谢菲尔德大学博士专业
对柔性结构的精确控制的需求比以往任何时候都更加迫切。无论是减轻下一代飞机的重量、确保摩天大楼的稳定性，还是提高机械系统的能源效率，先进的控制方法都是这些挑战的核心。有效的控制可以减轻振动、提高性能、提高能源效率、确保安全性、提高适应性并降低维护成本。
本博士项目旨在开发由偏微分方程 (PDE) 建模的柔性结构的创新控制策略。我们的目标是设计有限维控制器，这些控制器不仅易于实施，而且能够抵御现实世界的缺陷，包括系统干扰、测量噪声和通信延迟。挑战在于确保无限维系统在有限的计算、传感和驱动资源下实现所需的行为。为了应对这些理论和实践挑战，我们将采用先进的技术，例如模态分解、基于 Lyapunov 的分析、线性矩阵不等式和 H-无穷方法。
这项研究为何重要
航空航天工程：轻型飞机机翼的先进控制方法可以显著减轻飞机整体重量，有助于开发更可持续、更高效的航空技术。土木工程：用压电执行器改进传统的调谐质量阻尼器可以增强摩天大楼的稳定性，从而提高高层建筑的安全性和居住者的舒适度。机械工程：设计适应性强、节能的系统以最大限度地减少振动，不仅可以延长关键部件的使用寿命，还可以提高机械系统的整体性能和可靠性。项目目标系统识别。我们将首先构建柔性梁的物理模型，使用欧拉-伯努利梁方程并结合各种摩擦模型。您将使用物理装置进行实验，以识别基本系统参数、摩擦特性和执行器/传感器模型。此过程不仅为开发和改进新的控制策略奠定基础，还可以帮助您深入了解模型的准确性和行为。观测器设计。使用已确定的模型，您将开发一个包含压电传感器的有限维状态观测器。这将涉及应用模态分解和 H-infinity 滤波器设计方法来创建有效的观测器。将通过数值模拟和实验验证来评估观测器的性能。控制系统设计。该项目的一个关键挑战是开发一个强大的输出反馈控制器。我们将使用模态分解和 H-infinity 控制理论，辅以基于 Lyapunov 的分析，共同设计控制器和观察器。目标是确保所开发的方法实用且易于理解，从而为执业工程师提供可实施且可靠的控制器。验证和改进。通过对柔性梁进行全面的数值模拟和物理实验，可以验证所获得的理论见解。这些测试不仅可以改进您的控制策略，还可以为进一步的理论进步提供宝贵的反馈。该项目为您提供了一个独特的机会来提升您在系统识别和控制系统设计方面的专业知识。您将解决一个不仅与行业高度相关而且充满理论和实践挑战的问题。通过将严格的分析与动手实验相结合，您将有能力在工程领域产生重大影响。
如果您热衷于开发柔性结构的创新控制策略，我们鼓励您申请。如需进一步了解详情或有任何疑问，请联系下面的项目主管。
进一步阅读
A. Selivanov 和 E. Fridman，“改进的残余模式分离用于有限维控制的 PDE：应用于欧拉-伯努利梁”，arXiv:2308.05551，2023年。A. Selivanov、P. Wang 和 E. Fridman，“半线性热方程的保成本边界控制”，IEEE 控制系统快报，第 8 卷，第 898-903 页，2024 年。A. Selivanov 和 E. Fridman，“具有粘性摩擦和边界测量的波动方程的有限维边界控制”，IEEE 自动控制学报，2024 年。候选人要求必须具备微积分、线性代数和 ODE 方面的深厚数学背景。控制理论方面的经验是可取的，但不是强制性的——数学素养高的候选人可以快速填补可能的空缺。最重要的是，我们正在寻找对数学和基础研究充满热情的候选人。
学习环境谢菲尔德大学是罗素集团大学之一。它位于英国中部，紧邻峰区国家公园。英国博士学位的标准学制是 3.5 年。要了解有关谢菲尔德学生生活的更多信息，请访问https://www.sheffield.ac.uk/sheffield-guide。
申请流程鼓励非正式询问，详情请联系下面的 Anton Selivanov 博士。
申请人必须持有数学或工程学本科荣誉学位（二等或一等）或理学硕士学位（优秀或优异）。如果学位不是来自英语国家，申请人的雅思总成绩需要达到 6.5 分，每部分至少达到 6.0 分（或同等成绩）。
有关 EPSRC DLA 的详细信息及其申请方法，请参阅EPSRC DLA 网页。在 DLA 申请中，请确保输入项目标题中的代码。请勿申请标准学校博士学位。
该奖项将资助 3.5 年的全额（英国或海外）学费和 UKRI 津贴（目前为每年 19,237 英镑），以及 4,500 英镑的研究补助金以支持与该项目相关的费用。
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