×

利用弱分数阶(PI^{lambda}D^{mu})反馈控制器对有界噪声激励Duffing振子的分岔控制。 (英语) Zbl 1349.93162号

摘要:为了消除有界噪声激励Duffing振子强迫响应中的随机跳跃,提出了一种新颖的分岔控制方法,该方法使用弱分数阶反馈控制器PI^{lambda}D^{mu}。采用随机平均法导出了振幅调制和相位差的平均Itó方程,并由此建立了简化的Fokker-Planck-Kolmogorov方程,并进行了数值求解,得到了振幅的平稳概率密度。然后探索了一种高效、高精度的分数阶积分和分数阶导数模拟方案。通过对非受控系统和受控系统振幅的平稳概率密度的检验,证明了分数阶反馈控制器能够有效地消除随机跳跃,缓解主共振的振幅峰值,特别是在积分阶PID控制器无法执行甚至导致响应不稳定的情况下。此外,分析结果与所提出的模拟方案的结果基本一致。

MSC公司:

93B52号 反馈控制
34A08号 分数阶常微分方程
34甲10 常微分方程问题的混沌控制
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Colonius,F.、Grne,L.:动力学、分岔和控制。斯普林格,纽约(2002)·Zbl 0994.00036号 ·数字对象标识代码:10.1007/3-540-45606-6
[2] Chen,G.:《分叉控制:理论与应用》。施普林格,纽约(2003)·Zbl 1024.00022号 ·doi:10.1007/b79665
[3] 陈,G;莫伊奥拉,JL;王浩,《分岔控制:理论、方法和应用》,国际分岔杂志。混沌,10511-548,(2000)·Zbl 1090.37552号
[4] Yabuno,H,参数激励Duffing系统的线性加非线性组合反馈分岔控制,非线性动力学。,12, 263-274, (1997) ·Zbl 0914.70020号 ·doi:10.1023/A:1008270815516
[5] Ji,JC,受迫单自由度非线性系统的局部分岔控制:鞍节点分岔,非线性动力学。,25, 369-382, (2001) ·Zbl 1028.70016号 ·doi:10.1023/A:1012979619861
[6] 巴索,M;Evangelisti,A;Genesio,R;Tesi,A,《时滞反馈系统的分岔控制》,国际分岔杂志。混沌,08713-721,(1998)·Zbl 0938.93542号 ·doi:10.1142/S0218127498000504
[7] 王,ZH;Hu,HY,通过时滞状态反馈实现弱非线性时滞系统的Hopf分岔控制,国际分岔杂志。《混沌》,第15期,1787-1799页,(2005年)·Zbl 1092.34564号 ·doi:10.1142/S0218127405012909
[8] Maccari,A,具有非本地反馈的外激励van der Pol振荡器的响应控制,J.Sound Vib。,331, 987-995, (2000) ·doi:10.1016/j.jsv.2011.10.025
[9] 只是,W;菲德勒,B;Georgi,M;Flunkert,V;Hövel,P;Schöll,E,《超越奇数限制:时滞反馈控制的分岔分析》,Phys。E版,76026210,(2007)·doi:10.1103/PhysRevE.76.026210
[10] 梁振英,AYT;杨,HX;朱,P,时滞反馈控制下周期激励系统的稳态分岔,Commun。非线性科学。数字。模拟。,19, 1142-1155, (2014) ·Zbl 1457.34106号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2013.08.020
[11] 特西,A;爱荷华州阿贝德;Genesio,R;Wang,HO,双周期分岔的谐波平衡分析及其对非线性动力学控制的影响,Automatica,321255-1271,(1996)·Zbl 0859.93028号 ·doi:10.1016/0005-1098(96)00065-9
[12] 伯尔尼,DW;Moiola,JL公司;Chen,GR,从频域方法反馈控制极限环振幅,Automatica,341567-1573,(1998)·Zbl 0946.93502号 ·doi:10.1016/S0005-1098(98)80010-1
[13] 梁,AYT;杨,HX;Zhu,P,具有非线性分数导数反馈的Duffing振荡器的分岔,国际分岔杂志。《混沌》,24,1450028,(2014)·Zbl 1296.34099号 ·doi:10.1142/S021812741450028X
[14] 朱,WQ;吴永杰,谐波和随机激励强非线性振子的最优有界控制,Probab。工程机械。,20, 1-9, (2005) ·doi:10.1016/j.probengmech.2004.04.004
[15] 朱,WQ;黄,ZL;Ko、JM;Ni,YQ,有界噪声激励下强非线性系统的最优反馈控制,J.Sound Vib。,274, 701-724, (2004) ·Zbl 1236.93156号 ·doi:10.1016/S0022-460X(03)00746-6
[16] Balanov,AG公司;简森,NB;Schöll,E,通过延迟反馈控制噪声引起的振荡,物理学。D非线性现象。,199, 1-12, (2004) ·Zbl 1059.34057号 ·doi:10.1016/j.physd.2004.05.008
[17] 冯,CS;Wu,YJ;朱,WQ,具有时滞反馈控制的Duffing系统在谐波和实际噪声联合激励下的响应,Commun。非线性科学。数字。模拟。,14, 2542-2550, (2009) ·doi:10.1016/j.cnsns.2008.10.001
