MIMO随机振动试验控制的逆多步预测模型法

多输入多输出（MIMO）随机振动试验在产品可靠性验证中扮演重要角色。逆系统方法作为一种时域方法，直接由参考信号（即期望得到的响应信号）生成驱动信号，但容易产生不稳定的结果。本文以系统的有限差分模型为基础，推导了逆多步预测模型，并建立了该逆模型与矩阵幂次算法结合的MIMO随机振动试验方法。通过悬臂梁模型进行双输入双输出仿真试验，验证了逆多步预测模型进行MIMO随机振动试验驱动生成的可行性。在三轴振动台上进一步验证该方法进行MIMO随机振动试验控制的能力。     

一种新的并行检测算法下的信道分组方法

在发射天线数为NT、接收天线数为NR的MIMO系统中,并行检测算法可达到最优的检测性能,但现有系统中用到的信道分组方法是计算NT次矩阵广义逆来完成信道分组,随着天线数量的不断增加,矩阵求逆计算量会快速增加,从而进一步加剧并行检测算法计算复杂度。针对该问题,文章证明了:在并行检测算法中,只须一次矩阵广义逆的计算即可完成信道分组。仿真结果表明,应用新的信道分组方法的格归约并行检测算法的性能不变。     

随机振动响应下的组件结构布局优化设计

 从工程应用需求出发,研究了随机振动载荷作用下的组件结构布局优化问题。提出采用有限包络圆族描述组件外形轮廓的近似方法,有效解决了设计过程中预防组件干涉的问题;建立了随机振动响应分析有限元模型,并对模型进行了实验验证与结果分析。在此基础上,以随机振动载荷下特定点自由度响应均方根（RMS）值之和最小为目标函数建立了组件布局通用优化设计模型,研究了单一组件与4组件问题的布局优化问题,并分别采用梯度优化算法和遗传算法进行优化求解比较研究。结果表明,所提出的设计方法能够有效地实现随机振动响应下的组件结构布局优化设计,两种优化算法均能显著降低结构关键部位的动力学响应。     

结构有限元分析中大型特征值问题的几个解法

本文给出了广义特征值问题的四个解法。它们将逆迭代技巧与特征值解法的其他技巧有机地组合起来,充分利用刚度及质量矩阵的稀疏,带状和对称性质扩大解题规模,提高运算速度,是一些基于计算机内有求解的算法。对解法在程序中使用的数值方法及技巧的精度,收敛性作了一定的分析比较。     

嵌入式大气数据传感系统的改进算法

简要介绍了嵌入式大气数据传感系统及其空气动力学模型,提出了求解动、静压和修正参数的改进算法.改进算法首先应用Moore-Penrose广义逆矩阵对非线性方程组进行简化.然后采用改进迭代算法和BP神经网络求解动、静压和修正系数.改进算法在精度、可靠性和实时性上都能满足系统的要求.应用BP神经网络,达到系统要求的精度所需要的计算时间只相当于原有算法的5%,具有更大的实时性优势.     

边界层分离流边值问题的算法研究

本文给出了边界层方法边值问题的一种快速求解方法,该方法可用于二维与三维问题,它是在正方法边界层算法的基础之上增加了一个矩阵算法,该矩阵很容易逆,总的ＣＰＵ时间仅增加约２０％,使用该算法对反方法问题求解和进行数值稳定性分析都将十分方便。     

关于矩阵方程AX+XTC=B的解的存在性的探讨

以矩阵广义逆为工具，给出了矩阵方程Ax X^tC=B解的存在的充要条件。将该方程的求解问题转化为对其等价方程的求解，得出一些相应的很有价值的结论。并在理论上进行了较为严密的证明，同时，对该方程的常见的某些特殊情形做了进一步的推导。     

基于广义多层次模糊模型的无人机路径规划

无人机自主飞行的路径规划涉及许多因素,为了使决策向量的获得过程尽可能多包含各个因素的信息,采用广义多层次Fuzzy综合评判是一种有效的方法.但是由于预先不知道权数分配,也无法知道评判结果,故无法用解决广义多层次Fuzzy综合评判或解决其逆问题的方法得到结果.为此引入遗传算法,利用其进化特性,求得合理的权数分配和广义多层次Fuzzy综合评判结果,可以达到控制飞机飞行过程的目的.这一过程提供了一种解决非正非逆问题的广义多层次Fuzzy综合评判问题的新思路和新方法.     

