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随机Lur’e时滞网络的指数同步与脉冲控制

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控制理论与应用 2024年第1期41卷 127-135页

作者：孔纬升汤泽王艳纪志成江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 江南大学物联网应用技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur’e动态网络的全局指数同步问题.为了使网络中的所有Lur’e系统达到同步,文章提出了一种实用的脉冲控制策略,利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参... 详细信息

本文研究了一类具有不对称耦合和时变时滞随机Lur’e动态网络的全局指数同步问题.为了使网络中的所有Lur’e系统达到同步,文章提出了一种实用的脉冲控制策略,利用平均脉冲间隔概念、Perron-Frobenius定理、比较原理、参数变分法和无参照系统策略,给出了保证网络实现全局指数同步的充分条件.基于脉冲信号既能促进网络群聚行为同时也可能阻碍网络同步这一事实,本文分别讨论了积极脉冲效应和消极脉冲效应作用下网络实现同步的判定方法,同时给出了不同脉冲效应作用下网络的收敛速度.提供了数值仿真证明主要结果和控制策略的有效性.

关键词：全局指数同步 Lur’e网络脉冲控制无参照系统策略比较原理

时滞Lur’e网络的事件触发脉冲自适应同步控制

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控制理论与应用 2024年

作者：王志华汤泽王艳丰建文深圳大学数学与统计学院江南大学物联网应用技术教育部工程研究中心江南大学物联网工程学院

本文研究了一类带有混合时变时滞Lur’e网络的全局同步及其脉冲自适应控制问题.首先,为实现网络的全局指数同步并有效避免控制器连续控制,设计了一类基于事件触发的脉冲反馈控制器.同时,为获得最优控制强度,针对反馈控制输入设计了一种... 详细信息

本文研究了一类带有混合时变时滞Lur’e网络的全局同步及其脉冲自适应控制问题.首先,为实现网络的全局指数同步并有效避免控制器连续控制,设计了一类基于事件触发的脉冲反馈控制器.同时,为获得最优控制强度,针对反馈控制输入设计了一种自适应更新定律并实现脉冲控制与反馈控制的动态平衡.其次,基于推广的比较原理以及参数变分策略,提出了该控制策略下的Lur’e网络实现全局指数同步的充判定条件,并精确给出了指数同步的收敛速度.最后,通过相应的仿真算例来验证本文提出的控制方案和理论分析的正确性和有效性.

关键词： Lur’e网络事件触发全局同步脉冲控制自适应控制

温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 412-420页

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院南京210031 金华职业技术学院机电工程学院金华321017

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业稳定性控制前馈PID 角度预测

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基于鲁棒控制的自适应分数阶梯度优化算法设计（英文）

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控制理论与应用 2024年第7期 1187-1196页

作者：刘佳旭陈嵩蔡声泽许超褚健浙江大学数学科学学院浙江大学控制科学与工程学院宁波工业与互联网研究院

当目标函数是强凸函数时,一般的分数阶梯度下降法不能够使函数收敛到最小值点,只能收敛到一个包含最小值点的区域内或者是发散的.为了解决这个问题,本文提出了自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下降法(AFOAGD)两种... 详细信息

当目标函数是强凸函数时,一般的分数阶梯度下降法不能够使函数收敛到最小值点,只能收敛到一个包含最小值点的区域内或者是发散的.为了解决这个问题,本文提出了自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下降法(AFOAGD)两种新的优化算法.受到鲁棒控制理论中二次约束和李雅普诺夫稳定性理论的启发,建立了一个线性矩阵不等式去分析所提出的算法的收敛性.当目标函数是L-光滑且m-强凸时,算法可以达到R线性收敛.最后几个数值仿真证明了算法的有效性和优越性.

