检索结果-内蒙古大学图书馆

2020中国自动化大会(CAC2020)

作者：司彬彬倪元华南开大学人工智能学院

本文研究了一类具有模型不确定性的时间不一致的线性二次问题,其中成本函数是非指数折扣.从鲁棒性的角度出发,我们设计了一个极小极大控制器来解决模型的不确定性.为了解决时间不一致,我们提出了一个新的概念称为鲁棒混合平衡解,其中控... 详细信息

本文研究了一类具有模型不确定性的时间不一致的线性二次问题,其中成本函数是非指数折扣.从鲁棒性的角度出发,我们设计了一个极小极大控制器来解决模型的不确定性.为了解决时间不一致,我们提出了一个新的概念称为鲁棒混合平衡解,其中控制玩家寻找时间一致的策略,扰动玩家作为虚拟玩家可以选择预承诺策略或时间一致策略,在本文中,我们仅考虑扰动玩家选择预承诺策略的情形.混合平衡解为开环和闭环情形的处理提供了便利,开环和闭环可以看作混合平衡解的特殊情况.鲁棒混合平衡解同时解决了模型不确定性和时间不一致性.本文给出了鲁棒混合平衡解存在的充要条件.

关键词：线性二次问题时间不一致性模型不确定性鲁棒控制

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次线性算子和凸算子下最优估计问题的研究

次线性算子和凸算子下最优估计问题的研究

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作者：孔垂柳山东大学

学位级别：博士

在经典的概率论框架下,正交投影定理告诉我们被估计变量的条件期望就是关于它最小均方估计问题的最优解。正是基于正交投影定理,Kalman[47],Kalman和Bucy[46]首次完整地给出了线性高斯系统下的滤波方程,从而奠定了现代滤波理论的基础。... 详细信息

