基于LQR的无人直升机姿态控制器设计

无人直升机控制系统是一个易受环境干扰的、各通道相互耦合的非线性系统.为了实现无人直升机能在不同环境下自主飞行,需要设计抗干扰能力强的控制器;采用系统辨识的方法得到直升机横向通道和纵向通道姿态环路的线性系统模型;根据线性最优二次型理论,对直升机横向通道和纵向通道的姿态环路设计了LQR最优控制器,使用MATLAB仿真选取最优控制器参数后,在ALIGN 700N 直升机上进行了实际飞行试验,仿真和飞行试验表明,采用LQR控制技术设计的无人直升机姿态控制器具有较强的鲁棒性和实用性.     

燃气轮机二次型调节的仿真研究

一、引言 线性二次型调节反馈增益为常数,易于实现,且具有较大的稳定裕度和鲁棒性,因而得到广泛应用.在应用于燃气轮机系统时,系统的状态变量太多,有的难以测量,调节器不易实现.为此,我们用模态分析和灵敏度分析相结合的方法,来确定哪些变量最宜作为反馈变量;进而,本文用部分状态反馈和全部状态反馈比较,得到既具有良好的闭环性能,又易于实现的次最优调节器.     

多模玻色二次多项式型系统的特性函数和准概率分布函数

运用多模玻色系统广义线性量子变换的普遍理论，对多模玻色二次多项式型系统进行了研究.给出了多模玻色二次多项式型系统的正规、反正规、Wigner特性函数、P表示和Q表示.举例讨论了该系统的压缩性质. 关键词： 多模玻色二次多项式型系统 特性函数 准概率分布函数     

高精度物镜波纹管致动器的线性度分析

采用有限元方法对高精度物镜波纹管致动器的几何非线性变形进行了分析,并引入线性度对波纹管致动器的性能进行了评估.通过有限元方法分析了常见的U型、S型、C型、方型及三角型波纹管的几何非线性变形,并结合最小二乘法,得到了上述各种波纹管致动器的行程及线性度.计算结果表明：在设计大行程波纹管致动器时,S型波纹管的线性度最好,为0.161%|而在设计小行程波纹管致动器时,三角形波纹管的线性度最好,为0.135%.     

频率自适应最优权重阵列干涉条纹处理技术

考虑长基线水平阵列波束形成对声场模态呈现的滤波特征,建立了一种随频率改变滤波通带的阵列权矢量设计方法。基于简正波理论,结合声场波束形成特点,在分析了常规波束形成信号LOFAR谱图干涉条纹的清晰度和条纹结构不同于单水听器输出信号条纹现象基础上,采用线性等式约束的二次优化模型,给出了一种频率自适应的最优权重估计。数值仿真验证和试验数据分析表明,利用该方法设计的最优权重阵列波束处理,可以滤波出SRBR(Surface-Reflected Bottom-Reflected)或N-SRBR(Non-Surface-Reflected Bottom-Reflected)模态组成的波束形成信号,信号谱图干涉条纹斜率与理论分析基本一致。      

高精度物镜波纹管致动器的线性度分析

采用有限元方法对高精度物镜波纹管致动器的几何非线性变形进行了分析,并引入线性度对波纹管致动器的性能进行了评估.通过有限元方法分析了常见的U型、S型、C型、方型及三角型波纹管的几何非线性变形,并结合最小二乘法,得到了上述各种波纹管致动器的行程及线性度.计算结果表明:在设计大行程波纹管致动器时,S型波纹管的线性度最好,为0...     

