旋转刚柔耦合系统的镇定与控制

来源 :北京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aolade
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文研究一类旋转刚柔耦合系统的镇定性与控制设计问题.研究对象由转盘和柔性梁两部分组成,其中梁的一端是自由的,另一端依附在转盘的中心,并且与转盘所在的平面垂直,转盘在其所在的平面绕着自身的轴转动,而梁在与转盘垂直的平面内振动.在航天器、车辆、机器人等工程建设应用中,常见的刚柔耦合系统例如机械臂,其是一种通过柔性关节连接中心刚体和柔性附件(如梁)组成的.在工作过程中的安全可靠是机械臂设计和制造的核心所在.调姿或外部扰动带来的振动,将影响系统的稳定度和指向精度,所以需要对刚柔耦合系统的动态行为作进一步的研究.研究内容主要有三方面:第一方面,用自抗扰控制来设计外部带有干扰的旋转刚柔耦合系统的控制器,并分析闭环系统的动态特征.第二方面,考虑在非均匀柔性梁上引入非线性阻尼项,转盘施加扭矩控制的系统的镇定性问题.最后,考虑研究在环状区域中Schrodinger和热方程耦合系统的指数稳定性.论文的具体安排如下:第一章介绍了旋转刚柔耦合系统的工程背景和研究现状,并介绍了本文的结构,主要结果以及后面要用到的基本概念,定理和自抗扰控制.第二章主要讨论了带有干扰的旋转刚柔耦合系统的镇定性问题.我们主要运用自抗扰控制(ADRC)方法来处理干扰.首先,通过常数增益的扩张状态观测器将扰动在线估计.然后,基于干扰的估计值,对梁的自由端施加边界控制,对转盘施加扭矩控制.最后,我们证明当时间趋于无穷,调节参数很小以及转盘的角速度小于梁的第一本征值的平方根的时,所设计的控制是抗干扰的,即:梁的振动衰减至零,而转盘以给定的角速度转动.第三章主要研究了具有干扰的旋转柔性非耗散结构在扭矩和剪切力下的稳定性,同样我们采用自抗扰控制(ADRC)的方法.但是本章相比第二章而言,所设置的控制器有两个不同之处:第一,系统算子可生成紧半群;第二,对转盘施加非线性控制,削弱了柔性梁对转盘的影响作用.第四章主要研究了非均匀柔性梁—转盘的镇定性问题.为使系统稳定,我们在转盘和梁上分别施加扭矩控制和非线性分布控制.当转盘的角速度不超过某一临界值时,我们证明所设计的控制可以抑制系统的振动,即闭环系统是指数稳定的.第五章研究在环状区域中Schrodinger和热方程耦合系统的指数稳定性,其中Schrodinger和热方程之间的联接面具有自然传输条件.首先通过极坐标转换,把二维耦合系统转变为等价的一维耦合系统.由于热方程部分是整个系统的耗散阻尼,因而热方程可以看成整个系统的控制器.接着对系统进行谱分析,得出系统的特征值和特征函数的渐进表达式,其中特征值关于直线Reλ=-Imλ渐进对称.最后证明系统是指数稳定的,并且系统算子生成δ>2的Gevrey半群.最后一部分,给出了本文的总结,同时提出了一些有待解决的问题。
其他文献
毫米波雷达在进行静态目标识别时存在目标丢失和信息缺失,识别效果较差。本文采用一种基于机器学习算法的方法来实现静态物体识别与跟踪。选取雷达检测目标的相对速度和相对距离作为观测量,使用高斯隐马尔科夫模型学习毫米波雷达检测结果的标签数据,获取目标相对距离、相对速度和目标状态之间的非线性关系。结合高斯聚类方法与毫米波雷达数据实现对目标标签结果的预测,通过前向后向算法实现目标跟踪。结果表明,本文使用的模型能