在经典的概率论框架下,正交投影定理告诉我们被估计变量的条件期望就是关于它最小均方估计问题的最优解。正是基于正交投影定理,Kalman[47],Kalman和Bucy[46]首次完整地给出了线性高斯系统下的滤波方程,从而奠定了现代滤波理论的基础。此外,Bensoussan[8],Liptser和Shiryeav[51]等进一步完整地介绍和推广了 Kalman-Bucy滤波的理论结果。因此,正是基于如此完整的滤波理论体系,在不同领域中一系列部分观测(或部分信息)下随机最优控制问题才能得以解决。进一步地,如果我们将期望算子替换为次线性算子或者凸算子,那么此时我们应该如何得到次线性算子(或凸算子)下的最小二乘估计问题的最优解,并且该最优解是否仍然与条件一致风险测度和条件g-期望保持一致?这是个很有意义的问题。最近,Sun和Ji[74]研究了次线性算子下有界随机变量的最小均方估计问题。但是,这个结果限定在有界空间,在应用中有一定的局限性。因此,我们将这个结果推广到了可积空间,从而探讨随机领域中的问题。本文主要研究了次线性算子和凸算子下最小均方估计问题、次线性算子下状态方程带模糊的Kalman-Bucy滤波问题和观测方程带模糊的Kalman-Bucy滤波问题、凸算子下系统带模糊的Kalman-Bucy滤波问题。本文分为六章,其中第一章为研究背景和预备知识,第二章到第六章的研究内容概括如下。论文的第二章:本章主要研究了次线性算子下非有界随机变量的最小均方估计问题。在温和的假设条件下,我们得到了非有界随机变量的最小均方估计元的存在性和唯一性定理和最小均方估计元的一些基本的性质。并且给出三个例子说明最小均方估计元不同于条件一致风险测度和条件g-期望。本章的创新点在于删除了 Sun和Ji[74]中有界性的假设,提出一种新的证明思路解决次线性算子下可积随机变量的最小均方估计问题,并且得到可积随机变量的最小均方估计元的存在性和唯一性定理,同时也给出了最小均方估计元的一些性质。论文的第三章:本章主要研究了一个模型不确定性下广义的Kalman-Bucy滤波模型和相应的稳健估计问题,其中模糊参数θ主要影响到状态方程。我们发现这个稳健估计问题可以等价地看作是一个次线性算子下的估计问题。由Girsanov变换和最小最大值定理,我们证明这个稳健估计问题可以被重新构造成一个在新的概率测度下的Kalman-Bucy滤波问题。在本章中我们得到了最优估计元的滤波方程。此外,在特殊的条件下,我们证明了该最优估计元可以被分为两部分,其中一部分是经典情况下的滤波方程,另外一部分包含了最优的模糊参数θ*。这个结果有助于解释模糊参数是如何影响最优估计元的演变。本章的创新点在于将漂移项模糊引入经典的Kalman-Bucy模型中,那么相应的估计问题(?)就变为一个稳健估计问题(?)。根据证明的定理3.1,我们找到最优的模糊参数θast,这有助于我们将问题(?)中的两个非线性元素sup inf退化为一个非线性元素inf,并最终得到最优估计元x满足的滤波方程。论文的第四章:本章主要考虑了一个模型不确定性下的广义的Kalman-Bucy滤波模型和与之对应的稳健估计问题。在本章中,模型不确定参数θ主要影响到观测方程。我们之所以这么构建模型主要是基于Ji,Li和Miao[37]所考虑的一个动态合约问题,在他x所考虑的模型中,一个项目的可以被观测到的累计产出方程中含有不确定参数a和η。对模型更直观的解释为:不同的观测者对信号过程的衡量标准是不同的。这样就会导致模型不确定性。因此,我们考虑这个广义的Kalman-Bucy滤波模型是有意义的。我们同样是将该稳健估计问题等价的看作是在一个次线性算子下的估计问题,转而求解这样一个次线性算子下的最小均方估计问题并得到最优估计元的刻画方程。同样地,在特殊条件下,该最优估计元可以被分解为两部分,其中一部分是经典情况下的滤波方程,另外一部分包含了最优的模糊参数θ*。这个结果有助于解释模糊参数是如何影响最优估计元的演变。论文的第五章:在第五章,我们研究了凸算子下有界随机变量的最小均方估计元的存在性和唯一性的问题。本章的创新点在于考虑到次线性算子应用的局限性,我们将次线性算子下的最小均方估计元的理论推广到凸算子下。由于凸算子缺少正齐次性,因此这就导致凸算子的表达式相较于次线性算子会多出一个惩罚项。本章的内容区别于Sun和Ji[74]的主要地方在于如何处理这个惩罚项。最终我们得到凸算子下有界随机变量的最小均方估计元的存在性和唯一性定理以及最小均方估计元的性质。论文的第六章:本章的一个创新点在于将倒向随机微分方程的相关理论和Kalman-Bucy滤波理论相结合,将经典的滤波问题推广为一个关于信号过程的稳健估计问题,该问题也可以看作是在一个凸算子下的最小均方估计问题,我们

关键词： Kalman-Bucy滤波模型不确定性稳健估计最小均方估计元最小最大值定理次线性算子凸算子

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深海网箱系泊系统疲劳损伤及体系可靠度分析

深海网箱系泊系统疲劳损伤及体系可靠度分析

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作者：候会敏大连理工大学

学位级别：博士

近年来,海洋养殖产业快速发展,并逐步成为海洋渔业资源开发的重要途径。深海网箱系统作为海洋养殖设施的主要工程结构之一,其安全关乎产业健康发展。系泊系统是保障深海网箱安全的关键因素之一。在长期、复杂的海洋动力环境条件下,系泊... 详细信息

