舵机伺服阀非线性特性对稳定回路设计的影响分析

针对舵机伺服阀死区非线性特性,采用描述函数法和数学仿真相结合的方法分析了死区非线性对稳定回路设计影响.结果表明,死区非线性会导致系统有0.5～3 Hz的低频振荡,通过合理设计控制参数和减小死区方法,可减轻系统振荡现象,有利于系统稳定,而且系统振荡幅值和频率与输入信号的大小没有关系.     

一非线性电路的HOPF分支

用分支理论的Ляпунов第二方法,从平面自治系统奇点的性态角度出发研究一类非线性电路中自激振荡问题;以全新的视角分析电路中含伏安方程不明确的非线性元件构成的电路,并通过判别系统是否具有稳定的极限环来判断电路是否出现自激振荡,为电路的振荡性分析提供了一种新方法.     

船舶汽轮发电机组阀门独立控制与低频振荡

为提高船舶汽轮发电机组运行稳定性,在阐述汽轮机调速机理的基础上,建立了船舶汽轮发电机组及其调速系统的实用数学模型。在DEH调速方式下,提出了基于阀门独立控制的汽阀流量特性改良方法,分析了油动机死区、调节限幅等不理想因素在阀门传统控制环境下对机组长期稳定运行可能造成的危害,并从信号传递的角度阐明该特性可能导致机组受迫振荡的机理。利用PSCAD仿真软件,对比测试油动机非线性特性在传统阀门控制方式和阀门独立控制方式下的不同影响。仿真结果表明:采用阀门独立控制方式有利于机组抑制受迫低频振荡,更好地保障船舶电网运行安全。实测一台兆瓦级汽轮发电机组的调速实验转速波形,印证了相关分析及仿真结论。     

基于能量函数的插值代理模型推广能力评价准则

本文分析了插值型代理模型的特性,提出了影响插值代理模型的推广能力的重要因素是代理模型的振荡特性,分析表明:振荡剧烈的代理模型,其推广能力就弱。为了评价代理模型的推广能力,本文提出基于能量函数方法的评价方法。能量函数方法是通过计算代理模型的一阶和二阶导数,得出代理模型的振荡情况来进行评价。能量函数越高,代理模型的振荡越剧烈,因而其推广能力越差。测试函数表明,能量函数方法在评价代理模型推广能力上是有效的。     

基于功率键合图的主动油气悬架建模和仿真

考虑了工程中存在的油液可压缩性,基于功率键合图(Power Bond Graph),对主动油气悬架系统的主要环节进行了分析建模,并推导了液压泵的容性场和液阻耦合场模型。通过主动油气悬架系统的键合图对系统元件进行综合,建立了系统的非线性状态方程,并针对油气悬架的被动特性和驱动特性进行了仿真研究,结果表明:建立的非线性状态方程模型能够很好地反映系统动态响应的实际情况和充放油过程中重要的动态耦合特性。     

坦克炮控伺服系统的滑模非线性摩擦补偿控制

坦克炮控伺服系统存在低速摩擦,摩擦环节不但造成系统的稳态误差,而且导致极限环振荡、低速爬行等现象.提出基于Lyapunov稳定理论的滑模控制方法,通过 Lyapunov稳定理论获得控制量,同时克服参数不确定性和补偿非线性摩擦力矩,从而保证跟踪误差渐进收敛.仿真结果表明该设计方法大大优于经典设计,为炮控伺服系统实际设计提供了一种可行的新方法.     

管道端部无约束条件下油气爆燃的数值模拟

基于具有多种控制机理的油气爆燃理论,建立了RNG k-ε湍流模型和有限速率/涡耗散化学反应速率模型直接耦合的油气爆燃二步反应模型,模拟了管道端部无约束条件下体积分数为1.4%的油气爆燃,通过对比实验研究了油气超压-时间特性以及火焰传播特性。结果表明:在一端开口的管道中油气超压-时间变化规律呈现出典型的Helmholtz振荡,超压出现多峰值现象,原因可能是Helmholtz振荡、Ray-leith-Taylor不稳定性和斜压效应共同作用的结果。对实验和数值模拟的超压-时间曲线和火焰形态进行对比,验证了本文数值模拟模型具有较高的精确度。     

