群集系统是多智能体系统研究中的热点之一, 对其分群行为展开研究具有重要的理论及实际意义。从群集系统组成、信息交互机制、分群的稳定性分析3个方面进行综述, 首先,从智能体异构和同构角度对群集系统组成进行分类介绍, 讨论分别以同构和异构群集系统为基础的分群方法的效果及局限性; 其次,从固定邻居距离的信息交互和选择性信息交互两方面展开总结及分析, 指出了各信息交互机制的不足和应用场合; 最后, 介绍和分析了现有分群稳定性理论分析方法, 并指出了群集系统分群行为未来的研究方向。

大量使用的恒功率负载对飞机电网稳定性有至关重要的影响。分析了恒功率负载的特性, 建立了多电飞机高压直流电力系统的等效电路模型, 基于小信号分析法研究了恒功率负载变化对系统稳定性的影响。研究结果表明, 恒功率负载增大会使系统的稳定性降低, 而为其并联容性负载可以延缓稳定性降低的趋势。为保护系统, 设计了参考电压控制器, 重载时降低负载线缆电流, 补偿负载电压。基于Simulink平台建立了系统的时域仿真模型, 仿真结果证明了稳定性分析的正确性和控制器设计的有效性。

无人机编队协同运输时, 外界干扰可能使无人机运动不同步、破坏队形、损坏运输物品。针对这一问题, 提出一种优先保持队形稳定的无人机编队控制方法。首先, 使用虚拟结构编队飞行策略, 设计单个四旋翼的比例微分控制器(PD控制器), 然后添加整个编队的环形耦合同步控制器。用仿真验证了该方法的有效性, 与已有的虚拟状态估计控制方法相比, 该方法在受到干扰后回归队形的时间更短, 队形破坏程度更小。同时该方法还可以进一步使偏航角同步响应。

作为电压控制型器件, 压电陶瓷驱动电源的稳定性受负载电容量变化的影响严重。针对负载等效电容在驱动电压变化下的动态特性, 首次提出了一种基于容性负载的压电驱动电源。该电源采用RC前置滤波与电容超前反馈相结合, 提高了系统稳定性与驱动电源的鲁棒性。分析结果表明, 额定负载为1.5 μF的驱动电源优化后在0~3 μF内具有良好的动态性能, 且输出电压精度达0.7 mV。

针对航空发动机非线性分布式控制系统的故障检测问题, 首先, 通过辨识方法建立了具有多项式组合形式的航空发动机非线性模型, 并考虑网络因素, 建立了具有随机时延的航空发动机非线性分布式控制系统模型。然后, 把非线性分布式控制系统看成是一种随机系统, 为其设计了非线性的故障观测器, 应用Lyapunov稳定性理论和随机系统均方渐近稳定理论推导了故障观测器误差系统均方渐近稳定的线性矩阵不等式条件, 并求得了线性矩阵不等式的可行解。最后, 给出了具体的故障检测步骤, 并通过仿真计算验证了所提算法的有效性。

靶准直器是惯性约束核聚变靶场中的重要部件, 其在靶室中的位姿是保证靶定位瞄准精度的主要因素之一。为了实现微米级的定位瞄准精度, 需要利用调整机构对靶准直器位姿进行调整。本文采取理论分析、有限元仿真和实验验证相结合的方法对靶准直器悬臂Y向调整机构的受力变形和稳定性进行了研究。根据对Y向调整机构的受力变形分析, 得到结构受力变形的理论关系式, 可从理论上优化Y向调整机构的刚度和稳定性; 基于有限元仿真对Y向调整机构进行相应约束条件下的稳定性分析和结构优化; 利用实验装置对靶准直器整体稳定性进行实验测试。实验结果表明: Y向调整机构优化后, 靶准直器静态Y向变形由原来的7.9 μm减小至小于2 μm, 动态稳定性满足系统2 μm/2 h的稳定性要求。同时, 试验、仿真和理论分析结果的变化趋势一致, 验证了理论和仿真分析的正确性。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)对土壤中的营养元素进行了定量检测。采用输出波长为1064 nm、脉宽为5.82 ns的Nd∶YAG脉冲激光器作为光源, 将激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体, 使用三光栅光谱仪和门宽控制的增强电荷耦合器件(ICCD)测量等离子体发射光谱。基于传统LIBS系统, 新增了扩束镜系统和实时监测系统, 研制了笼式结构LIBS系统, 优化了笼式结构中扩束镜系统的激光聚焦位置, 获得了最佳的激光聚焦位置0.2 cm。测试了Mg II 279.56 nm、Mg II 280.26 nm和Mg I 285.21 nm谱线的信号强度。结果表明, 笼式结构LIBS系统在信号稳定性上优于传统LIBS系统。定量分析了土壤中营养元素Cu、Mn、Mg、K的质量分数, 它们的检出限分别为0.42×10-6、13.2×10-6、38.5×10-6、62×10-6, 优于传统LIBS系统得到的检出限。基于定标模型预测了土壤中Cu、Mn、Mg、K元素的质量分数, 它们预测值的平均相对误差分别为9.2%、9.6%、8.5%、10.9%。

主要研究了环形腔体的微小形变对光束稳定性的影响。首先基于环形腔内光线传播的傍轴矩阵建立了光束在腔内循环的稳定条件,然后基于几何模型分析了腔形微变与稳定性参数的相关性。分别在弧矢面和子午面上的特定模拟仿真表明,对于初始结构满足稳定条件的正矩形腔,腔体的微小形变和反射镜的微小偏转都不会导致光束发散,光束的传播依然满足稳定条件|A+D|＜2。

针对特定领航者模式的多机器人系统稳定性问题, 提出了一种基于一致性的编队控制算法。考虑系统的各个状态都能够收敛到期望的定常相对值, 利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论, 推导出了该类方法使多机器人编队系统达到一致的充分条件, 得到设计该条件下系统一致性协议的约束。随机设置了特定领航者模式的通信拓扑关系, 利用上述推导获得的充分条件, 进而对该算法收敛性进行分析, 并针对该模式给出一个满足条件的算法。数值仿真验证了所提算法的有效性。

机载激光通信系统中视轴的稳定性决定了通信质量的高低, 该过程是一个典型的非线性问题。为保证通信链路的建立与稳定, 提出一种模糊变结构控制方法。借助变结构思想将模型线性化处理, 并用模糊算法来确定切换增益的取值, 以削弱抖振。该方法响应迅速且易于实现。仿真结果表明, 该方法对机载环境下的激光通信终端所受到的扰动与系统参数摄动具有很好的抑制作用, 能够实现视轴的快速稳定跟踪。