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关键词： 自适应动态控制   液压驱动   机械臂   最优控制   奇异摄动理论   Adaptive Dynamic Control   Hydraulic Drive   Robotic Manipulator   Optimal Control   Singular Perturbation Theory  

摘要： 本文研究了液压驱动柔性机器人操控臂系统(HDFRMS)的跨尺度运动控制问题，提出了一种基于自适应动态规划(ADP)的控制方法。本文首先推导了一个完整的三阶动力学模型，涵盖三连杆刚柔耦合操控臂、非对称四通阀控制的液压缸和液压执行器。然后，提出了一种新颖的奇异摄动解耦方法，将系统分解为三个时间尺度上的子系统：慢子系统(SSS)、第二快子系统(SFS)和第一快子系统(FFS)，分别描述操控臂的大范围运动、柔性振动和液压伺服控制。通过设计自适应动态规划轨迹跟踪控制(ADP)、鲁棒最优振动控制(ROC)和自适应滑模伺服控制(ASMC)等复合控制器，并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性。仿真结果表明，所提出的控制方法能够在无不确定性和存在不确定性的情况下，实现精确的轨迹跟踪和有效的振动抑制，且在变负载条件下展现出良好的鲁棒性和适应性。

关键词： 最优控制   市场价格   布鲁氏菌病   养殖策略   Optimal Control   Market Price   Brucellosis   Breeding Strategy  

摘要： 近年来，新疆地区动物感染布鲁氏菌病的发病率以及新发人间病例呈持续上升趋势，这不仅对畜牧业发展构成了显著影响，而且给公共卫生安全带来了严峻挑战。因此，加强布鲁氏菌病风险评估与防控工作，对于保障畜牧业的可持续发展具有关键意义。然而畜牧业的发展不仅受到动物疫病因素的影响，市场价格与供需关系等经济因素同样发挥重要作用。基于上述背景，本文将市场价格因素与布鲁氏菌病传播特点相结合，建立了受动态价格影响的布鲁氏菌病传播动力学模型。首先对此模型的无病平衡点及基本再生数进行了求解和验证。其次通过对传染病模型施加三种控制措施，并以实现最小传染规模和最低防控成本为目标，构建了目标函数。最后在数值模拟中，选取新疆维吾尔自治区2011至2023年的活羊出栏价格数据以及人间布鲁氏菌病病例数，对模型进行参数估计，验证了其合理性。同时，通过参数敏感性分析和数值实验，得出结论：在保持牲畜种群规模不扩张的前提下，选择出栏牲畜的策略有利于传染病的控制；而当三种控制策略联合施行时，实现疾病防控效果最优并且疾病控制成本最低。

关键词： 最优控制问题   有限差分法   共轭梯度算法   强Wolfe-Powell准则   The Optimal Control Problems   Finite Difference Method   Conjugate Gradient Algorithm   Strong Wolfe-Powell Criterion  

摘要： 本文针对一类一般线性椭圆最优控制问题，应用了一种带有强Wolfe-Powell准则的共轭梯度算法对其进行求解，并从理论上分析了带有强Wolfe-Powell准则的共轭梯度算法的可行性以及全局收敛性。最后，我们做了相应的数值实验去验证算法的有效性。

关键词： PP-IGBT module   power cycling test   thermal resistance   life prediction  

摘要： The contact interfaces of a press-pack insulated-gate bipolar transistor (PP-IGBT) module under fluctuating thermal stress will undergo minor friction and mutual sliding during service, which results in damage to the contact surface and a decline in the thermal performance of the contact interface. Therefore, the temperature inside the module will continue to increase, leading to eventual failure. In this work, a life prediction method based on thermal resistance degradation within a PP-IGBT module is established. The junction temperature can be determined via power loss and a resistance-capacitance (RC) thermal network model, and a life prediction model of the PP-IGBT module is developed based on thermal resistance degradation. The method considers the service quality under power cycling conditions and the influence of the self-accelerating effect of damage accumulation at the contact interface of the PP-IGBT module on fatigue life. The experimental results verify that the proposed PP-IGBT module life prediction method can effectively predict service life under power cycling conditions.

关键词： 模糊树   永磁同步电机   直接转矩控制   机器学习   传感器  

摘要： 永磁同步电机因其高效率和高动态性能广泛应用于工业控制，但传统直接转矩控制方法易引发转矩脉动和磁链波动，尤其在低速运行时表现不足；因此，研究将模糊树模型应用于永磁同步电机的直接转矩控制中，通过引入基于模糊逻辑和决策树融合的智能控制方法，自适应调整开关决策规则，优化电压矢量选择，提高系统的动态响应能力和稳态控制精度；实验表明，模糊树模型显著降低了转矩脉动（误差减少40%）、磁链波动（降至原65%）及能量损耗（功率损耗减少44%），同时提升动态响应（响应时间缩短25%）和效率（提升8%），能量损耗大幅减少；研究结果表明，所提出的基于模糊树模型的直接转矩控制方法为优化永磁同步电机的性能提供了一种高效可靠的解决方案，在高功率场景中表现尤为突出；研究的创新性在于采用模糊树代替传统开关表，通过自适应规则调整，显著改善了控制性能。

