BRST quantization and canonical Ward identity of the supersymmetric electromagnetic interaction system

According to the method of path integral quantization for the canonical constrained system in Becchi-Rouet-Stora-Tyutin scheme, the supersymmetric electromagnetic interaction system was quantized. Both the Hamiltonian of the supersymmetric electromagnetic interaction system in phase space and the quantization procedure were simplified. The BRST generator was constructed, and the BRST transformations of supersymmetric fields were gotten; the effective action was calculated, and the generating functional for the Green function was achieved; also, the gauge generator was constructed, and the gauge transformation of the system was obtained. Finally, the Ward-Takahashi identities based on the canonical Noether theorem were calculated, and two relations between proper vertices and propagators were obtained.

DBHF approach and thermodynamic consistency for nuclear matter calculations

Within the framework of Dirac Brueckner-Hartree-Fock (DBHF) approach, we calculate the energy per nucleon, the pressure, the nucleon self-energy, and the single-nucleon energy in the nuclear matter by adopting two different covariant representations for T-matrix. We mainly investigate the influence of different covariant representations on the satisfiable extent of the Hugenholtz-Van Hove (HVH) theorem in the nuclear medium in the framework of DBHF. By adopting the two different covariant representations of T-matrix, the predicted nucleon self-energy shows a quite different momentum and density dependence. Different covariant representations affect remarkably the satisfiable extent of the HVH theorem. By adopting the complete pseudo-vector representation of the T-matrix, HVH theorem is largely violated, which is in agreement with the result in the non-relativistic Brueckner-Hartree-Fock approach and reflects the importance of ground state correlations for single nucleon properties in nuclear medium, whereas by using the pseudoscalar representation, the ground state correlation cannot be shown. It indicates that the complete pseudo-vector presentation is more feasible than the pseudo-scalar one.

Unified expressions of all integral variational principles

In terms of the quantitative causal principle, this paper obtains a general variational principle, gives unified expressions of the general, Hamilton, Voss, Holder, Maupertuis-Lagrange variational principles of integral style, the invariant quantities of the general, Voss, Holder, Maupertuis-Lagrange variational principles are given, finally the Noether conservation charges of the general, Voss, Holder, Maupertuis-Lagrange variational principles axe deduced, and the intrinsic relations among the invariant quantities and the Noether conservation charges of all the integral variational principles axe achieved.

高级加密标准AES-192的7轮不可能差分分析

结合密钥扩展算法和划分子集的方法,提出7轮AES-192的不可能差分分析方法.首先估算猜测初始轮的错误密钥的最小概率;然后计算所需的明密文对的数量并选择明密文对,计算密文对的差分,猜测特殊的密钥字节对其进行不可能差分攻击.该攻击需要278选择明文,记忆存储空间为2129分组,以及约2155的7轮AES-192加密.与目前现有的结果相比,该攻击需要更少的选择明文数和较低的时间复杂度.

33轮SHACAL-2的差分非线性攻击

利用SHACAL-2的一个17轮差分非线性区分器,结合被猜测子密钥空间分割的方法和快速傅立叶变换,提出了一种攻击33轮SHACAL-2的新方法.该方法攻击33轮SHACAL-2需要244的选择明文、2496.6的33轮SHACAL-2加密和2502次算术运算,攻击成功概率为99%.与已有的结果相比较,新攻击有效地提高了单密钥下SHACAL-2的攻击轮数.

基于进化计算的航天器轨道机动优化方法

轨道机动是航天器执行空间任务的基础，对轨道机动进行优化设计非常重要。 近年来，小推力发动机技术不断成熟，由于小推力发动机具有高比冲、低成本的优点，逐渐被用于轨道机动系统中。小推力轨道机动与常规轨道机动的不同在于小推力情况下，航天器变轨时间长，推力作用时间长，这使小推力轨道机动的优化设计极为困难。因此，小推力轨道机动优化成为航天器轨道机动优化领域的难点和热点，吸引了大批学者的关注和研究。本文对基于进化算法的小推力轨道转移时间-能量优化方法进行了研究。 由于进化算法属于一种参数优化方法，不能直接用于求解泛函形式表示的轨道转移优化问题。因此，本文引入并改进了一种基于Lyapunov反馈控制律的小推力转移轨道设计方法，使用该方法将小推力轨道转移最优控制问题转换成适合进化算法求解的多目标优化问题。 为了求解转换后的多目标优化问题，提出了一种 支配混合多目标进化算法。该算法使用基于 支配概念的选择算子，在保持群体多样性的同时，避免了许多多目标进化算法存在的退化现象。同时，为了改进算法局部搜索能力，将局部搜索方法与算法结合，构造出串行混合算法结构。 数值实验证明，本文提出的方法能够有效求解小推力轨道转移时间-能量优化问题。