固定——固定型无阻尼弹簧质点系统的质量优化问题

讨论了基于系统总质量最优化要求下的固定-固定型无阻尼弹簧质点系统的构造问题,通过求解广义逆特征问题获得了该问题的可解性条件和解的表达式,给出了数值算法和算例.     

求解含调整时间排序问题的混合遗传算法

利用仿真工具将启发式方法与遗传算法相结合,提出了一种求解Job Shop排序问题的混合算法框架,利用启发式规则引导遗传搜索过程,以提高遗传算法的求解效率。在求解过程中,遗传算法仅对每台机器的第1道工序搜索寻优,通过仿真过程安排后续工序,在仿真过程中,利用启发式规则确定工件的加工优先级。在以上框架基础上,针对含调整时间的作业排序问题建立了一种混合算法GA-SPTS,通过与已有算法的比较表明,该算法对这类问题具有很好的求解性能。     

求解结构动力反问题的逆特征值方法

设计一个结构,使其具有事先给定的频率和（或）振型,这类结构动力反问题有重要的应用和理论价值。本文提出了求解它的逆特征值方法,并给出了数值例子。算例一说明:逆特征值方法的计算精度要比反摄动法高得多。经过实验验证的算例二表明:计算值、目标值和实验值十分吻合。     

Matrix Power Control Algorithm for Multi-input Multi-output Random Vibration Test

 Both auto-power spectrum and cross-power spectrum need to be controlled in multi-input multi-output (MIMO) random vibration test. During the control process with the difference control algorithm (DCA), a lower triangular matrix is derived from Cholesky decomposition of a reference spectrum matrix. The diagonal elements of the lower triangular matrix (DELTM) may become negative. These negative values have no meaning in physical significance and can cause divergence of auto-power spectrum control. A proportional root mean square control algorithm (PRMSCA) provides another method to avoid the divergence caused by negative values of DELTM, but PRMSCA cannot control the cross-power spectrum. A new control algorithm named matrix power control algorithm (MPCA) is proposed in the paper. MPCA can guarantee that DELTM is always positive in the auto-power spectrum control. MPCA can also control the cross-power spectrum. After these three control algorithms are analyzed, three-input three-output random vibration control tests are implemented on a three-axis vibration shaker. The results show the validity of the proposed MPCA.     

Control method for multi-input multi-output non-Gaussian random vibration test with cross spectra consideration

A control method for Multi-Input Multi-Output(MIMO) non-Gaussian random vibration test with cross spectra consideration is proposed in the paper. The aim of the proposed control method is to replicate the specified references composed of auto spectral densities, cross spectral densities and kurtoses on the test article in the laboratory. It is found that the cross spectral densities will bring intractable coupling problems and induce difficulty for the control of the multioutput kurtoses. Hence, a sequential phase modification method is put forward to solve the coupling problems in multi-input multi-output non-Gaussian random vibration test. To achieve the specified responses, an improved zero memory nonlinear transformation is utilized first to modify the Fourier phases of the signals with sequential phase modification method to obtain one frame reference response signals which satisfy the reference spectra and reference kurtoses. Then, an inverse system method is used in frequency domain to obtain the continuous stationary drive signals. At the same time, the matrix power control algorithm is utilized to control the spectra and kurtoses of the response signals further. At the end of the paper, a simulation example with a cantilever beam and a vibration shaker test are implemented and the results support the proposed method very well.     