关键词： 级联变频器   多电平变频器   低速阶段   多挡转速   频率控制系统  

摘要： 针对级联多电平变频器在低速阶段因电磁转矩与机械转矩不平衡导致的转速频率波动较大问题，设计并开发了一种低转速频率控制系统;通过改装转速频率采样元件和多电平变频器工作信号处理器，加设多重移相变压器，优化转速频率控制器的内部结构，并在传统系统电路中添加驱动电路和保护电路，实现了多硬件元件的连接与多挡转速频率控制硬件系统的优化;在系统软件部分，采用MT测速法精准检测低速阶段转速频率初始值；通过转速频率控制目标与转速频率初始值之间的对比，结合多重移相变压器计算电机转速和变频器工作频率的控制量；根据控制量生成频率控制指令，通过阶梯波控制方式执行频率控制指令，实现变频器低速阶段的多挡转速频率控制功能；系统测试实验表明，所设计系统的频率控制偏差显著降低，调速精度和调速范围均得到明显提升，验证了所设计系统具有更优的控制性能。

关键词： 码垛机器人   RBF神经网络   膜计算   粒子群算法   PI   D   控制器  

摘要： 针对生产线中码垛机器人的柔性化程度及精度较低的问题，提出一种基于膜计算优化粒子群算法（Membrane Computing Optimization Particle Swarm Optimization Algorithm，MC-PSO）的分数阶PIλDμ参数自整定码垛机器人关节最优控制方法。采用RBF神经网络对码垛机器人的系统模型进行辨识，构建一个能够精确反映系统动态特性的模型；采用单层膜结构模型对粒子群算法进行优化设计，得到膜计算优化粒子群算法，将分数阶PIλDμ的五个控制参数编码成MC-PSO算法优化的对象，经过算法运行处理后得到优化值；最后进行了仿真实验，并与模糊PID相比较，实验数据表明：在两次不同规格的码垛实验中，本文所提方法各关节均方根误差平均分别减少了10.61%和9.86%，验证了本算法在控制精度及鲁棒性方面的有效性。

关键词： 空空导弹   动力学建模   单位四元数   最优控制   Radau伪谱法  

摘要： 为解决空空导弹拦截尾后目标运动过程中动力学模型存在奇异的问题，对导弹的非奇异动力学建模方法开展了研究。首先，论述了传统导弹三自由度动力学方程在导弹接近垂直飞行状态下存在的奇异现象。其次，通过定义广义弹道坐标系，并利用单位四元数描述广义弹道坐标系与地面坐标系之间的转换关系，建立了导弹的非奇异动力学模型。然后，利用导弹的非奇异动力学模型构建了最优控制问题，并基于Radau伪谱法将最优控制问题离散为非线性规划问题，通过求解非线性规划问题进行了轨迹优化。最后，针对攻击侧向目标和尾后目标等场景进行了仿真验证。仿真结果表明，所建立的动力学模型不存在奇异现象；另外，相较于传统动力学模型，所建立的动力学模型得到的优化轨迹和控制曲线较为光滑。因此，所提出的非奇异动力学建模方法在弹道设计和制导控制领域具备工程应用价值。

关键词： 高超声速飞行器   极限学习机   神经网络   反步控制   最优控制  

摘要： 针对高超声速飞行器不确定性问题，提出一种融合最优控制、反步控制和极限学习机干扰观测器的新型复合控制策略。为降低控制器设计复杂度，将其纵向模型解耦为速度子系统和高度子系统。速度子系统通过误差状态变换构建线性化模型，设计二次型性能指标下的最优反馈控制律；高度子系统采用反步控制框架，在第一步虚拟控制中引入最优二次调节理论以提升动态跟踪性能。将系统的多源干扰视为复合加性干扰，设计极限学习机神经网络进行估计，并利用估计值在控制律中进行干扰补偿以提升系统鲁棒性。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的半全局一致最终稳定性。仿真结果表明：与传统反步控制相比，所提方法速度和高度响应时间分别缩短99.61%和4.6%；速度和高度跟踪精度分别提升99.91%和85.64%；与基于扩张状态观测器的控制方案相比，极限学习机干扰观测器在速度和高度跟踪精度上优势显著，分别实现83.3%和71.3%的提升。相较于固定时间干扰观测器，其速度跟踪精度提升幅度达88.76%，高度跟踪精度提升36.14%。结果充分验证了所提方法在动态响应性能与抗干扰能力方面的优势。

关键词： IGBT   thin-film thermocouple   chip temperature measurement field   switching frequency   duty cycle  

摘要： In the new energy electric drive system, the thermal stability of IGBT, a core power device, significantly impacts the system's overall performance. Accurate IGBT temperature measurement is crucial, but traditional methods face limitations in IGBT's compact working space. Thin-film thermocouples, with their thin and light features, offer a new solution. In this study, Ni 90% Cr 10% and Ni 97% Si 3% thin-film thermocouples were prepared on polyimide substrates via magnetron sputtering. After calibration, the Seebeck coefficient of the thin-film thermocouple temperature sensors reached 40.23 mu V/degrees C, and the repeatability error stabilized at about 0.3% as the temperature rose, showing good stability. Researchers studied factors affecting IGBT temperature. Thin-film thermocouples can accurately monitor IGBT module surface temperature under different conditions. Compared to K-type wire thermocouples, they measure slightly higher temperatures. As the control signal's switching frequency increases, IGBT temperature first rises then falls;as the duty cycle increases, the temperature keeps rising. This is consistent with RAC's junction temperature prediction theory, validating the feasibility of thin-film thermocouples for IGBT chip temperature measurement. Thin-film thermocouples have great application potential in power device temperature measurement and may be a key research direction, supporting the optimization and upgrading of new energy electric drive systems.