具有遗忘时滞的静态神经网络的H∞状态估计

本文研究了具有遗忘时滞的静态神经网络的H_∞状态估计问题.首先降低了时变时滞可微的条件,然后通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,设计保H_∞性能的状态估计器,使得误差系统实现全局渐近稳定.最后,借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱进行数值仿真,验证了结论的有效性.     

拒绝服务攻击下网络化控制系统的基于观测器输出反馈控制

本文考虑了拒绝服务攻击下的网络化控制系统的H_∞输出反馈控制问题.拒绝服务攻击的特征表现为能量有限和周期类型,它攻击无线网络通道进而退化系统性能.在系统状态部分未知的前提下,为了保证被控系统的稳定性和H_∞性能指标,通过设计基于观测器输出反馈控制器,使得网络化控制系统在丢包和拒绝服务攻击下仍然保持稳定和预定性能.最后数值例子验证了所设计的控制器是有效的.     

欺骗攻击下一类神经网络的自适应事件触发H∞滤波

本文主要研究了在欺骗攻击下的离散时间神经网络的H_∞滤波器设计问题.考虑到被控系统和滤波器在一个易受外部网络攻击且带宽有限的共享通信网络上进行信息交换,本文提出了自适应事件触发机制来减轻数据传输的通信负担.此外,由于通信网络的开放性和互通互联,通过共享通信网络传输到滤波器的实际输入信息可能会被攻击者注入的虚假信息所改变.在此基础上,利用构造Lyapunov-Krasovskii泛函、线性矩阵不等式等处理技术,本文给出了滤波误差系统渐近稳定的充分条件,并且设计了满足预设性能的H_∞滤波器,最后通过一个仿真实例验证了所提方法的有效性.     

不确定奇异系统的时滞相关鲁棒H∞滤波器设计

为了设计出全阶的滤波器,同时使得滤波误差动态系统是正则的、无脉冲的,并且满足一定的H_∞性能指标,研究了连续奇异系统的全阶H_∞滤波器的设计问题.利用Lyapunov-Krasovskii泛函及二次型的积分不等式方法获得了滤波误差动态系统的H_∞性能时滞相关的判据,给出了奇异系统的鲁棒H_∞滤波器存在的时滞依赖的充分条件.最后的数值例子说明了该方法的有效性.     

模糊多智能体系统的H∞一致跟踪控制

本文研究非线性多智能体系统在有向拓扑下的领导跟随H_∞一致性问题.首先,提出一种新的多项式模糊建模方法来描述由领导者与跟随者构建的偏差动态系统.然后,设计一致控制协议使跟随者渐近跟踪领导者的轨迹.基于多项式李雅普诺夫函数技术,提出松弛的渐近一致的充分条件并确保存在外界干扰时多智能体系统具有H_∞抑制性能.将导出的条件转化为平方和形式并能够进行数值求解.最后,给出一个实例来验证所提出的一致控制协议的有效性.     

马尔可夫切换的汽车悬架系统的事件触发H∞滤波

针对具有马尔可夫切换信道的两自由度（2-DOF） 四分之一汽车悬架系统,研究了事件触发 H_∞ 滤波问题.首先,信道切换由马尔可夫链控制;其次,考虑到事件触发的通信方案,由于有限的网络带宽,产生信号量化和随机丢包问题;然后,采用马尔可夫线性跳变系统模型来表示整个滤波网络系统.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法将事件触发 H_∞ 滤波问题转化为凸优化问题,从而设计了切换信道相关的滤波器,使得滤波误差系统在均方意义上是指数稳定的并达到期望的性能水平.最后,通过仿真实例验证了所提出的设计方法的有效性.     

面向估计性能的双通道带宽分配策略研究

本文主要研究了面向估计性能的双通道带宽分配策略问题.为了减小网络化控制系统中时滞现象对信号传输的影响,将系统建模为Markov跳变时滞系统.采用双通道传输策略,提升数据到达率,减少数据包的丢失.考虑到信道容量的有限性不利于大量数据的高效传输,将有限的带宽灵活地分配于两个通道,使得信道容量得到充分利用.在此基础上,本文提出了面向估计性能的双通道带宽分配策略,设计了双通道量化传输方案以及状态估计器,推导出了时变估计误差系统满足H_∞性能的充分条件,并得出估计器增益矩阵设计方法,最后给出实例验证了所设计系统的有效性.     

