性稳健性优化设计问题的数学模型和数值求解。在考虑结构设计变量和其研究了考虑参数随机性的结构静动态特性稳健性优化设计问题的数学模型和数值求 解. 在考虑结构设计变量和其他参数随机分布的前二阶矩的条件下,采用基于二阶摄动法的 随机有限元方法对结构响应的平均值和方差进行近似求解. 在摄动法有限元分析的框架下, 提出以一般函数形式表达的结构性能的平均值和标准差及其灵敏度的计算格式. 将结构 稳健性优化设计问题构造为双目标优化问题,优化目标包含结构性能函数的期望值和标准 差,约束函数的变异也给予考虑. 优化问题采用基于函数梯度的算法进行求解. 文中给出的数值算例显示了方法的有效性.     

A positive interior-point algorithm for nonlinear complementarity problems

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍＧｉｖｅｎａｆｕｎｃｔｉｏｎｆ:Ｒｎ→Ｒｎ,ｗｈｉｃｈｉｓａｓｓｕｍｅｄｔｏｂｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｂｌｅｉｎａｎｏｐｅｎｓｅｔｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＲｎ+,ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍ ,ｄｅｎｏｔｅｄＮＣＰ (ｆ) ,ｉｓｔｏｆｉｎｄａｖｅｃｔｏｒｘ∈Ｒｎｓｕｃｈｔｈａｔｘ≥ 0 ,　ｆ(ｘ) ≥ 0 ,　ｘＴｆ(ｘ) =0 ,Ｃｌｅａｒｌｙ ,ｔｈｅＮＣＰ (ｆ)ｉｓｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｔｏｔｈｅｆｏｌｌｏｗ…     

连续时间线性约束LQ控制问题的时程精细积分方法

本文基于连续时间线性约束LQ控制问题,给出时段的消元公式。由于消元过程与消元次序无关,故可在此过程中引入2N类高精度时程积分方法,求出Riccati方程后,对状态向量进一步采用时程精细积分法,可确定系统非常精确的状态向量,该方法不仅保证了系统的计算精度,而且有很好的数值稳定性,数值例题说明了本文方法的有效性。     

Wing box transonic-flutter suppression using piezoelectric self-sensing diagonal-link actuators

The main objective of this research is to study the capability of Piezoelectric (PE) self-sensing actuators to suppress the transonic wing-box flutter, which is a flow-structure interaction phenomenon. The unsteady general frequency modified Transonic Small Disturbance (TSD) equation is used to model the transonic flow about the wing. The wing-box structure and the piezoelectric actuators are modeled using the equivalent plate method, which is based on the first-order shear deformation plate theory (FSDPT). The piezoelectric actuators are used as diagonal-links. The optimal electromechanical-coupling conditions between the piezoelectric actuators and the wing are collected from previous work. Three main different control strategies; Linear Quadratic Gaussian (LQG) which combines the Linear Quadratic Regulator (LQR) with the Kalman Filter Estimator (KFE), Optimal Static Output Feedback (SOF), and Classic Feedback Controller (CFC); are studied and compared. The optimum actuators and sensors locations are determined using the Norm of Feedback Control Gains (NFCG) and Norm of Kalman Filter Estimator Gains (NKFEG), respectively. A genetic algorithm (GA) optimization technique is used to calculate the controller and estimator parameters to achieve a target response.     

求解三维流固耦合问题的一种全隐全耦合区域分解并行算法

三维流固耦合问题的非结构网格数值算法在很多工程领域都有重要应用,目前现有的数值方法主要基于分区算法,即流体和固体区域分别进行求解,因此存在收敛速度较慢以及附加质量导致的稳定性问题,此外,该类算法的并行可扩展性不高,在大规模应用计算方面也受到一定限制．本文针对三维非定常流固耦合问题,提出一种基于区域分解的全隐全耦合可扩展并行算法．首先基于任意拉格朗日-欧拉框架建立流固耦合控制方程,然后时间方向采用二阶向后差分隐式格式、空间方向采用非结构稳定化有限元方法进行离散．对于大规模非线性离散系统,构造一种结合非精确Newton法、Krylov子空间迭代法与区域分解Schwarz预条件子的Newton-Krylov-Schwarz (NKS)并行求解算法,实现流体、固体和动网格方程的一次性整体求解．采用弹性障碍物绕流的标准测试算例对数值方法的准确性进行了验证,数值性能测试结果显示本文构造的全隐全耦合算法具有良好的稳定性,在不同的物理参数下具有良好的鲁棒性,在“天河二号”超级计算机上,当并行规模从192增加到3072个处理器核时获得了91%的并行效率．性能测试结果表明本文构造的NKS算法有望应用于复杂...     

一种基于面-面局部搜索的接触算法

接触-碰撞算法是影响动态接触问题数值分析精度的重要因素,发展健壮、精确的局部搜索算法对提高数值模拟精度具有重要意义。为解决点-面接触搜索算法存在的盲区问题,提出了一种基于面-面的局部搜索算法,并发展了相应的接触力计算方法。新的接触算法以面心坐标与特征长度表征接触片,进行预搜索快速排除不会发生接触的潜在接触对;利用主从接触片的投影与侵入深度关系确定接触片间的接触状态;利用等参逆变换解析给出接触点,避免了方程组的迭代求解。典型算例与工程实例计算表明,本文算法消除了接触搜索的盲区,具有很好的健壮性与计算精度。     

基于遗传算法的爆炸冲击荷载参数识别方法

基于改进的遗传算法 ,建立了根据测试系统动力响应观测数据反演爆炸冲击荷载参数的数值方法。遗传算法为解决反问题的不适定性提供了强有力的手段。数值模拟结果表明 ,所提出的爆炸冲击荷载参数随机反演方法具有全局搜索能力 ,并且具有良好的抗观测噪音能力。当测试系统的观测相对误差为 10 %时 ,参数反演结果的误差小于 8% ,所建立的参数反演方法具有良好的鲁棒性。     

Adaptive finite-time stabilization of uncertain non-autonomous chaotic electromechanical gyrostat systems with unknown parameters

This paper deals with the problem of robust finite-time stabilization of non-autonomous chaotic gyrostat systems. It is assumed that the parameters of the gyrostat system are completely unknown in advance and the system is perturbed by unknown uncertainties and disturbances. Some update laws are proposed to estimate the unknown parameters. Based on the finite-time control idea and the update laws, appropriate control laws are designed to ensure the stabilization of the closed-loop system in a finite time. The finite-time stability and convergence of the closed-loop system are analytically proved. A numerical simulation is given to demonstrate the applicability and robustness of the proposed finite-time controller and to verify the theoretical results.