近年来,海洋养殖产业快速发展,并逐步成为海洋渔业资源开发的重要途径。深海网箱系统作为海洋养殖设施的主要工程结构之一,其安全关乎产业健康发展。系泊系统是保障深海网箱安全的关键因素之一。在长期、复杂的海洋动力环境条件下,系泊系统极值响应易超过设计阈值,并且系泊系统也可能发生疲劳失效。深海网箱系泊系统一旦发生破坏,将对深海网箱的安全造成严重威胁。因此,深海网箱系泊系统疲劳损伤及体系可靠度评估研究具有重大的工程意义。在进行海洋工程系泊系统的安全评估时,现有方法中引入的近似假设并不总是合理的,且非常依赖研究者的经验。目前,针对深海网箱系泊系统疲劳损伤及体系可靠度评估的研究有限,且其水动力数值分析的模型不确定性评估的相关研究十分匮乏。本文将对深海网箱网格式系泊系统的长期疲劳损伤、疲劳损伤概率分布、极值响应分布和模型不确定性等方面进行分析,并评估各个极限状态下深海网箱网格式系泊系统的可靠度。主要研究内容及成果包括:(1)提出了改进的谱矩等效方法计算深海网箱系泊系统长期疲劳损伤。该方法基于集中区块法,采用谱矩等效方法计算等效波况的波高参数,考虑结构疲劳损伤对有效波周期的敏感性,基于每个区块所得疲劳损伤均略微保守的原则,计算等效波况的有效波周期参数。该方法简化了复杂长期波况,并通过与原始波况下的计算结果对比,验证了本文所提出新方法的准确性。(2)分析了波群作用下深海网箱系泊缆的长期疲劳损伤。基于波包络谱,实现了波群作用下网箱水动力响应的数值模拟,探明了波浪群性变化对系泊缆疲劳特性的影响,分析了系泊缆应力范围、疲劳损伤曲线、短期疲劳损伤和长期疲劳损伤对波浪群高因子GFH和群长因子GLF的敏感性。(3)针对多因素不确定性下网箱系泊缆疲劳可靠度,提出了一种灵敏度评价方法,并对疲劳极限状态下系泊系统可靠度进行细致地研究。基于广义概率密度演化法分析了疲劳损伤分布随荷载循环数的演变过程,实现了系泊缆疲劳损伤概率分布的直接计算,并基于等效极值事件法评估了疲劳极限状态下系泊系统的可靠度,从而解决了疲劳可靠度评估过程中采用的假设适用性差的难题。(4)考虑锚链的随机腐蚀,提出了三链环非线性接触模型,分析了腐蚀后锚链的破断强度,进而评估了考虑锚链腐蚀后单体网箱和组合式网箱的系泊缆时变可靠度。基于广义概率密度演化法构建了系泊系统的极值响应概率分布,并与分布拟合法得到的结果进行了对比。基于等效极值事件法,通过保留失效事件相关性信息计算了承载力极限状态下网格式系泊系统的失效概率,进而分析了系泊缆容许强度的不确定性对系泊系统可靠度的影响。(5)基于单根系泊缆失效后网箱受损系泊系统的张力响应,利用广义概率密度演化方法和虚拟随机过程,评估了偶然极限状态下系泊缆极值张力的概率分布和受损系泊系统的可靠度。并且考虑系泊系统的连续失效,提出了改进的系泊系统可靠度评估方法,从而解决了系泊系统连续失效可靠度分析中所用假设适用性差的难题。(6)首次评估了海洋养殖设施水动力特性的模型偏差因子统计不确定性。通过收集文献中已有数值模型的验证数据得到模型偏差因子的原始样本,采用Bootstrap方法估算模型偏差因子均值和标准差的概率分布。考虑模型偏差因子统计不确定性的影响,分别对承载力极限状态和疲劳极限状态下系泊缆可靠度置信区间进行了定量评估。

关键词：系泊系统长期疲劳损伤极值响应分布体系可靠度模型不确定性

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水电站分期发电调度规则提取方法

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水力发电学报 2019年第1期38卷 20-31页

作者：郭玉雪方国华闻昕黄显峰河海大学水利水电学院南京210098

针对水电站发电优化调度需求,提出了结合灰色关联度(GRA)和贝叶斯模型平均法(BMA)提取水电站水库分期发电调度规则方法。在确定性优化调度模型基础上,首先确定决策变量和影响因子属性集,基于GRA筛选分期影响因子;然后分别采用多元线性... 详细信息