基于车速依赖静态输出反馈的自主汽车路径跟踪控制

本文设计了一种新的基于静态输出反馈的增益调度控制器,可使自主汽车在车速时变且状态不全可测的情况下,完成路径跟踪并保证车身的横向稳定性.为了描述时变纵向速度对汽车动力学特性的影响,首先建立了一个包含跟踪特性及横向动力学特性的速度依赖多胞体汽车模型,同时,为减少控制器设计保守性,考虑时变参数之间非独立变化关系,采用了梯形多胞体进行描述;然后通过矩阵变换,获得系统性能描述,并基于增益调度控制策略及两步法,设计了满足H_∞性能的速度依赖静态输出反馈控制器,并给出其中参数求取方法,所提方法在实际应用中简单易行;最后在两种不同的典型道路上进行试验验证,仿真结果表明,在车速时变的情况下,所提控制方法可以有效控制自主汽车完成路径跟踪任务.     

含变时滞输入的挠性航天器姿态复合控制

对含变时滞输入的挠性航天器姿态复合控制问题进行了研究,主要是通过设计一个时滞依赖的H_∞控制和干扰观测器（DOBC）相结合的复合分层控制结构,实现姿态角和姿态角速度的稳定控制.本文所提方法的优势为：1）对振动引起的干扰进行精确补偿,减少了干扰对控制效果的影响;2）设计了时滞依赖的状态控制器,降低了时滞对姿态的影响;3）在泛函求解过程中引入了时滞积分不等式分解系数,从而降低了设计的保守性.最后,通过数值仿真验证了本文设计的控制方法的有效性,并分析了时滞量及时滞积分不等式分解系数对闭环系统性能的影响.     

具有异步控制器的离散马尔可夫跳变Lur'e系统的稳定性和l2增益性能分析

本文研究了一类具有异步控制器的离散马尔可夫Lur''e跳变系统的稳定性及l₂增益性能.通过引入隐马尔可夫模型（HHM）来描述所设计的控制器和原始系统之间出现的异步现象.利用线性矩阵不等式（LMI）方法分析了闭环系统的稳定性和l₂增益性能.然后提出了一个充分条件使得闭环系统随机稳定,并使得从扰动到系统输出的l₂增益达到最小.同时,通过求解给定条件来设计一个由线性状态反馈和扇形有界非线性输出反馈组成的异步控制器.最后,给出了一个数值仿真例子来验证所提方法的有效性.     

A Quality Assurance Procedure and Evaluation of Rainfall Estimates for C-Band Polarimetric Radar

A mobile C-band dual polarimetric weather radar J type (PCDJ), which adopts simultaneous transmission and simultaneous reception (STSR) of horizontally and vertically polarized signals, was first developed in China in 2008. It was deployed in the radar observation plan in the South China Heavy Rainfall Experiment (SCHeREX) in the summer of 2008 and 2009, as well as in Tropical Western Pacific Ocean Observation Experiments and Research on the Predictability of High Impact Weather Events from 2008 to 2010 in China (TWPOR). Using the observation data collected in these experiments, the radar systematic error and its sources were analyzed in depth. Meanwhile an algorithm that can smooth differential propagation phase (Ф_DP) for estimating the high-resolution specific differential phase (K_DP) was developed. After attenuation correction of reflectivity in horizontal polarization (Z_H) and differential reflectivity (Z_DR) of PCDJ radar by means of K_DP, the data quality was improved significantly. Using quality-controlled radar data, quantitative rainfall estimation was performed, and the resutls were compared with rain-gauge measurements. A synthetic Z_H/K_DP-based method was analyzed. The results suggest that the synthetic method has the advantage over the traditional Z_H-based method when the rain rate is >5 mm h^-1. The more intensive the rain rates, the higher accuracy of the estimation.     