本文主要研究图论中与偶因子存在性相关的一些问题,包括满足一定条件的爪存在的图中偶因子的存在性问题,迭代线图中2-因子和偶因子的存在性和分支个数问题,以及与生成迹、超欧拉性有关的禁用子图对问题.全文共分为六章.下面分章节具体叙述本文的主要工作.第一章概述图的2-因子、偶因子、超欧拉图以及无爪图理论的发展和国内外有关此类问题的研究现状,并简单介绍本论文的结构、研究内容和主要结果,以及一些符号和术语.第
爆轰波的反射和衍射过程是爆轰波研究的基本问题,爆轰波在很多复杂管道内的传播问题都可以归因于反射和衍射。相关的研究可以为爆轰波的应用,包括工业可燃气体爆炸的预防,爆轰推进系统的设计和新型武器的开发等提供研究基础和理论依据,在天然气工业,航空航天工程等领域具有重要的应用前景。由于爆轰波的传播问题具有强非线性,多尺度和物理化学强耦合等特性,对其进行研究具有很大的困难。本文对这些基本的爆轰问题进行了数值研
方程解的Hyers-Ulam稳定性是非线性分析的重要课题.函数方程的Hyers-Ulam稳定性理论最早起源于Ulam关于群同态的稳定性的一个公开问题.Hyers第一个部分地回答了 Ulam的问题,取得了该问题关键性的进展,随后,这一稳定性理论引起人们极大的研究兴趣.本论文主要研究了几类方程解的Hyers-Ulam稳定性,全文的主要工作如下:1.通过直接方法和不动点理论两种方法,在完备的非阿基米德赋
本文主要分为二部分:第一部分包括第二章和第三章,其中第二章主要研究M-模糊化拟阵的对偶、幼阵等运算的定义及性质,第三章研究M-模糊化拟阵的自由积;第二部分包括第四章和第五章,其中第四章研究M-模糊化限制凸包算子的刻画及与之等价的M-模糊化之间性的概念.作为应用,讨论了涉及M-模糊化凸空间的截凸空间及其凸包算子、M-模糊化凸空间之间的映射、M-模糊化凸空间的构造等方面的一些问题.第五章主要研究M-模
在本论文中,我们得到了 n维线性正则变换的Heisenberg不确定性原理,并且利用对称正定矩阵流形的几何平均的定义,推广了熵的不确定性原理.本文的重点总结如下.1.线性正则变换是Fourier变换的推广,它在数学,物理和信息论中都有着很重要的应用.本文中,利用线性正则变换的定义和Fourier变换的Heisenberg不确定性原理,利用积分变换的性质,我们得到了 n维线性正则变换的Heisenb
自从1887年发现光电效应以来,光与物质的相互作用就成为物理学研究的一个热点问题。自从1960年,世界上第一台激光器问世以来,激光强度便在不断提高。尤其在最近的20多年里,随着啁啾脉冲放大(CPA)技术的发明,将激光场的强度提高了八个数量级。然而随着激光强度增强,很多物理现象很难用早期的微扰理论去解释,量子电动力学(QED)开始起主要作用。目前,超过1022W/cm2的激光强度已经实现,相关的理论
随着近年来超冷原子领域实验和理论上的成功,人们对于超冷原子领域的研究热情空前高涨.因为超冷原子系统具有纯净、高可操控和易于观测等优点,从而成为研究量子物理一个理想的平台.本文运用解析和数值的方法在超冷原子系统中分别研究了Klein隧穿和Zitterbewegung这两个著名的相对论现象.第一章简要介绍了我们所研究的超冷原子系统的一些基本理论和实验进展.其中包括近年来受到比较多关注的光晶格中BEC和
文化是民族屹立的历史根基,是人们赖以生存的精神家园。与道路、制度、理论相比,文化具有更深厚、更持久的力量,支撑着民族的永续发展。中华优秀传统文化悠悠千年历史,内容博大精深,具有无与伦比的思想、智慧与气质,承载着中国人民深沉的民族记忆,彰显着中国人民独特的精神特质。传承发展中华优秀传统文化,对于增强文化自信,筑牢社会主义现代化强国建设的文化根基意义非凡。文化自信是“一个民族、一个国家以及一个政党对自