针对水电站发电优化调度需求,提出了结合灰色关联度(GRA)和贝叶斯模型平均法(BMA)提取水电站水库分期发电调度规则方法。在确定性优化调度模型基础上,首先确定决策变量和影响因子属性集,基于GRA筛选分期影响因子;然后分别采用多元线性回归模型、支持向量机模型及BP神经网络模型拟合得到分期水电站水库发电调度规则;最后应用BMA进行多模型结果加权平均获取最终分期水电站水库发电调度规则。以新安江水电站为例,对本文的方法进行了验证。研究结果表明,基于GRA和BMA结合的调度规则提取方法不仅可以提供精度较高的均值模拟,而且能较好地保持确定性优化调度的发电效益。

关键词：灰色关联度贝叶斯模型平均分期规则水电站水库发电调度模型不确定性

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面向大负载深海高速AUV航行控制方法研究

面向大负载深海高速AUV航行控制方法研究

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作者：郭军军东北大学

学位级别：硕士

海洋是一个巨大的资源宝库,而自主水下机器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)是探索海洋的有力工具之一,但是AUV是一个典型的强耦合、非线性、欠驱动的动态系统,与传统的AUV相比,升力型高速AUV设计了升力翼,在不同航速下会产生不... 详细信息

海洋是一个巨大的资源宝库,而自主水下机器人(AUV,Autonomous Underwater Vehicle)是探索海洋的有力工具之一,但是AUV是一个典型的强耦合、非线性、欠驱动的动态系统,与传统的AUV相比,升力型高速AUV设计了升力翼,在不同航速下会产生不同的升力,并且相比于传统的AUV,升力型高速AUV具有宽航速和大负载的特点,使得升力型高速AUV精确的运动控制变得非常困难。因此,本文研究了升力翼的特性,建立了升力型AUV的运动模型,并在确保AUV稳定性的基础上,设计了基于径向基神经网络的滑模控制算法,有效提高了稳态精度、抑制了系统的抖振。具体研究内容和工作如下:首先,研究了升力型高速AUV与传统AUV的不同之处,对升力型高速AUV升力翼的特性进行了分析,结和传统AUV的建模知识,建立了升力型高速AUV的运动学和动力学模型,并进行了系统模型参数辨识,为升力型高速AUV运动控制算法的设计和算法的仿真验证提供了基础。其次,研究了滑模控制的基本原理,利用AUV的系统模型,在基于李雅普诺夫稳定性的基础上设计了滑模控制算法。并通过对滑模控制理论的进一步分析,针对其抖振严重难以实际应用的缺陷,通过对边界层特性进行改进,设计了 AUV的深度和航向控制器。进行了仿真实验,仿真结果表明改进后的滑模控制算法与常规的滑模控制算法相比,改进后的滑模控制能够使系统在保证稳定性和控制精度的前提下,削弱系统抖振,控制器的输出更加平缓,提高了其工程实用性。再次,研究了径向基神经网络的基本原理,对其在线建模能力进行了分析。对于模型不精确部分通过径向基神经网络进行在线补偿,提高模型精确性。通过基于径向基神经网络补偿的滑模控制算法设计了 AUV的深度和航向控制器。进行了仿真实验,仿真结果表明补偿后的滑模控制算法与补偿前的滑模控制算法相比,补偿后的滑模控制算法能够使系统在削弱抖振的前提下获得更好的控制精度。最后,对本文基于径向基神经网络的滑模控制在AUV运动控制方面的应用情况进行了分析,总结了本文的研究内容以及获得的研究成果,并对论文提出了进一步的展望。