Local similarity in organic crystals and the non-uniqueness of X-ray powder patterns

Two new concepts for molecular solids, 'local similarity' and 'boundary-preserving isometry', are defined mathematically and a theorem which relates these concepts is formulated. 'Locally similar' solids possess an identical short-range structure and a 'boundary-preserving isometry' is a new mathematical operation on a finite region of a solid that transforms mathematically a given solid to a locally similar one. It is shown further that the existence of such a 'boundary-preserving isometry' in a given solid has infinitely many 'locally similar' solids as a consequence. Chemical implications, referring to the similarity of X-ray powder patterns and patent registration, are discussed as well. These theoretical concepts, which are first introduced in a schematic manner, are proved to exist in nature by the elucidation of the crystal structure of some diketopyrrolopyrrole (DPP) derivatives with surprisingly similar powder patterns. Although the available powder patterns were not indexable, the underlying crystals could be elucidated by using the new technique of ab initio prediction of possible polymorphs and a subsequent Rietveld refinement. Further ab initio packing calculations on other molecules reveal that 'local crystal similarity' is not restricted to DPP derivatives and should also be exhibited by other molecules such as quinacridones. The 'boundary-preserving isometry' is presented as a predictive tool for crystal engineering purposes and attempts to detect it in crystals of the Cambridge Structural Database (CSD) are reported.

网络控制系统稳定性的图理论

针对具有有界时延和数据包丢失的网络控制系统,提出了一种新的稳定性判据.基于Lyapunov方法和图论理论,给出非线性离散和连续网络控制系统渐近稳定的充分条件,获得保持这两类系统稳定的最大允许时延界,得到控制器设计方法.并且,利用区间矩阵的谱特征,给出网络控制系统区间稳定的充分条件.设计算法,获得比例积分反馈控制器增益.算例表明所提方法的有效性。

广义预测控制方法在网络遥操作机器人系统中的应用

Internet网络的时变时延及网络数据丢包严重影响了遥操作机器人系统的操作性能,甚至造成系统不稳定。为了解决这一问题,提出一种新的基于Internet的遥操作机器人系统控制结构。通过在主端对给定信息加入时间标签获得过去的系统回路时延,采用多元线性回归算法,预测下一时刻系统回路时延,然后在从端设计一个广义预测控制器控制远端机器人,从而改善时变时延对系统性能的影响。应用广义预测控制器产生的冗余控制信息,降低了网络数据丢包对系统的影响。最后根据预测控制稳定性定理,推导出系统的稳定性条件。仿真试验结果表明,该方法能有效解决时变时延以及网络数据丢包引起的性能下降问题。

基于介电泳的电极阵列电场仿真研究

介电泳方法被广泛地应用于微纳颗粒的分离和操纵中,实现介电泳操作的关键是设计满足所需电场分布的电极阵列。针对目前在微电极阵列设计中尚缺乏简单有效的电场解析方法的现状,提出一种基于格林公式的电极阵列电场的解析方法。首先介绍了传统介电泳和行波介电泳的概念和计算模型,分析了介电泳过程与电极上所施加的交变电压的频率和幅度的关系,然后在确立电极电势的边界条件的基础上,采用基于格林公式的电场解析方法,建立了非均匀电场的解析模型,得出不同条件下的电极阵列电场分布的仿真结果,最后利用FEMLAB有限元仿真软件对解析模型进行了对比仿真,验证了该解析模型的可行性。基于格林公式的电场解析求解方法能够有效地提高电极阵列设计中的针对性以及缩短电极设计的时间。

互联网上机器人的遥控理论与方法综述

给出了系统的研究模型,指出系统控制和设计必须考虑的3个关键问题:稳定性、透明性和时延处理.阐述了4个主要的稳定性分析方法:Lyapunov稳定性、输入输出稳定性、无源稳定性和基于事件的稳定性,总结了这些方法的优势和局限性.接着,给出了几种主要的控制策略,指出了现有控制方法的优缺点.最后,提出了进一步的主要研究方向.