Generation of Non-Gaussian Random Vibration Excitation Signal for Reliability Enhancement Test

During environment testing, the time histories of some dynamic environments follow non-Gaussian distribution. It is always assumed that the random vibration simulated follows Gaussian distribution, because the traditional digital random vibration control system can only supply the random vibration excitation signal of Gaussian. Yo simulate the real environment of product, a method is developed in this paper that can generate non-Gaussian random signal with specified power spectrum density （PSD）, skewness and kurtosis by shot noise. In this way, non-Gaussian random vibration can be produced on traditional electrodynamic shaker. It solves the problems of spectral valley and energy shortage in low frequency on omni-axis shaker. At last, the wavelet is used to analyze the non-Gaussian signal     

减振测试振动台及其控制系统

为验证减振器的隔振效果,设计了一套能提供典型振动条件的单自由度垂直往复运动的电液振动台及其计算机控制系统,通过该系统可以在室内模拟定频振动、扫频振动、随机振动及冲击谱等振动条件,完成所测减振器的机械力学性能或产品耐久性寿命测试等试验。系统控制部分采用上下位工控机结构,分别完成数据采集、实时控制,运行参数监控、数据处理的功能,控制策略采用模糊PID复合控制,控制参数可方便调整,能实现典型的波形再现和功率谱再现。系统运行结果表明,无论是时域还是频域均能达到满意的振动模拟。     

Singularity analysis for single gimbal control moment gyroscope system using space expansion method

Control Moment Gyroscope (CMG) is an effective candidate for agile satellites and large spacecraft attitude control because of its powerful torque amplification capability. The most serious situation, however, in using CMG is the inherent geometric singularity problem, where there’s no torque output along a particular direction. Space expansion method has been proposed in this work for the singularity analysis. Based on inverse mapping transformation, an expanded Jacobian matrix which is a full rank square matrix is obtained. The singular angle sets of the 3-parallel cluster and pyramid cluster are distinguished using space expansion method. An effective hybrid steering strategy, able to deal with the elliptic singularity, is further proposed. Simulation results demonstrate the excellent performance of the proposed steering logic compared to the generalized singular robust logic and pseudo inverse logic in terms of energy consumption and torque error.     

SMA鼓包迟滞建模与控制策略

激波控制鼓包SCB是一种减小激波阻力的流动控制技术。为了解决固定挠度鼓包工作范围较窄的问题,提出了一种具有双向记忆效应的形状记忆合金SMA鼓包,通过控制SMA鼓包的温度来改变其挠度。SMA鼓包最大可回复位移为6.1 mm,为鼓包变形区域的2.65%。针对迟滞现象对鼓包挠度控制的影响,基于（Krasnosel'skii-Pokrovskii,KP）模型对SMA鼓包的温度/挠度迟滞特性进行了建模研究。采用粒子群算法来辨识模型参数,辨识得到的迟滞模型最大误差为0.107 mm。设计了2种基于KP模型的PID控制方案,一种为无迟滞补偿的单目标PID控制,一种为迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制。仿真与实验结果表明,迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制时域性能优于无迟滞补偿的单目标PID控制。     

基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略

为降低变频器供电引起的永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声,首先理论分析了变频器引入的PMSM振动噪声源,然后利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,通过dSPACE进行编译并控制一台PMSM,比较了随机开关频率调制技术和死区补偿技术降低振动噪声的优缺点,提出一种混合随机开关频率死区补偿技术。试验结果表明,此方法综合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,能降低逆变器引入电流谐波引起的中低频振动噪声和逆变器开关频率与电流谐波相互作用引起的高频振动噪声。     

一种改进的捷联惯导系统划船补偿算法

高精度的划船效应补偿算法是提高高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统性能的重要手段之一。鉴于所研究系统的陀螺及加速度计的输出都是脉冲,因此可以转化得到载体的角速率、加速度、角增量和速度增量。本文将角速率,角增量以及加速度,速度增量信号同时引入速度更新计算当中,提出了一类新的划船效应补偿算法。对这类新划船效应补偿算法的系数方程进行了推导并对其补偿性能进行了分析。根据系数方程列出了几种补偿算法的系数和补偿误差。采用典型划船运动作为测试输入,对列出的新算法进行了仿真研究。仿真结果表明,与传统的划船补偿算法相比,新算法具有更高的补偿精度。