坦克炮控系统非线性特性及自适应补偿控制

影响坦克炮控系统低速性能主要有两个方面的因素,摩擦非线性和齿隙非线性。建立了坦克炮控系统数学模型,介绍了坦克炮控系统中摩擦、齿隙两类重要非线性模型,分析了摩擦、齿隙对炮控系统性能的影响,以及摩擦非线性环节导致系统低速时的爬行现象、速度过零时的平顶现象;齿隙非线性环节造成系统输出误差外,系统会因极限环振荡或冲击而降低性能,甚至不稳定,总结了炮控系统中针对摩擦、齿隙等非线性环节的自适应补偿控制的研究成果。     

利用曲线拟合方法分析暂态振荡信号

提出了一种利用曲线拟含定量分析暂态振荡信号的方法.该方法给出的暂态振荡信号模型能够反映振荡的幅度和频率随时间变化的规律.提出了利用曲线拟合方法确定该摸型的具体参数的步骤:首先利用三次样条插值求出信号的上包络曲线,对其采用指数衰减信号模型来进行拟合以描述信号振荡幅度的变化参数;然后得到信号频率变化部分的正弦形式,利用 Hilbert 变换提取出正弦部分的相位,并采用幂指数信号模型进行拟合以描述信号振荡频率的变化参数.与以往分析暂态振荡信号的方法相比,该方法可对信号进行定量分析.仿真和试验结果表明,采用曲线拟合方法确定模型参数,实现过程简单,均方根误差小;对实际信号的分析则表明所提出的模型能够真实地反映出实际暂态振荡信号的变化规律.     

过氧化氢发动机中的低频振荡

过氧化氢是现代液体火箭推进剂的重要发展方向。针对过氧化氢发动机试验中出现的低频振荡现象,通过建立发动机系统模型,对这种振荡现象进行了仿真和分析,成功实现了发动机的稳定工作。本文将有利于结合仿真和试验,促进过氧化氢发动机的研制。     

未知非线性系统的神经网络建模与控制仿真研究

针对一类未知非线性系统的建模与控制问题,采用基于神经网络的多步预测控制算法进行了仿真研究,仿真对象选取控制工程界常用的单摆试验装置.该算法的实现步骤为:获取系统开环试验数据;辨识神经网络正向动态模型;设计非线性优化控制律.仿真研究结果表明,所提出的建模与控制方法是有效的.     

电液伺服系统的仿真与自校正PID控制器的设计

对一个试验用电液伺服系统进行了理论建模和仿真研究 ,引入了一个非线性状态方程模型来描述电液伺服系统的动态特性 .通过仿真结果与实际系统的响应相比较 ,验证了所建立的理论模型的准确性 .在此仿真模型基础上 ,设计了一个适用的自校正PID控制器 ,并且对其控制特性进行了仿真研究     

某坦克发动机调速性能的模拟计算

为了计算某坦克发动机的调速性能,发展了一个柴油机调速系统的模拟模型.将发动机任一工况的调速器齿杆位置与油门开度和发动机转速联系起来,建立了调速器静力学和动力学方程;调速器动力学方程用2个一阶微分方程表示,引入了连续性函数sigmoid函数代替非连续性函数sign函数,使调速器动力学方程能够方便地应用数值积分方法求解,并且避免了计算结果的小范围振荡.对该坦克发动机调速系统的稳态与动态工况和调速器稳定系数、不均匀度、稳定调速率、瞬时调速率、过渡时间等参数进行了模拟计算,显示这种方法可以用于坦克发动机调速性能的研究.     

基于打靶法的含摩擦齿轮系统运动稳定性分析

采用打靶法对含摩擦齿轮系统进行运动稳定性分析能够揭示摩擦对齿轮系统动力学行为所产生的复杂影响.建立了计及摩擦的单对齿轮非线性系统的非线性动力学模型,采用打靶法对其周期运动进行了求解,并应用Floquet乘子判断系统周期解的稳定性和分岔特点,得到了系统在不同的摩擦系数条件下周期运动的演变规律.相比于Runge-Kutta法,打靶法能得到更为全面的齿轮系统的不稳定和稳定的周期解.研究发现:摩擦能改变周期运动的性态,可在一定程度上提高系统周期运动的稳定性,同时会产生新的不稳定的周期运动,使得齿轮系统的动力学行为更为复杂.     