关键词：升力型高速AUV 模型不确定性 RBF神经网络滑模控制抖振

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基于事件触发的复杂网络状况下的反馈控制系统稳定性研究

基于事件触发的复杂网络状况下的反馈控制系统稳定性研究

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作者：江相华中国科学技术大学

学位级别：硕士

从上世纪末开始,网络化控制系统以及事件触发控制策略便一直是热门研究领域,得到了很多研究成果。近些年,在网络化控制系统基础上发展出了信息物理融合系统、云控制系统等。尽管在实际中,各个网络化控制系统的组成可能略有不同,但其共... 详细信息

从上世纪末开始,网络化控制系统以及事件触发控制策略便一直是热门研究领域,得到了很多研究成果。近些年,在网络化控制系统基础上发展出了信息物理融合系统、云控制系统等。尽管在实际中,各个网络化控制系统的组成可能略有不同,但其共同本质都是基于通用共享数字网络进行反馈信息传递。本文主要研究了基于事件触发的控制策略使得复杂网络环境下的连续时间高维线性系统能够实现稳定性,并尽可能减少一定时间内通信所消耗的比特。注意到,我们文中所关注的系统稳定性所面临的干扰不仅仅是简单的过程噪声,而是有很多实际网络干扰,例如网络时延和反馈丢包等。由于多种干扰的耦合,本文考虑的复杂环境下的高维系统和传统的只考虑单一干扰的系统相比,稳定性分析要更加困难,特别是在连续丢包的情况下系统状态误差的估计需要额外的关注。在现有研究基础上,本文主要研究网络化高维控制系统在复杂网络环境下的稳定性问题。主要研究内容包括如下几个方面:首先,针对网络化控制的量化反馈系统中的时钟不同步、网络时延、模型不确定性、量化误差以及系统噪声等问题,提出基于模型的事件触发动态量化反馈控制策略,使得系统达到“输入-状态实用稳定性(Input-to-state Practically Stability,ISPS)。考虑到系统的物理背景,首先采用了静态均匀量化器对每次传输的数据进行编码。在传感器处生成的信息被量化,并通过一个受到网络时延影响的数字通信信道传输到控制器。本文采用传输“时间戳”的方法提取触发时刻的时间信息,通过设计好的更新方式补偿传感器与控制器中的模型状态,使得更新之后两者尽可能保持一致。而本文考虑到实际网络中各节点本地的时钟不同步,这种时钟偏移可能导致传感器和控制器的状态估计之间的长期不一致。针对以上提及的这些问题,本文设计了触发条件和更新方式保证系统的输入-状态实用稳定性,并且通过分析得出保证系统稳定的网络时延基于系统参数的上界。同时基于上述分析系统的两次连续触发间隔存在不为零的下界,故可以避免系统出现有限时间内无限次触发的“Zeno-behavior”,最后设计仿真实验验证了此策略。然后,在上述策略的基础上考虑了反馈丢包产生的影响,为了进一步降低系统的平均通信频率,提出了一种基于模型的周期性事件触发控制机制。相比于前一章中分析此节改为使用动态量化器,可以求得确保系统在均方意义下的“输入-状态稳定性(Input-to-state Stability,ISS)”的有限比特率条件。并且具体设计了动态量化器的量化策略,为了在系统中使用此量化器,本文使用了基于模型状态的触发条件。此外,针对“独立同分布的(IndependentandIdentically Distributed,i.i.d.)”反馈丢包对事件触发系数进行了相应的修改,为了使传感器与控制器中的模型状态在更新后相同,采用了基于控制量的“确认信号(Acknowledgement,ACK)”的方式。ACK可以保证传感器准确记录每一次丢包,并将这些信息编码进每次一次传输的数据包中,在控制器成功接收之后做出补偿更新保证两者系数和状态一致。此外,本文计算得到了使得系统输入-状态稳定的有限比特率,最后设计仿真实验验证了此策略。最后,借助前文中的周期性事件触发策略,提出了不借助ACK对存在丢包的网络化控制系统的稳定性分析的策略。考虑到传统方法对存在反馈丢包的系统大多采用ACK进行补偿,当传感器发出的数据包被控制器收到后,控制器会通过ACK告知传感器。如果发出了数据包却没在指点的时间内收到ACK,传感器会存下丢包的信息以备下一次传输的时候进行补偿。但ACK的设计相当复杂,故本文针对存在不连续丢包的连续时间的标量线性系统,考虑带有界网络时延的情况下,设计了合理的周期性事件触发条件和模型更新方式,保证系统在均方意义下输入-状态实用稳定。最后设计仿真实验验证了此策略。