Temporal dynamics of CO2 fluxes and profiles over a Central European city

Summary In Summer 2002 eddy covariance flux measurements of CO₂ were performed over a dense urban surface. The month-long measurements were carried out in the framework of the Basel Urban Boundary Layer Experiment (BUBBLE). Two Li7500 open path analysers were installed at z/z_H = 1.0 and 2.2 above a street canyon with z_H the average building height of 14.6 m and z the height above street level. Additionally, profiles of CO₂ concentration were sampled at 10 heights from street level up to 2 z_H. The minimum and maximum of the average diurnal course of CO₂ concentration at 2 z_H were 362 and 423 ppmv in late afternoon and early morning, respectively. Daytime CO₂ concentrations were not correlated to local sources, e.g. the minimum occurred together with the maximum in traffic load. During night-time CO₂ is in general accumulated, except when inversion development is suppressed by frontal passages. CO₂ concentrations were always decreasing with height and correspondingly, the fluxes – on average – always directed upward. At z/z_H = 2.2 low values of about 3 μmol m⁻² s⁻¹ were measured during the second half of the night. During daytime average values reached up to 14 μmol m⁻² s⁻¹. The CO₂ fluxes are well correlated with the traffic load, with their maxima occurring together in late afternoon. Daytime minimum CO₂ concentrations fell below regional background values. Besides vertical mixing and entrainment, it is suggested that this is also due to advection of rural air with reduced CO₂ concentration. Comparison with other urban observations shows a large range of differences among urban sites in terms of both CO₂ fluxes and concentrations. Present affiliation: Swiss Federal Office for Meteorology and Climatology, MeteoSwiss, Zürich, Switzerland     

河北省双线偏振雷达数据质量分析和衰减订正

选取河北邢台X波段双线偏振全固态多普勒雷达观测到的典型降水过程资料,分析了偏振参量的数据质量及系统稳定性,用Φ_DP对Z_H和Z_DR进行了初步的衰减订正,并对订正结果进行了评估。结果表明,724XSP双偏振雷达初始相位Φ_DP(0)随仰角、方位的变化都是较为稳定的,波动较小。分析垂直扫描数据,发现Z_DR和CC能较好地反映降水粒子的实际情况。信噪比是影响偏振数据质量的重要因素,当信躁比大于15 dB时,Z_DR、CC随信噪比变化比较平稳,数据质量可信度较高。双偏振雷达反射率因子衰减订正后与S波段雷达的拟合效果更好,相关系数为0.78,订正后Z_DR-Z_H散点分布更接近散射模式计算出的理论结果,说明订正效果好。     

带网络攻击识别机制的传感器网络分布式滤波算法

研究了面向网络攻击的无线传感器网络的分布式目标估计问题.由于测量范围有限,网络中只有部分传感器能测量到目标,而且节点受到随机的攻击从而使得测量值被注入虚假信息.在此背景下,本文提出了基于攻击检测识别策略的改进分布式卡尔曼滤波算法.在该算法中,节点首先基于设计给出的攻击识别阈值来判断其是否受到攻击,生成识别因子;然后以估计误差协方差的迹最小为信息融合原则来设计一致性卡尔曼滤波算法,对处于监测域内的运动目标进行分布式状态估计.同时,分析了算法的收敛性,明确给出了网络估计误差均方有界的随机攻击概率的充分条件.最后用数值仿真验证了算法的有效性和优越性.     

一次江淮暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用WRF模式对2003年7月4-5日江淮地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析.结果表明:暴雨区处于高温高湿环境,高、低空急流的耦合和低层辐合以及高层辐散的配置有利于暴雨的产生发展.通过计算湿位涡还发现,ζ_MPV1高低层正负值区叠加的配置、ζ_MPV1<0及ζ_MPV2>0的演变,表明此次过程中不仅有对流不稳定能量存在,还有倾斜涡度的发展.ζ_MPV1和ζ_MPV2综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的增强.     

一类非线性Volterra积分不等式

本文简要讨论Gronwall不等式的研究进展,并给出关于如下的一类非线性Volterra积分不等式的一个结果：w(u(t))≤g(t))+∑_i=1ⁿ∫_αi(t0)^α_i(t)f_i(t,s)∏_j=1^mH_ij(u(s))G_ij(max_s-h≤ξ≤s u (ξ))ds.     