制氢过程中一氧化碳氧化反应速率控制的平滑切换方法

铂族金属催化剂CO氧化过程呈现较为复杂的本质非线性属性,如反应速率突变、双稳定性和迟滞,这些本质非线性属性取决于化学反应内在的稳定性和自组织机制,所产生的一个外在结果是CO氧化反应速率与控制参数之间呈现出路径依赖的输入输出关系。对这类系统采用传统的线性控制方法具有固有的不稳定机制,可以导致化学反应速率的震荡以及控制系统的失稳;而采用常规非线性切换控制则面临在切换初始时刻所具有的大干扰问题,较大地影响控制系统的动态性能甚至稳定性。针对研究所面临的这种大干扰问题,提出基于积分初值重置的平滑切换控制方法予以解决。结果表明,所提出的方法能够从原理上解决CO氧化反应控制过程的平滑切换问题,较好地提高控制系统的动态性能。     

云模型改进惯性权重的混沌交替粒子群算法

标准粒子群算法通过线性减小惯性权重系数来调整寻优性能,但缺乏智能化机制易导致算法后期产生早熟或陷入局部最优而产生僵局。针对这一问题,提出一种基于云模型改进惯性权重的混沌交替粒子群优化算法。根据粒子迭代变化关系,采用云模型理论对惯性权重ω进行智能化调整,以平衡其全局和局部搜索能力,防止算法产生局部僵局;另外,判定粒子稳定性,对于可能陷入局部僵局的稳定粒子进行混沌扰动,促使其跳出僵局进而向最优位置更新。实验与分析表明,基于云模型改进惯性权重的混沌交替粒子群优化算法能够跳出局部僵局且具有较高的寻优精度,算法接近完全收敛时的平均迭代次数,较现有相关研究分别降低了13.73%~20.11%。     

Lagrangian relaxation approach to the targeting problem

In this paper, we consider a new weapon–target allocation problem with the objective of minimizing the overall firing cost. The problem is formulated as a nonlinear integer programming model. We applied Lagrangian relaxation and a branch‐and‐bound method to the problem after transforming the nonlinear constraints into linear ones. An efficient primal heuristic is developed to find a feasible solution to the problem to facilitate the procedure. In the branch‐and‐bound method, three different branching rules are considered and the performances are evaluated. Computational results using randomly generated data are presented. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. Naval Research Logistics 46: 640–653, 1999     

装配式管线水力瞬变的非线性流固耦合模型

装配式管线是一种重要的油料保障装备,用于地面铺设,属于典型的薄壁弱约束管线系统。根据装配式管线的特点,应用管道弹性变形理论,推导了水力瞬变状态下装配式管线的非线性流固耦合5-方程模型。该模型充分考虑了管道与流体之间的耦合互动效应,耦合形式包含了泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合,以及管线系统的轴向、横向和径向振动耦合,并计及了管道结构阻尼的影响。针对装配式管线的特殊连接约束方式,提出了一种带有扭转弹簧的铰支型约束边界,可通过确定扭转弹簧的弹性系数来建立管线两端的约束边界方程。     

鱼雷非线性姿态系统的自适应反演控制

以鱼雷姿态角为输出量,将鱼雷非线性模型转换为输入输出动态和内部零动态两个部分.通过数值计算,确定了零动态的稳定性.对输入输出动态设计了反演控制律,将参数自适应调整与变结构控制相结合,简化了切换函数的设计.仿真结果表明,所设计的控制方法消除了模型参数扰动的影响,使鱼雷姿态角具有良好的控制效果,同时使非线性模型中的其他状态变量保持稳定.     

攻击直升机编队火力分配方式及其毁伤效果评估

从联合作战的实际需求出发,根据作战理论以及攻击直升机编队作战指挥特点,将直升机和目标抽象为系统要素及其作用对象,运用系统科学、系统结构分析、作战运筹与系统工程等理论,论证了统一、自主、混合和平行等火力分配方式下空中攻击编队毁伤效果评估模型。通过实例仿真计算和结果对比分析,得到了基于不同火力分配方式的编队毁伤效果的变化特点与规律,以及一系列具有普遍意义的、潜在的、实用的编队火力分配要求与规则。