关键词：梯度下降法自适应算法鲁棒控制分数阶微积分加速算法

鲁棒控制视角下的自适应分数阶优化算法（英文）

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控制理论与应用 2024年

作者：刘佳旭陈嵩蔡声泽许超褚健浙江大学数学科学学院浙江大学控制科学与工程学院宁波工业与互联网研究院

当目标函数是强凸函数时，一般的分数阶梯度下降法不能保证函数收敛到最小值点，而可能发散或只能收敛到一个包含最小值点的区域内.为解决这一问题，本文提出两种新的优化算法：自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下... 详细信息

当目标函数是强凸函数时，一般的分数阶梯度下降法不能保证函数收敛到最小值点，而可能发散或只能收敛到一个包含最小值点的区域内.为解决这一问题，本文提出两种新的优化算法：自适应分数阶梯度下降法(AFOGD)和自适应分数阶加速梯度下降法(AFOAGD).受到鲁棒控制理论中二次约束和李雅普诺夫稳定性理论的启发，文章通过建立线性矩阵不等式来分析AFOGD和AFOAGD两种算法的收敛性，并且给出当目标函数是L-光滑且m-强凸时，两种算法都可以达到R线性收敛的证明.仿真结果表明，本文所设计的两种算法可以保证强凸目标函数收敛到最小值并且收敛速率也有显著提高，支撑本文的理论发现.

关键词：梯度下降法自适应算法鲁棒控制分数阶微积分加速算法机器学习

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碳氢火灾下钢桁-混凝土组合梁耐火试验研究

建筑结构学报 2024年第3期45卷 160-173页

作者：汤陈皓张岗李徐阳陆泽磊宋超杰王世超长安大学公路学院陕西西安710064

为研究钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能,开展了三榀简支下承式钢桁-混凝土组合模型梁的碳氢火灾试验。采集测点的时变温度,获得模型梁的温度场和传热模式;分析关键断面挠度变化规律和模型梁的破坏模式,揭示热-力耦合作用下的结构响... 详细信息

为研究钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能,开展了三榀简支下承式钢桁-混凝土组合模型梁的碳氢火灾试验。采集测点的时变温度,获得模型梁的温度场和传热模式;分析关键断面挠度变化规律和模型梁的破坏模式,揭示热-力耦合作用下的结构响应和破坏机理。研究结果表明:热-力耦合作用会使混凝土桥面板产生大量裂缝,并从中释放水蒸气,在裂缝较少的区域则会出现由于混凝土内部水蒸气压力过大导致的混凝土爆裂现象;混凝土板的隔火作用会使模型梁的温度场呈现出显著的分层现象,并在主桁斜杆高度方向上引起显著的温度梯度效应;横、纵梁下翼板会阻隔部分火焰,形成热辐射盲区,呈现出干扰式传热效应;模型梁的挠度历程可分为初增、缓增和急增3个阶段,当跨中挠度达到L/28后,难以持荷,可认为模型梁达到极限状态,表现为大挠度破坏;当外荷载水平降低10%、模型梁桁架高度增大25%时,分别可将耐火时间提高44.7%和33.3%。建立了经耐火试验验证的热-力-结构耦合数值分析模型,提出了针对钢桁-混凝土组合梁的四阶段损伤-破坏路径及其特征。

关键词：钢桁-混凝土组合梁碳氢火灾耐火试验数值模拟耐火性能

温州市“南水北调”过江给水管道设计与施工案例

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中国给水排水 2024年第10期40卷 96-100页

作者：卢建景汤泽和陈毅温州市水务集团有限公司浙江温州325000 温州设计集团有限公司浙江温州325000 温州市公用事业发展集团有限公司浙江温州325000

温州市“南水北调”工程是有效缓解乐清水资源供需矛盾、保障广大群众饮水安全的应急清水供水管道工程,供水规模为10×10^(4) m^(3)/d,管线桩号总长约8.6 km,其中龙湾段采用DN1 400给水管,瓯江南北汊过江段采用2×DN1 000双管布置,七都... 详细信息