仿射非线性系统的广义逐点最小范数控制

在Freeman的逐点最小范数控制器的基础上,提出了一种新的非线性控制器设计框架-广义逐点最小范数控制器,并证明了其连续性.通过一个引导函数,新的控制器可以和其他的控制器设计策略结合,从而大大提高了控制器设计的灵活性.另外,给出了新方法的两个应用:改善局部线性化控制器稳定域较小的缺陷;及和其它控制器设计方法结合,使之能够简单有效地处理具有输入约束的系统.

多移动机器人主—从编队控制研究

多机器人编队控制是多移动机器人自主协调控制领域中的关键技术。这篇论文在基于局部测量和局部控制的框架下，研究具有主—从跟踪结构的移动机器人编队系统的建模和控制问题。论文的主要研究内容可分为如下三个方面：针对一阶运动学和二阶运动学模型的编队控制器设计；将基于运动学的编队控制器与基于从机器人动力学的载体控制器相结合；将队形反馈信息融入主机器人的轨迹跟踪控制器，给出了主机器人的协调编队控制器的设计。具体内容可概括为如下几个方面：（1）以主—从机器人编队中从机器人的固联视觉传感器的观察角度出发，用视觉等效相对速度建立了主—从机器人编队系统的运动学模型。同时，在该模型中考虑了由视觉传感器时间延迟所导致的模型误差对编队系统的影响。在基于该运动学模型的编队控制器的设计过程中结合了基于从机器人载体的动力学的速度控制器。这种基于编队运动学和机器人本体动力学相结合的控制方法，避免了以往文献中速度跟踪响应无限快的假设。使得对编队控制系统的分析和设计更趋于实际。用Lyapunov稳定性理论证明了主—从机器人之间的编队跟踪误差和从机器人载体的速度跟踪误差都可以收敛到零--整体系统的渐进稳定性。（2）结合上述编队控制律，提出了一种编队系统中从机器人主动避障的方法，该方法能够令从机器人在避开动态障碍物的同时，与主机器人保持期望的相对距离或相对方位。这种方法的实质是由主机器人来引导从机器人的避障过程，主—从机器人之间通过相互协作来完成避障任务。这就使得从机器人即使在避障的过程中也能够与主机器人保持部分的协作。这样，当避障过程结束之后，主—从机器人之间可以迅速的恢复队形。（3）导出了一种新的基于相对运动学的主—从跟踪系统的二阶运动学模型。利用这个运动学模型，我们设计了一个由反馈线性化控制器和一个滑模控制器组成的复合控制器，来实现机器人主—从跟踪系统的控制。运用Lyapunov理论证明了所设计的队形控制器能够镇定包括内部动力学系统在内的整个主—从跟踪系统。同时，该控制器使得队形跟踪系统对主机器人的绝对加速度具有鲁棒性。此外，在前述控制器的基础上，我们设计了一个自适应队形控制器来处理主—从跟踪系统中存在的参数不确定性。（4）将上述基于二阶运动学的编队控制方法与从机器人的载体动力学控制系统相结合，给出了将编队运动学与载体动力学相结合的编队控制器设计方法。同时，针对载体动力学模型中含有参数不确定性的情况，设计了基于自适应控制方法的编队控制器。同时，利用Lyapunov理论给出了保证整体系统稳定性的条件。（5）基于主—从编队系统的二阶运动学模型，将队形反馈信息引入主机器人的轨迹跟踪控制器中，形成了主—从机器人协调编队的辅助控制律。该辅助控制律所对应的虚拟协调力通过主机器人的动力学系统形成了真实的协作控制力。该控制器与前一章中的从机器人的鲁棒编队跟踪控制器共同形成了主—从编队系统的协调控制器。应用Lyapunov理论给出了在主—从机器人分别采用协调编队控制器的作用下所形成的闭环系统的稳定性条件。进一步地，我们将主机器人的面向轨迹跟踪任务的协调控制器转换为面向路径跟踪任务的协调控制器。分别利用了基于MATLAB的仿真平台和实际的多移动机器人系统，验证了以上各方法的有效性。