关键词：网络化控制系统事件触发模型不确定性网络时延反馈丢包输入-状态稳定有限稳定比特率条件

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多智能体系统的分布式故障估计方法研究

多智能体系统的分布式故障估计方法研究

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作者：陈帅奇长春工业大学

学位级别：硕士

智能体系统是一种具有独立性和自主性的系统,可以通过传感器感知环境,通过效应器自治地作用于环境,自主规划和选择执行策略,大大提高了工程中的工作效率,在实际工程中有着越来越广泛的应用。若干个单独的智能体系统通过通信网络互相协... 详细信息

智能体系统是一种具有独立性和自主性的系统,可以通过传感器感知环境,通过效应器自治地作用于环境,自主规划和选择执行策略,大大提高了工程中的工作效率,在实际工程中有着越来越广泛的应用。若干个单独的智能体系统通过通信网络互相协作完成复杂任务,这些单独智能体构成了复杂度更高的多智能体系统。多智能体系统由于其自身特殊性,比传统系统更容易发生故障。通过互相通讯合作的方式可以让多智能体系统完成共同目标或独立目标,如果其中一个智能体发生故障时,往往会对其它智能体产生影响并造成整个多智能体系统无法完成工作。在多智能体系统中引入故障检测与估计技术可以很好的解决上述问题。本论文利用鲁棒线性矩阵不等式技术和Lyapunov函数稳定性理论,研究了多智能体系统的∞鲁棒性能,实现多智能体系统在故障情况下,利用设计的分布式故障估计观测器,能够有效的估计故障发生的类型及大小,并保证系统的稳定性。在前面研究基础之上,通过引进分布式中间故障估计器,消除了观测器匹配条件,进一步提高了故障估计的性能。全文的主要工作总结如下:（1）针对一类带有模型不确定性的多智能体系统研究分布式故障估计观测器设计问题。首先基于有向通信拓扑定义相对输出估计误差。然后利用构建的可调节参数,设计一种新的分布式故障估计观测器,实现对状态和故障的同时估计。在∞极点配置法的基础上,得到可实现的分布式误差估计增益。最后,对该方法在带有扰动和未考虑扰动两种情况下的有效性和可行性进行了分析。（2）针对一类多智能体系统研究基于中间估计器的故障估计问题。不同于（1）中的工作,提出了一种基于中间估计器的新型分布式故障估计方法,消除了现有的故障估计方法大多都需要满足观测器匹配条件的限制。利用故障分布矩阵的性质,设计一种中间估计器,对状态和故障同时进行估计。通过构建同时包含原系统状态和中间估计变量的新Lyapunov函数,获得了分布式故障估计器存在的充分条件和分布式故障估计观测器的增益矩阵。最后分别针对满足观测器匹配条件和不满足观测器匹配条件两种情况下验证所提方法的有效性。最后,对全文所做工作进行了总结,指出目前多智能体系统分布式故障估计理论研究中存在的一些问题和进一步发展方向,并对未来的研究工作进行展望。

关键词：多智能体系统分布式故障估计模型不确定性可调参数中间故障估计器

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随机压电FG-CNTRC结构的主动振动控制研究

随机压电FG-CNTRC结构的主动振动控制研究

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作者：李琳西安电子科技大学

学位级别：硕士

功能梯度碳纳米管增强复合材料是使用不同功能梯度排布的碳纳米管材料作为增强体加入基体材料,进而使材料成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料,是现代航空航天工业等高技术领域为满足结构在极限环境下能反复正常工作而发展起来... 详细信息

