变时延遥操作交会的Smith模糊控制

针对地面遥操作空间航天器进行交会的情况,研究了变时延条件下遥操作交会逼近段的轨道控制问题.利用根轨迹法分析了时延对遥操作交会控制的影响;通过设计时延缓冲器,将变时延系统转化成了定常时延系统;基于相对轨道动力学方程建立了被控对象的预测模型,利用Smith预测原理设计了定常时延下的多变量Smith预测器,使得控制器与执行器的输入不受时延的影响;同时采用模糊控制方法,以消除模型不确定性等因素的影响;最后,利用半实物仿真系统开展仿真试验,对本文所述方法进行了验证.仿真结果表明,通过采用带时延缓冲器的Smith模糊控制的方法,能有效降低地面遥操作交会过程中变时延以及模型不确定性的影响,提高交会成功率和精度.     

使用基于动态程序规划的时间延迟法分析直线磁化等离子体漂移波湍流角向传播速度和带状流结构

对等离子体湍流速度场的有效探测,有助于更加深入了解磁约束等离子体湍流以及实现对某些理论预言现象和结构(如带状流)的充分辨识.本文将基于动态程序规划的时间延迟估算技术成功应用于直线磁化等离子体装置中热阴极放电条件下的漂移波湍流角向速度涨落的实验分析,并且其结果清晰再现了漂移波湍流中通过非线性能量耦合自发产生的带状流结构.通过对采用不同频段等离子体湍流涨落通过基于动态程序规划的时间延迟估算分析所再现的带状流结构特征进行比较,进一步就该算法对载波信号中非相干噪声相对水平的抗干扰能力进行了定性评估.这些工作的成功开展,对于通过采用基于动态程序规划的时间延迟估算分析技术更为深入有效探索磁约束等离子体湍流行为特征,尤其是速度涨落场的演化提供了重要的借鉴和参考价值.     

Global exponential synchronization between Lfi system and Chen system with unknown parameters and channel time-delay

This paper proposes a nonlinear feedback control method to realize global exponential synchronization with channel time-delay between the Lfi system and Chen system, which are regarded as the drive system and the response system respectiveiy. Some effective observers are produced to identify the unknown parameters of the Lii system. Based on the Lyapunov stability theory and linear matrix inequality technique, some sufficient conditions of global exponential synchronization of the two chaotic systems are derived. Simulation results show the effectiveness and feasibility of the proposed controller.     

PI控制的有时延遥操作系统仿真平台的建立

对二自由度主从遥操作机器人进行了详细的运动学和运动力学分析,得到了二自由度机器人的状态空间方程,再此基础上建立了遥操作系统中各个子系统详细的数学模型,搭建了一个比较完善的遥操作系统研究的仿真平台.为从端机械臂设计了PI控制算法来控制从机械手,使之跟随主机械手的运动.最后,在该实验平台进行了主从遥操作机械手的位置跟踪和力反馈实验.实验结果说明,当系统存在固定时延时,在本地PI控制器的作用下,从机械手在自由空问运动时,系统具有较好的稳定性和跟踪性能;而从机械手与坚硬的环境交互作用时,遥操作系统的稳定性要受到影响,主从机械手的运动有一定的波动.这就证明了力反馈对有时延遥操作系统的稳定性有不好的影响.但总体上说,在人手对主机械手有一定控制能力的条件下,PI控制器能在一定程度上保证从机械手对主机械手的位置跟踪.     

具有时变灰参数的随机时滞系统的p-阶矩指数鲁棒稳定性

利用灰矩阵的矩阵覆盖集的分解技术和Lyapunov函数法,研究了具有时变灰色参数的随机时滞系统的p-阶矩指数鲁棒稳定性问题,得到了该系统p-阶矩指数鲁棒稳定的时滞独立和时滞依赖的条件,并通过数值例子说明了判别条件的有效性和实用性.     

