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具有对称初始数据的二维反应扩散方程的边界镇定
  • ISSN号:0254-4156
  • 期刊名称:自动化学报
  • 时间:2015.1
  • 页码:209-214
  • 分类:TP[自动化与计算机技术]
  • 作者机构:[1]东华大学信息科学与技术学院,上海201620, [2]东华大学数字化纺织服装技术教育部工程研究中心,上海201620
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(61134009),国家自然科学基金(61104154); 中央高校基本科研业务费专项资金资助
  • 相关项目:基因-环境网络模型构建和应用平台研究
作者: 齐洁|齐金鹏|
中文摘要:

研究了二维圆盘上具有对称初始数据的反应扩散方程的边界控制.由于初始条件和边界条件关于圆心旋转对称,系统可以转化为等价的极坐标系下的一维抛物方程.此时,极点的奇异性成为了控制器设计中的难点.本文设计了一系列方程变换,消除了核函数方程中极点奇异性的影响,将其转化为修正的Bessel方程,求出了显式的核函数表达式和精确的边界反馈控制律,扩展了偏微分方程的backstepping方法.系统的收敛速度可通过改变控制器中的一个参数来调节.然后用Lyapunov函数法证明了闭环系统在H1范数下指数稳定,表明了系统对初值的连续依赖.最后用数值仿真验证了方法的有效性。

英文摘要:

This paper designs a boundary controller for a 2-D reaction-diffusion equation with symmetrical initial data. The system can be transformed to an equivalent 1-D parabolic equation in the polar coordinates due to the circle rotationally symmetric initial and boundary conditions. The singularity of the pole brings a great challenge to the design. This paper designs a series function transformations to destroy the impact of the singularity of the pole on the kernel function. Finally, the kernel function is transformed to a modified Bessel function, which produces an explicit kernel as well as an explicit boundary control law. The design process expands the existing backstepping methods for partial differential equations. Also, the convergence rate can be changed by adjusting a parameter in the controller.The exponential stability in H1 norm is proved, which implies that the system is continuous in terms of the initial conditions.The effectiveness of the method is illustrated with numerical simulations.

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期刊信息
  • 《自动化学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国自动化学会 中国科学院自动化研究所
  • 主编:王飞跃
  • 地址:北京东黄城根北街16号
  • 邮编:100717
  • 邮箱:aas@ia.ac.cn
  • 电话:010-64019820
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4156
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2109/TP
  • 邮发代号:2-180
  • 获奖情况:
  • 1997年获全国优秀期刊奖,1985、1990、1996、2000年获中国科学院优秀期刊二等奖,2002年获国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27550