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调速器系统作为一类重要的自然科学类系统,其物理现象可以借助数学模型来描述。通过运用数学模型,可将其具体的动力学特性和控制做出科学解释。由于在现实生活中随机因素的普遍存在,若利用一般的确定性方法去分析系统的动力学行为时,其结论和实际情况会有一定的差异。所以在调速系统当中考虑外部扰动、参数激励的影响是研究系统动力学特性的必要环节。毫无疑问,随机参数对调速器系统影响会造成诸如性能改变、工程误差等一系列的问题,那么如何分析和研究其动力学特性并有效的进行控制是数学家、物理学家们长期以来关注的重要课题。研究调速器模型是为了更好地揭示和反应调速器的机理、规律和控制的策略和措施。本文就针对一类含有随机参数的调速器系统模型,根据非线性随机动力学的基本理论和随机参数结构的主要方法分析了这类模型的动力学特性和随机滑模控制。根据随机参数结构的理论分析和方法探讨,在这个基础上进一步研究和探索一类含有随机参数的调速系统的随机稳定性、随机分岔和随机控制。 本文的主要内容为: 1.简单综述了不确定参数结构系统、调速器系统、随机稳定性、随机分岔、分数阶系统和滑模控制的研究现状与发展趋势。同时对Chebyshev多项式正交逼近、正交分解、Lyapunov稳定性、分岔理论、中心流形定理、奇异边界值理论和随机稳定性等基本概念进行了阐述和总结。 2.研究了一类含有随机参数的离心调速器系统。通过利用Chebyshev正交多项式逼近法分析此类调速器系统的动力学特性。首先通过利用Chebyshev正交多项式逼近法进行系统的转换,转化之后此模型就变成了一个确定性的模型。然后运用Routh-Hurwitz判据讨论并判别与之等价的确定性系统的稳定性(在平衡点处),接着可根据分岔理论得到Hopf分岔发生的条件。最后对模型进行了数值模拟。结果表明,当分岔参数穿过分岔的临界值的时候系统发生了分岔,并且验证了这个方法的运用和理论结果分析的正确性和可行性。 3.研究了一类含有参数激励的调速器系统。直接通过拟不可积Hamilton理论分析系统的随机稳定性和随机分岔。首先利用中心不变流形定理将系统降维,并且考虑到若直接计算漂移、扩散系数需要计算多重积分,因此借助极坐标变换和随机平均原理得到It(o)随机微分方程和特征标值、漂移、扩散系数。然后通过运用奇异边界理论和最大Lyapunov指数法分析局部稳定性和全局稳定性。接着通过不变测度和概率密度对系统的随机分岔进行分析。最后对模型进行了数值模拟。结果发现了模型的随机稳定性和随机分岔随参激变化的具体状态,并进一步验证Hamilton方法切实有效。 4.研究了一类含有随机参数的分数阶调速器系统的滑模控制。当含扰动性和随机性的时候,调速系统的特性会变得较为复杂,因此对一类含有随机参数的分数阶调速系统的控制分析尤为关键。首先根据控制律设计与之对应的滑模控制器,然后可以利用所设计出的控制器来实现含扰动性和随机性的调速系统的稳定。最后进行了数值模拟。结果表明,通过研究设计的控制器可以使模型稳定且用滑模控制法控制此类系统正确有效。