[18] 冯,CS;Liu,R,有界噪声激励下时滞反馈控制Duffing系统的响应,Arch。申请。机械。,82, 1753-1761, (2012) ·Zbl 1293.70074号 ·doi:10.1007/s00419-012-0623-7
[19] 徐,Y;马,SJ;Zhang,HQ,非线性随机反馈随机动力系统的Hopf分岔控制,非线性动力学。,65, 77-84, (2011) ·Zbl 1235.93231号 ·doi:10.1007/s11071-010-9875-3
[20] 刘,ZH;Zhu,WQ,具有多时滞反馈控制和宽带噪声激励的拟积分哈密顿系统的随机Hopf分岔,非线性动力学。,69, 935-947, (2012) ·Zbl 1253.93049号 ·doi:10.1007/s11071-011-0315-9
[21] Arnold,L.:随机动力系统。施普林格,纽约(1995)·Zbl 0834.58026号 ·doi:10.1007/BFb0095238
[22] Oustaloup,A;Sabatier,J;Lanusse,P,《从分形鲁棒性到CRONE控制》,Fract。计算应用程序。分析。,2, 1-30, (1999) ·Zbl 1111.93310号
[23] Podlubny,I,分数阶系统和(PI^{λ}D^{μ})-控制器,IEEE Trans。自动。控制,44,208-214,(1999)·Zbl 1056.93542号 ·doi:10.1109/9.739144
[24] Agrawal,OP,分数最优控制问题的二次数值格式,J.Dyn。系统。测量。控制,130,011010,(2007)·数字对象标识代码:10.1115/1.2814055
[25] 拉达奇,A;Charef,A,关于分数阶自适应控制,非线性动力学。,43, 365-378, (2006) ·Zbl 1134.93356号 ·doi:10.1007/s11071-006-0159-x
[26] 塔瓦佐伊,MS;Tavakoli-Kakhki,M,分数阶相位超前/滞后补偿器补偿,控制理论应用。,8, 319-329, (2014) ·doi:10.1049/iet-cta.2013.0138
[27] Manuel,F.、Silva,J.A.T.、Machado,A.M.:Lopes:六足机器人的分数阶控制。非线性动力学。38, 417-433 (2004) ·邮编1096.70004
[28] 波普,CI;Ionescu,C;凯泽,RE;Dulf,EH,变时滞过程分数阶控制的鲁棒性评估,信号图像视频处理。,6, 453-461, (2012) ·doi:10.1007/s11760-012-0322-4
[29] Muresan,C.I.,Dulf,E.H.,Prodsan,O.:一种分数阶控制器,用于配备粘弹性质量阻尼器的结构的减震。J.可控震源。控制(2014)。doi:10.1177/1077546314557553
[30] Manabe,S,挠性航天器姿态控制的分数阶控制器建议,非线性动力学。,29, 251-268, (2002) ·Zbl 1018.74028号 ·doi:10.1023/A:1016566017098
[31] Ahn,HS;班巴尼,V;Chen,Y,用于温度曲线跟踪的分数阶积分和微分控制器,Sadhana,34833-850,(2009)·Zbl 1186.93029号 ·doi:10.1007/s12046-009-0049-2
[32] 庄,DJ;余,F;Lin,Y,分数阶控制器车辆方向控制的评估,国际汽车运动杂志。技术。,9, 679-685, (2008) ·doi:10.1007/s12239-008-0080-z
[33] 陈,N;陈,N;Chen,Y,关于四轮转向车辆的分数控制方法,科学。中国Ser。E技术。科学。,52, 603-609, (2009) ·Zbl 1354.70054号 ·doi:10.1007/s11431-009-0067-7
[34] 沙菲埃扎德,A;Ryan,K;Chen,Y,分数阶滤波器增强LQR在土木结构抗震保护中的应用,J.Compute。非线性动力学。,3, 021404-021404, (2008) ·数字对象标识代码:10.1115/12833947
[35] 赵,J;王,J;Wang,S,绝缘子疲劳试验装置中电液系统的分数阶控制,机电一体化,23828-839,(2013)·doi:10.1016/j.mechatronics.2013.02.002
[36] Zhong,G.,Deng,H.,Li,J.:基于分数阶微积分方法的无抖振变结构控制器设计及其应用。非线性动力学。81(1), 679-694 (2015) ·Zbl 1347.93132号
[37] 庄,DJ;余,F;Lin,Y,用分数阶PD(^{μ})控制器评估车辆方向控制,国际汽车运动杂志。技术。,9, 679-685, (2008) ·doi:10.1007/s12239-008-0080-z
[38] 朱,WQ;鲁,MQ;Wu,QT,窄带激励下Duffing振子的随机跳跃和分岔,J.Sound Vib。,165, 285-304, (1993) ·Zbl 0925.70303号 ·doi:10.1006/jsvi.1993.1258
[39] 徐,Z;Chung,YK,强非线性振子广义调和函数平均法,J.Sound Vib。,174, 563-576, (1994) ·Zbl 0945.70534号 ·doi:10.1006/jsvi.1994.1294
[40] Zhu,W.Q.,Huang,Z.L.,Suzuki,Y.:宽带随机激励下强非线性振子的响应和稳定性。国际期刊非线性力学。36, 1235-1250 (2001) ·Zbl 1258.70037号
[41] Ye,X.Q.,Shen,Y.H.:《实用数学手册》。科学出版社,北京(2006)。(中文)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。