基于Logistic方法构建的中国降雪判定方法研究

基于中国区域逐日降雪、降水、气温、相对湿度、气压和风速等观测数据,构建了中国区域的Logistic降雪判定方法,并对该方法和当前广泛应用的其他降雪判定方法在中国区域的适用性展开对比研究。结果表明,单温度阈值法和S曲线法对[-3,4] ℃气温区间内的降雪模拟不确定性相对较大。比较而言,Logistic拟合的系列方法成功率更高,对中国不同区域降雪识别也更为稳健,尤其是对青藏高原地区降雪事件的识别效果明显优于其他方法。在Logistic方法中,温度和相对湿度对降雪判定起决定作用,而气压和风速的影响相对较小。Logistic湿球温度方案(LogT_w)和气温+相对湿度方案(LogT_aH_R)均能很好地再现降雪量的空间分布和年际变化特征,且相应偏差均小于其他方法;总体上,这两种方案对降雪量识别效果差别不大。因此,可使用LogT_w方案或LogT_aH_R方案对中国区域降雪事件进行判别,尤其是对模式中降雪事件的识别。     

暴雨发生前AIRS卫星资料适用性检验研究

利用AIRS卫星产品中的气温和水汽资料,计算出K指数(I_K)和沙氏指数(I_S)这两种大气不稳定指数。对暴雨发生前6 h左右这两种大气不稳定指数进行统计分析。统计结果表明:在暴雨发生前6 h左右,80%左右的暴雨发生在I_K >27.5℃或I_S <3℃的情况下。由于I_K的分布与暴雨发生的频率基本呈现出较为明显的递增变化,因此I_K与I_S相比能更好地反映暴雨天气的发生。为了更好地描述暴雨发生前的大气不稳定特征,将AIRS计算的I_K和I_S做了适当的结合,得到KS指数(I_KS)并将其运用到一次暴雨个例进行验证,从验证效果来看:暴雨发生的区域在6 h前基本都处在了I_KS较高的情况下,I_KS对暴雨具有一定的指示意义。通过对暴雨区域像元中AIRS反演的气温和水汽误差分析中可以得出:AIRS计算的I_K和I_S误差主要由AIRS在有效云量较高时850hPa高度上反演的气温以及700hPa和850hPa高度上反演的水汽的误差导致的。     

苏南两次回流天气过程形势特征和降水相态分析

利用常规观测资料、0.25°×0.25° FNL资料、微波辐射计资料和风廓线雷达资料，对发生在苏南的两次回流天气过程的环流特征、大气层结特征等进行分析。结果表明：高纬度地区500 hPa是两槽一脊的环流形势，近地面层持续受东北风影响，西南暖湿气流在底层冷垫上爬升，是回流降雪天气形势；从东北平原回流南下的冷空气湿度小，在降水中只起到了"冷垫"的作用。中低层西南暖湿气流差异导致两次降雪强度存在差异；近地面层的降温在雨和雪的区分判别上影响更大，统计2012—2022年初苏南地区8个降雪个例发现，苏南地区，满足T₈₅₀≤-4 ℃，T₉₂₅≤-3 ℃，T_{1 000}≤1 ℃，T_{2 m}≤2 ℃这样的温度阈值条件时开始雨转降雪；当1 515 gpm≤H_700-850≤1 575 gpm，1 289 gpm≤H_{850-1 000}≤1 317 gpm时，相态易由雨转雪。中低层西南气流、底层东北风的加强，2 000 m左右高度风场的转变，短波槽（或切变线）触发了不稳定能量的释放，导致降雪发生；当中低层西南气流减弱转为西北气流后，大气水汽含量降低，降雪结束。     

基于负μ传输线的电偶极子和环天线设计

负μ传输线是一种通过串联电容加载来获得等效负磁导率的人工电磁材料,利用其零传播常数的性质,可以设计具有无限大波长且谐振频率与尺寸无关的谐振器,从而实现天线的小型化和宽带化.本文以基于分段线结构的负μ传输线为例,分别设计了具有宽带特性的电偶极子和环天线.测试结果表明长度为107 mm（1.03λ₀@2.9 GHz）的电偶极子可获得的阻抗带宽约为1.4 GHz（2.2~3.6 GHz,48%）,并且该天线在工作带宽内具有稳定的E面方向图.直径为52 mm（0.5λ₀@2.9 GHz）的环天线可获得的阻抗带宽约为1 GHz（2.4~3.4 GHz,34%）,并且环上具有均匀的电流分布,从而具有磁偶极子的辐射特性.测试和仿真结果吻合较好.