Time-discretization of nonlinear control systems with state-delay via Taylor–Lie series

The state-delay is always existent in the practical systems. Analysis of the delay phenomenon in a continuous-time domain is sophisticated. It is appropriate to obtain its corresponding discrete-time model for implementation via digital computer. In this paper, we propose a new scheme for the discretization of nonlinear systems using Taylor series expansion and the zero-order hold assumption. This scheme is applied to the sample-data representation of a nonlinear system with constant state time-delay. The mathematical expressions of the discretization scheme are presented and the effect of the time-discretization method on equilibrium properties of nonlinear control system with state time-delay is examined. The proposed scheme provides a finite-dimensional representation for nonlinear systems with state time-delay enabling existing controller design techniques to be applied to them. The performance of the proposed discretization procedure is evaluated using a nonlinear system. For this nonlinear system, various sampling rates and time-delay values are considered.     

基于状态观测器的分数阶时滞混沌系统同步研究

研究分数阶时滞混沌系统同步问题,基于状态观测器方法和分数阶系统稳定性理论,设计分数阶时滞混沌系统同步控制器,使得分数阶时滞混沌系统达到同步,同时给出了数学证明过程.该同步控制器采用驱动系统和响应系统的输出变量进行设计,无需驱动系统和响应系统的状态变量,简化了控制器的设计,提高了控制器的实用性.利用Lyapunov稳定性理论和分数阶线性矩阵不等式,研究并给出了同步控制器参数的选择条件.以分数阶时滞Chen混沌系统为例,设计基于状态观测器的同步控制器,实现了分数阶时滞Chen混沌系统同步,并将其应用于保密通信系统中.仿真结果证明了该同步方法的有效性.     

Robust stability and stabilization methods for a class of nonlinear discrete-time delay systems

This paper establishes new robust delay-dependent stability and stabilization methods for a class of nonlinear discrete-time systems with time-varying delays. The parameter uncertainties are convex-bounded and the unknown nonlinearities are time-varying perturbations satisfying Lipschitz conditions in the state and delayed-state. An appropriate Lyapunov functional is constructed to exhibit the delay-dependent dynamics and compensate for the enlarged time-span. The developed methods for stability and stabilization eliminate the need for over bounding and utilize smaller number of LMI decision variables. New and less conservative solutions to the stability and stabilization problems of nonlinear discrete-time system are provided in terms of feasibility-testing of new parametrized linear matrix inequalities (LMIs). Robust feedback stabilization methods are provided based on state-measurements and by using observer-based output feedback so as to guarantee that the corresponding closed-loop system enjoys the delay-dependent robust stability with an L₂ gain smaller that a prescribed constant level. All the developed results are expressed in terms of convex optimization over LMIs and tested on representative examples.     

半导体激光器输出混沌光的延时特性和带宽

提出一个新的方案用于抑制半导体激光器输出混沌光的延时特性并研究其带宽.在该方案中,将由伪随机信号驱动的相位调制器加到具有双路光反馈的半导体激光器的两个反馈腔中,从而构成具有双路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器系统.数值研究了延迟时间和反馈系数等参数对该系统输出混沌光的延时特性的影响,用自相关函数曲线中的延时特征峰的最大值表示延时特性.然后将该系统对延时特性的抑制效果和具有双路光反馈的分布反馈半导体激光器系统以及具有单路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器系统进行比较,结果表明本文所提出方案的抑制效果最好.进而基于能有效抑制延时特性的参数条件研究了具有双路相位调制光反馈的分布反馈半导体激光器输出混沌光的带宽,结果表明,抽运因子的增大和反馈系数的增加都能使系统输出混沌光的带宽变大.     

集合种群的延时效应

用简化的延时率函数模型对集合种群的稳定性和平均灭绝时间进行研究.对集合种群的定态概率分布函数和平均首通时间的分析和计算,发现：1)延迟时间增大将使集合种群在斑块中占有率减小;2) 随延迟时间增大,集合种群的灭绝时间将会减小. 关键词： 集合种群 延时效应 灭绝时间