加权对差法的本质

加权对差法是传统逐差法的一种改进方法。通过与基于线性变化规律的最小二乘法计算式相比,本文发现加权对差法就是最小二乘法的一个实现,因此加权对差法对该类数据是最优的。然而,对匀加速直线运动的实验数据,因其模型不符合线性变化规律,故无论逐差法还是对差法,都不是最优的。     

输入受限的混沌系统同步控制

在混沌系统的同步控制中, 由于混沌系统对初始状态的敏感性, 一旦两个混沌系统的状态初值偏差大, 其状态同步往往需要高幅值的控制律来达到, 这给同步控制实现带来了困难, 并且在同步控制中, 两个混沌系统的初始值通常是未知的. 本文考虑控制输入受限情况下的混沌同步控制问题, 基于符号函数的近似表示式, 将受限的控制输入建模为连续可微的光滑函数, 在每一个采样点将同步控制误差系统近似为局部最优线性模型并设计连续型线性二次型调节器(LQR)最优控制律. 为降低混沌同步控制律的幅值和维持同步系统采样时刻之间的动态, 设计了等价的离散最优控制律, 并通过调整LQR性能加权矩阵值, 确保同步控制信号不会超出其受限的上界. 最后对统一混沌模型下的三种不同混沌系统同步控制进行了仿真研究. 仿真结果验证了方法的有效性. 关键词： 统一混沌模型 符号函数 输入受限 同步控制     

光栅光谱仪波长校准算法研究

使用正弦曲线拟合进行波长校准时,根据不同的待定系数选择方法,提出三种校准算法.最优算法选定四个待定系数,其中两个线性系数使用最小二乘法计算,而两个非线性系数使用最优化原理求得.线性算法只选定两个线性系数为待定量,而非线性系数为确定值.简化算法仅选定一个线性系数为待定量,其余三个系数为确定值.实测数据表明,线性算法拟合准确度接近最优解,计算复杂度低,是一种最适合于光栅光谱仪波长校准的算法.     

激光诱导击穿光谱联合一元回归方法定量检测大豆油中的铁含量

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对大豆油中的铁(Fe)含量进行定量检测。实验中用一系列不同Fe浓度的大豆油样品,采用二通道高精度光谱仪采集其LIBS光谱信号。根据样品LIBS谱线图,确定了Fe的两个特征谱线404.58和406.36 nm,并应用不同的一元回归方法对两个特征谱线分别建立一元指数回归定量分析模型、一元线性回归定量分析模型和一元二次回归定量分析模型。研究结果表明,Fe Ⅰ 404.58及Fe Ⅰ 406.36的一元指数、一元线性及一元二次回归模型的预测平均相对误差分别为29.49%,8.93%,8.70%和28.95%,8.63%,8.44%。Fe Ⅰ 406.36建立的回归模型预测结果优于Fe Ⅰ 404.58,三个回归模型中一元二次回归模型性能最优。由此可见,LIBS技术检测大豆油中的Fe元素具有一定的可行性,一元二次回归定量分析模型可以有效提高Fe元素预测浓度的精度。     

线性菲涅尔聚光集热系统光学综合性能的多目标优化研究

本文基于MATLAB多目标遗传算法与蒙特卡罗光线追迹方法提出了一种线性菲涅尔聚光集热系统光学综合性能的多目标优化计算方法。在模型验证基础上,结合计算时间缩减技术和名义年效率概念,以名义年效率和热流不均匀度为目标函数,对线性菲涅尔聚光集热系统主镜场、二次聚光器以及吸热器的关键几何结构参数进行了多目标优化研究,获得了不同地理纬度位置与镜场跟踪模式下的系统光学综合性能Pareto最优解集。针对所得到不同情形下Pareto最优解集,采用逼近理想点排序法筛选推荐了相应的线性菲涅尔聚光集热系统几何结构参数最优组合,可为此一类系统的建造选址、运行策略、结构选型和参数优化提供工程指导或技术参考。     

等离子体钢丝二次谐波辐射的线性转换理论

本文对激光等离子体细丝的线性转换理论作了研究.通过对激光等离子体二次谐波的能量通量的计算发现,二次谐波的平面波理论关于在垂直密度梯度方向没有二次谐波辐射的结论与实验结果不符.在此基础上,我们提出了等离子体细丝的二次谱波线性转换理论,在垂直密度梯度方向有较强的二次谐波发射,这与实验结果较为一致.     

