摘要：摩擦纳米发电机(TENG)在收集低频振动能量方面具有显著优势,但也存在输出电能不稳定和能量利用率低等问题。针对这些问题,设计了一种摩擦电式低频振动能量收集装置以及电源管理电路。该振动能量收集装置设计了固定于外壳的振动轴,使振动块在振动时有轨迹地上下运动,同时搭配了弹簧,使振动效果更加显著,并增加了缓冲效果。通过所设计的电源管理电路,充电效率明显提升,特别是在电容为3.3μF时,充电效率相比于直接充电电路提升了2.5倍。此外所设计的电路还体现出较强的带负载能力,满足了为温湿度传感器连续供电的需求。该装置在低频振动能量收集领域和TENG的电源管理电路设计方面具有巨大的潜力,拓展了TENG的实际应用范围。

摘要：鸟类在输电铁塔上筑巢、栖息或飞行的行为可能导致与输电设备的接触,从而增加了短路、火灾和停电的风险。针对驱鸟装置供电方式单一与可靠性差的问题,设计了一种多源能量采集器,将摩擦纳米发电机与太阳能电池进行了集成式设计。采用双层摩擦结构的摩擦纳米发电机来提高风能的利用率,并结合太阳能电池实现输电铁塔上风能和光能的收集。实验结果表明外层发电结构的峰值功率是4500μW,内层发电结构的峰值功率是400μW,双层摩擦结构使发电效率提高了接近10%,在氙灯光照强度为20 W/dm^(2)下太阳能电池的最大开路电压为11.2 V,最大短路电流为40 mA。同时,基于LTC3588芯片设计了一种双通道功率管理电路,将摩擦纳米发电机与太阳能电池收集的能量经过能量存储、能量管理后为用电设备稳定提供3.3 V电压。采用该多源能量采集器驱动了计算器与蜂鸣器,为驱鸟供电与传感系统提供了新思路。

摘要：针对大型结构健康监测对于光纤光栅传感网络的复用容量和维护成本的较高要求,设计了一种蛛网形拓扑结构的传感网络。该结构网络利用波分复用来增加网络的复用容量,并优化了基于门控循环单元的模型来对重叠波长进行解调。设计的新型传感网络具有较高的网络可靠性和网络复用容量,截取蛛网形网络的部分结构进行实验,设计了四种故障情况进行对比,证明了蛛网形网络具有较高的可靠性。通过改进解调模型的网络结构增加模型识别精度,采用训练良好的模型对不同重叠程度光谱解调,在89.9%情况下其均方根小于1 pm,证明改进模型可有效地对重叠光谱进行解调,大大增加了网络的复用容量。设计的新型传感网络可有效地增加网络的可靠性和复用容量。

摘要：针对带有时变时滞和数据包丢失的离散网络切换控制系统,提出在任意切换信号下的闭环故障检测和控制器协同设计策略;基于平均驻留时间和李雅普诺夫(LKF)方法,给出并证明离散切换时滞动态系统指数均方稳定且具有满意的H∞性能指标的充分条件;将离散网络切换时滞系统的控制器和故障检测滤波器的参数求解转化为可行的凸优化问题,确保残差和故障估计误差尽可能小.仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基于正切型障碍李雅普诺夫函数解决了航天器姿态角度误差和振动误差的多输出约束问题。利用扩展的拉塞尔不变集原理和半群理论证明了系统的渐近稳定性。不仅实现了姿态角的位置控制,还抑制了柔性航天器的弹性振动。通过对比仿真验证了所提方法的有效性。

摘要：针对弱引力场不规则小行星探测器安全下降与着陆,提出了一种基于比例微分(PD,Proportional plus Derivative)及非奇异Terminal滑模的连续控制方法.在着陆点坐标系下推导了探测器的动力学方程,设计了开环燃料次最优多项式标称轨迹制导方法.针对下降和着陆两个不同阶段提出了PD和非奇异Terminal滑模变结构连续控制方法.将PD控制的易操作性与非奇异Terminal滑模控制收敛速度快、调整时间短有效结合,保证了探测器安全着陆.仿真结果表明了提出方法的可行性和有效性.

摘要：分子蒸馏器中加入刮膜器可以增强分子蒸馏过程中的传质效率。以辊筒式刮膜器作为研究对象，利用进料流量、液体浓度、刮膜电机转速以及蒸发器尺寸等主要因素之间的结构关系，建立刮膜式分子蒸馏的数学模型。通过将实验参数代入到该模型可以快速计算出分子蒸馏后流出浓度，并将计算出流出浓度与实际浓度相比较，误差范围缩小到1.5%～2.5%之间，为寻找最佳控制条件提供了参考。将该模型通过MATLAB依次调整每一个参数，研究每一个结构参数对分子蒸馏过程的影响，通过研究仿真图像的变化趋势，使分子蒸馏器的设计可以精确到具体数值，为刮膜式分子蒸馏器的设计提供了依据。

摘要：研究了三自由度直升机奇异系统的鲁棒控制。首先提出了三自由度直升机奇异系统问题,然后基于状态空间方法建立三自由度直升机的线性动力学系统模型,并详细分析了系统的鲁棒稳定性,推导并证明了奇异标称自治系统鲁棒渐进稳定的条件。提出了基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H∞状态反馈控制器设计方法。仿真及实验结果表明了该方法的有效性。

摘要：针对具有参数不确定性的柔性机械手,采用重新定义系统输出的方法,将系统分解为输入输出子系统和零动态子系统.对于输入输出子系统提出了一种递阶快速终端滑模控制策略,使得输入输出子系统在有限时间内收敛.将零动态子系统在平衡点近似线性化以选择控制器的设计参数,使零动态子系统在平衡点附近渐近稳定,从而保证了整个柔性机械手系统的渐近稳定,对系统中的不确定性具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了所提方法的正确性.

摘要：基于多智能体系统一致性理论,本文主要研究了带有通信时滞的多无人飞行器系统编队控制问题。首先考虑领导者存在的情况,提出分布式编队控制协议。进而利用图论、负矩阵分析法和李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,获得了控制参数矩阵特征值的取值范围,并得到实现编队的充分条件,且通过求解线性矩阵不等式(LMI)得到通信时滞的最大容许值。最后进行仿真实验对本文方法进行验证和分析。仿真结果表明,在有向通信网络拓扑结构下,当通讯时滞和控制参数的特征值满足本文所给的条件时,设计的编队控制算法能够使二阶多无人飞行器系统实现编队目标。