温州市“南水北调”工程是有效缓解乐清水资源供需矛盾、保障广大群众饮水安全的应急清水供水管道工程,供水规模为10×10^(4) m^(3)/d,管线桩号总长约8.6 km,其中龙湾段采用DN1 400给水管,瓯江南北汊过江段采用2×DN1 000双管布置,七都段采用DN1 200给水管,管道设计总长约11.2 km。该工程采用水平定向钻法进行给水管道过江穿越,介绍了设计及施工要点,评估了工程影响,并给出了相应的质量控制措施。该工程的顺利实施可为长距离大口径给水管道施工提供借鉴。

关键词：给水管过江管道设计施工水平定向钻

全清洁能源下的高品质矿区能源系统配置优化方法

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1669-1679页

作者：梁睿李嘉翔巩敦卫黄宏旭梁凯泽刘海龙李晓中国矿业大学电气工程学院江苏徐州221116 青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266061 中煤集团新疆能源有限公司新疆乌鲁木齐830000 宁夏红墩子煤业有限公司宁夏银川750002

面向“30·60”双碳目标,矿区能源利用方式的绿色、经济、高效转型成为我国能源革命的迫切需求。西部矿区拥有丰富的可再生能源资源禀赋,但仍面临着可再生能源就地消纳困难,电力设备投资成本高、利用率低以及外送输电通道有限的困难。... 详细信息

面向“30·60”双碳目标,矿区能源利用方式的绿色、经济、高效转型成为我国能源革命的迫切需求。西部矿区拥有丰富的可再生能源资源禀赋,但仍面临着可再生能源就地消纳困难,电力设备投资成本高、利用率低以及外送输电通道有限的困难。为提升矿区用能清洁化程度,提升矿区能源供给的稳定性与可靠性,增强矿区对外部电网的支撑能力,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统(High-quality Coal Mine Energy System,HCMES)及其配置优化方法。首先,考虑西部矿山综合能源系统的负荷特点与伴生能源利用,结合可再生能源发电与废弃矿井抽水蓄能,构建全清洁能源下的HCMES架构。其次,考虑到矿区生产全流程负荷的需求响应能力,考虑系统的能量平衡约束,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统优化配置模型。最后,以系统年平均综合成本最小化为目标,将原问题转化为混合整数线性规划模型,求解生成高品质矿区能源系统优化配置方案。以我国西部某年产煤量1200万t的矿区实际数据为实例,验证所提模型与方法的有效性,并分析可再生能源出力与生产负荷需求不确定性对系统优化配置结果的影响。算例仿真设置了4种矿区能源系统配置方式:不配置储能、配置抽水蓄能、配置电化学储能、配置抽水蓄能(不外购电能)。结果表明,所提出的HCMES相较于其他配置方式可减少电气一次设备投资11.11%,相较于方式3可降低年平均综合成本7.91%,且最多可减少矿区生产用能总二氧化碳排放量91.17%。

关键词：全清洁能源伴生能源利用废弃矿井抽水蓄能矿山综合能源配置优化

基于时序分析与前馈PID的温室电动拖拉机旋耕稳定性研究

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农业机械学报 2024年

作者：杨杭旭周俊齐泽中孙晨阳赖国梁南京农业大学工学院金华职业技术学院机电工程学院

针对温室小型农机对地面平整度敏感，微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况，基于课题组已开发的温室电动拖拉机，将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制（Angle prediction and feedforward PID，APF-PID），解决了温室旋... 详细信息

针对温室小型农机对地面平整度敏感，微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况，基于课题组已开发的温室电动拖拉机，将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制（Angle prediction and feedforward PID，APF-PID），解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。首先，搭建了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型，并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵，得到了旋耕系统实际耕深的转换值；其次，采用时间序列分析预测机身俯仰角，并作为旋耕系统的扰动输入；然后，结合耕深的转换值和预测得到的扰动，采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构，将旋耕机维持在目标耕深；最后，在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明：俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.9832；APF-PID控制的控制性能优于PID控制，在目标耕深6 cm的测试路面中，APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm，均方根误差为0.80 cm和0.72 cm，绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm，耕深稳定性系数为89.95%和91.30%，消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%，较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制，满足温室作业需求。

关键词：电动拖拉机温室旋耕作业前馈PID 角度预测