燃料电池中气体循环可调型引射器建模与实验研究

将可调式引射器应用于燃料电池阳极气体循环系统可以适应变工况场景。本文基于准二维模型建立了含调节锥的引射器理论模型，可以预测引射器的主流和二次流流量。通过实验对模型进行验证，结果显示对主流和二次流流量的预测误差分别在在5%和20%以内。探究了可调式引射器流量调控的影响机制，研究表明：调节锥通过调节主流和二次流流量来调控引射器性能；抛物线型调节锥在主流流量线性调控方面的性能较好。     

电流控制二次型Boost变换器的动力学研究

通过对二次型Boost变换器开关状态的完整描述, 推导了两个电感电流边界, 建立了电流控制二次型Boost变换器的分段光滑迭代映射模型. 对比分析了以输入电感电流或储能电感电流作为电流反馈量的非线性分岔行为. 通过稳定性和工作模式分析, 得到了电流控制二次型Boost变换器从稳定的周期1工作状态到次谐波振荡状 态转移以及从电感电流不连续导电模式到连续导电模式转移的条件, 并采用参数空间映射图, 对二次型Boost变换器的工作状态域进行了估计. 设计了实验电路, 由实验结果证明了不同的参数变化有着不同的分岔路由, 存在工作模式转移现象, 电流控制二次型Boost 变换器呈现复杂的动力学行为, 实验结果验证了理论分析的正确性. 关键词： 二次型Boost变换器 开关状态 模式转移 边界碰撞分岔     

耦合方式下直流蒸汽发生器流动与换热数值模拟

通过对一、二次侧和传热管的流动换热过程分别建立控制方程,对BW公司设计的直流蒸汽发生器一、二回路耦合作用下的实际工作过程进行了数值预测.结果表明:本文采用的一、二次侧及传热管模型和耦合方法能够较为准确地预测直流蒸汽发生器的实际运行过程.蒸干发生时二次侧壁温变化率为几十K/m,而定热流密度下高达几百K/m.一、二次侧压力沿各自流动方向分别近似线性和非线性降低。     

四原子分子的转动-振动能级的李代数处理-Ⅰ线性X_2Y_2型分子

本大利用李代数方法与二次量子化理论计算了四原子分子的转动—振动能级.结果表明,如果将分子的转动与振动均看作是谐振子,则可以导出线性X_2V_2型分子的转动—振动能级公式。     

轻量化高效线性压缩机设计与实验研究

线性压缩机为线性分置式斯特林制冷机的动力源,压缩机的效率基本决定了整机的制冷效率。本文设计出一款轻量化高效线性压缩机,采用Redlich型动磁式直线电机结构,通过向量分析法模型对线性压缩机进行动力学设计,通过试验验证设计并进行优化。     

CC型原表面回热器传热与流动数值模拟

对CC型原表面回热器的主换热面附近流场和温度场进行了三维数值模拟。结果表明,传热的强化程度与流动阻力的大小取决于螺旋型二次流动的强弱,影响机理是螺旋型二次流动强烈影响流体的混合和边界层的发展。针对低雷诺数范围流动,通过比较不同结构尺度和换热面布置时传热和流动特性,对换热表面进行了设计优选。     

光栅光谱仪波长校准算法研究

使用正弦曲线拟合进行波长校准时,根据不同的待定系数选择方法,提出三种校准算法.最优算法选定四个待定系数,其中两个线性系数使用最小二乘法计算,而两个非线性系数使用最优化原理求得.线性算法只选定两个线性系数为待定量,而非线性系数为确定值.简化算法仅选定一个线性系数为待定量,其余三个系数为确定值.实测数据表明,线性算法拟合准确度接近最优解,计算复杂度低,是一种最适合于光栅光谱仪波长校准的算法.     

光学透镜自动设计智能化的计算方法

为改善镜头自动设计的计算方法,充分考虑人工光学设计经验,并借助构造多种价值函数以及线性最小二乘法和离散变量的单纯型方法,利用一个智能专家系统控制求解不等式组.在求解中,对玻璃变量和厚度等做变量替换以消除不等式约束,并且引入协调因子平衡变量的改变量.