功能梯度碳纳米管增强复合材料是使用不同功能梯度排布的碳纳米管材料作为增强体加入基体材料,进而使材料成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料,是现代航空航天工业等高技术领域为满足结构在极限环境下能反复正常工作而发展起来的一种新型功能材料。其中,碳纳米管具有良好的力学性能、导电性能、传热性能及较高的导热率,熔点也是已知材料中最高的;功能梯度排布方式可以连续地改变两种材料的组成和结构,使其组成界面消失,在物理性能不发生突变的情况下较好地避免或降低应力集中现象。从现有的文献来看,与传统功能梯度复合材料相关的结构研究较为成熟,而以碳纳米管作为增强材料的研究尚不全面,因此本文在前人的研究基础上针对功能梯度碳纳米管增强复合材料结构进行了以下几个方面的研究:（1）为考查碳纳米管对结构动力特性的影响,采用高阶剪切变形理论及广义混合律推导了应力、应变及位移场之间的关系;采用有限元法进行了数学建模,并通过哈密顿原理建立了结构动力学方程,推导了功能梯度碳纳米管增强复合材料结构固有频率均值及模态振型的求解方程。研究表明,碳纳米管作为增强体,较高的体积含量以及结构上下表面密度较高的功能梯度排布方式可以更好的改善结构的动力特性。（2）为考查压电材料对结构固有频率的影响,引入压电构成方程整合至有限元模型,推导了与机电耦合有关的结构动力学方程,得出了压电功能梯度碳纳米管增强复合材料结构固有频率均值的求解方程。研究表明,压电材料使得结构前三阶固有频率均值整体有所减小但不改变其变化规律。（3）为考查随机性对结构固有频率分散性的贡献,运用一阶摄动法引入随机变量参数建立了摄动有限元模型,确定了结构固有频率数字特征与随机组分材料物理参数及组分分布数字特征之间的关系。研究表明,组分材料物理参数随机性对结构固有频率分散性的贡献远大于组分分布随机性的贡献;当碳纳米管体积分数增加至一定值时,碳纳米管X型功能梯度排布,结构固有频率分散性由开始的衰减转为迅速增加,而碳纳米管O型功能梯度排布,结构固有频率分散性仍处于衰减趋势。（4）为考查模型不确定性对结构主动振动控制性能的影响,引入模型不确定性,分别运用基于线性矩阵不等式处理方法的输出反馈H?鲁棒控制理论及线性二次型经典控制理论建立了不确定鲁棒控制系统,针对随机压电功能梯度碳纳米管增强复合材料结构进行主动振动控制。研究表明,模型不确定性对实际工程中的结构建模及振动控制具有重大的意义,且基于线性矩阵不等式处理方法的输出反馈H?鲁棒控制器相较于线性二次型控制器具有更好的控制性能。

关键词：功能梯度碳纳米管增强复合材料随机变量随机动力特性模型不确定性鲁棒控制

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硬土上覆软土地基中桩靴基础的承载力研究

硬土上覆软土地基中桩靴基础的承载力研究

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作者：章文杰重庆大学

学位级别：硕士

浅水到中层水深度的大多数海上钻探是通过自升式钻井平台进行的,这是由于它们具有公认的灵活性,机动性和成本效益。在海床上安装桩靴以提供自升式钻井平台作业期间的基础稳定性。这些平台用于近海勘探钻井、新平台的安装、维护工作以及... 详细信息

浅水到中层水深度的大多数海上钻探是通过自升式钻井平台进行的,这是由于它们具有公认的灵活性,机动性和成本效益。在海床上安装桩靴以提供自升式钻井平台作业期间的基础稳定性。这些平台用于近海勘探钻井、新平台的安装、维护工作以及有限寿命油田的油气生产。桩靴是连接到自升式钻井平台每条桩腿的锥形基础。在安装和预加载过程中,桩靴穿透是自升式钻井平台行业的重要关注点之一。对于自升式钻井平台桩靴穿透有着潜在的灾难性影响,因为大规模不受控的穿透可能导致桩腿弯曲,使得平台无法工作,甚至可能导致平台倾覆。桩靴穿透一般发生在分层沉积物中,最近有一些新的设计方法,用于预测桩靴基础贯入砂土上覆粘土地基中的桩靴承载力。本文使用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法模拟大变形桩靴基础动态贯入过程,采用模型不确定性研究修正了ISO规范建议的四种硬土上覆软土的承载力公式,提出了四种修正后适用于预测桩靴基础贯入硬土上覆软土地基的峰值承载力的设计方法,具有更好的预测参考结果。此外,粘土质海床的随机非均匀性早已得到承认,但直到最近才通过随机有限元分析明确探讨了空间变异性对于桩靴基础的影响,但未曾对多层土体进行研究过。本研究将大变形有限元计算与随机场理论在蒙特卡罗模拟框架中结合起来,采用欧拉-拉格朗日耦合有限元计算方法,在考虑应变软化效应和强度随深度线性增加的同时,对硬土上覆软土地基的连续贯入进行了数值模拟。结果表明,土体强度的随机性对土体的流动和破坏机理有明显的影响,进而影响了桩靴的承载能力。发现对数正态概率分布函数较好地拟合了承载力系数的分布。建立了失效概率与安全系数之间的相关关系,从而明确不同安全系数对应的可靠性水平。这种相关性可能有助于可靠性设计的进一步发展。

关键词：桩靴基础模型不确定性耦合欧拉—拉格朗日方法随机有限元分析承载力可靠性设计

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绳索牵引并联机器人的高精度轨迹跟踪控制研究

绳索牵引并联机器人的高精度轨迹跟踪控制研究

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作者：解飞中国科学技术大学

学位级别：硕士

不同于使用刚性连杆控制动平台的传统并联机器人,绳索牵引并联机器人是将刚性连杆替换为柔性绳索而发展起来的一种新型并联机器人。结构上的改变使得该类机器人具有多种优点,包括较大的工作空间、较低的惯性、较高的负载能力以及可根据... 详细信息

不同于使用刚性连杆控制动平台的传统并联机器人,绳索牵引并联机器人是将刚性连杆替换为柔性绳索而发展起来的一种新型并联机器人。结构上的改变使得该类机器人具有多种优点,包括较大的工作空间、较低的惯性、较高的负载能力以及可根据环境需要重新配置结构的能力。为了解决轨迹跟踪控制存在多绳索协调运动、未建模动力学和外部干扰的问题,本文进行了高精度的轨迹跟踪控制研究,主要工作内容如下:(1)推导了绳索牵引并联机器人的通用动力学模型,并在绳长空间设计了一个鲁棒同步控制策略用于实现高精度的轨迹跟踪控制。利用Lyapunov理论证明了绳长跟踪误差是一致最终有界的。文中分别进行了轨迹跟踪控制的仿真和实验,结果表明鲁棒同步控制策略具有较高的轨迹跟踪精度和鲁棒性。(2)针对驱动装置动力学模型的参数存在时变性的问题,以及鲁棒同步控制需要引入高增益的问题,设计了一个鲁棒自适应同步控制器。文中分析了控制器的稳定性,并进行了轨迹跟踪控制实验和干扰实验。实验结果表明鲁棒自适应同步控制策略具有良好的轨迹跟踪精度和鲁棒性。(3)为了加快参数在线更新的收敛速度,设计了一种工作空间与绳长空间相结合的新型复合自适应控制策略,并分析了闭环系统的稳定性和鲁棒性。最终实现了轨迹跟踪控制仿真,仿真结果表明新型复合自适应控制策略可以保证参数快速地、平滑地收敛到真值,从而减小轨迹跟踪误差的峰值,加快了误差收敛过程。

关键词：绳索机器人并联机器人模型不确定性鲁棒控制自适应控制轨迹跟踪控制

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