脉动流诱发振动系统稳定性分析

建立了脉动流诱发振动转子密封系统的振动模型的一次近似方程,分析了系统的平衡点稳定性问题。从脉动流诱发振动的角度,建立转子密封系统的振动模型的一次近似方程为线性周期系数系统的方程。脉动流诱发振动转子密封系统的振动模型的稳定性判别,采用微分方程稳定性理论当中的线性周期系数系统的稳定性判据,讨论了系统的平衡点稳定性问题。研究表明,系统满足一定情况时能实现零解稳定性。     

机器人手指机构的渐进稳定性研究

研究了机器人灵活手指机构抓持物体时的渐进稳定性问题,重点分析了抓持阻抗与抓持几何的关系,导出了在一个抓持中势能、动能和耗散函数的表达式。在上述工作的基础上建立了系统的扰动方程。利用扰动方程对手指-物体系统进行模态分析,以进一步用来优化某些征量,获得良好的渐进稳定性。改善手指物体系统的渐进稳定性是本文首次提出的观点。     

非线性转子-机匣密封碰摩系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大．针对转子-机匣密封碰摩系统进行了研究．应用MuSzynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的转子-机匣碰摩系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的碰摩转子运动特性．着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对碰摩转子运动特性的影响．研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,气流激振力对碰摩转子的准周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性．为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了依据．     

计算机磁头/磁盘超薄气膜润滑稳定性

以任意拉森数的超薄气体润滑方程为基础,给出磁头刚体小扰动对空气轴承滑块 (ABS)气膜压强摄动方程。采用算子分裂法求解气膜压强和非结构三角网格的有限元法解压强摄动方程,得到气膜的刚度系数和阻尼系数矩阵。模态分析得到磁头气固耦合系统的固有频率,衰减率和振型。以Ω型磁头为例,分析了在不同气膜厚度和磁盘转速下的磁头稳定性。研究结果表明,磁头稳定性对气膜厚度很敏感,在小气膜厚度运行时,系统固有频率高,稳定性好;磁头升沉和纵倾运动的动力耦合,使磁头系统固有频率和衰减率降低,对稳定性不利;高转速的磁盘对磁头稳定性不利,但影响不大。     

被动隔振的非线性动力学研究

研究了由基础振动激励的被动隔振体的非线性振动特性和振动稳定性。考虑隔振系统的非线性刚度和隔振材料的非线性阻尼,建立了被动隔振体的非线性动力学方程;用谐波平衡法研究了其非线性振动特性,导出了频率响应方程;讨论了非线性因素的影响;分析了隔振体振动的稳定性,得出了稳定区和不稳定区的分界线方程。     

轴向柱塞变量泵斜盘小摆角的稳定性分析

以斜盘式轴向柱塞变量泵作为系统动力源的液压系统,由于节流损失较低,相较于阀控的液压系统具有良好的节能效果。其在斜盘小摆角工况下的工作稳定性是影响其应用的关键问题之一。根据轴向柱塞变量泵的变量原理,将变量泵稳定性转化为变量缸的稳定性分析。首先分析斜盘的受力情况,得出斜盘所受到的平衡力矩方程,从而得出变量缸的负载,再通过变量缸的流量方程与动力学方程推导变量缸的传递函数,最后运用灵敏度分析方法,分析出影响变量泵稳定性的关键因素,为后续优化轴向柱塞变量泵提供了理论基础。     

涵道式无人飞行器的动力学建模与运动稳定性分析

涵道式无人飞行器在起飞/着陆过程中,由于近地空间复杂气流等扰动的作用,极易产生钟摆振动、精度降低、失控坠落等运动失稳现象。针对求解动力学方程或Lyapunov直接法分析系统运动稳定性存在着方程难以求解及Lyapunov函数难以构建等问题,通过Lyapunov指数方法建立了飞行器结构参数与系统运动稳定性之间的量化关系,为指导系统的机械结构设计及控制系统优化,提高其系统的可靠性和稳定性提供参考。该方法与Lyapunov直接法相比,具有可构建性、计算过程简单等特点。     

非线性径向主动电磁轴承-转子系统的耦合动力学特性及稳定性

研究径向主动电磁轴承支承的不对称转子系统的动力行为及稳定性。转子模型中考虑了陀螺效应，结合分散PID(pmponional integral differential)控制器方程和转子运动方程，形成系统方程。将预估—校正机理和Newton-Raphson方法相结合，给出一种径向主动电磁轴承—转子系统线性失稳转速即Hopf分岔点所对应转速的计算方法。基于打靶法及将预估—校正机理和打靶法相结合形成的一种轨迹预测追踪的延续算法，研究系统非线性不平衡周期响应及稳定性边界。结合Floquet分岔理论研究随系统控制参数改变径向主动电磁轴承—转子系统周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

大间隙环流中复杂轴承-转子系统振动特性研究

基于Myklestad传递矩阵法建立了大间隙环流中动压滑动轴承-转子系统的运动方程，用迭代方法确定了轴承．转子系统的静态平衡工作点，采用数值方法分析轴承-转子系统的振动特性。数值计算结果表明：大间隙环流使轴承-转子系统的固有频率、阻尼临界转速和稳定性均发生了不同程度的变化。大间隙环流不仅与轴承．转子系统发生了动态固耦合，而且也发生了静态固耦合。     

反向回转双机驱动振动系统的自同步理论

利用异步电动机电压同步坐标系,得出电动机稳态运行时电磁转矩与转速的关系。运用动力学理论分析反向回转双机驱动振动系统的动力学特性,建立系统频率俘获的方程,得到实现频率俘获的条件及俘获频率和两偏心转子相位差的理论计算方程。利用非线性动力学理论,建立了频率俘获的稳定方程。利用Routh-Hurwitz准则获得系统稳定性条件。     

A new theorem on higher order derivatives of Lyapunov functions

The Lyapunov stability analysis method for nonlinear dynamic systems requires a non positive first derivative of the Lyapunov functions along the system’s trajectories. In this paper, a new method is developed to relax this requirement. A new sufficient condition is developed for the stability analysis of nonlinear systems, introducing some inequalities for higher order derivatives of the Lyapunov function. The differential inequalities can be considered as a new controllable canonical form linear time invariant system with negative inputs. The stability analysis of a given nonlinear system is then reduced to check if the characteristic equation for the new linear time invariant system is Hurwitz. Some examples are presented to establish the approach.     

非对称刚度转轴的参激共振和分叉分析

研究非对称刚度转轴的参激共振和分叉。用Hamilton原理导出运动微分方程 ,这是刚度系数周期性变化的参激振动方程 ,再用平均法求得平均方程 ,分叉响应方程和定常解。讨论了横截面的不对称性 ,外阻尼和非线性对幅频响应曲线的影响 ,最后用奇异性理论分析定常解的稳定性和分叉。     

凸轮传动系统改进设计与运动学仿真

压印滚筒转动平稳性是印刷机械的一个关键技术指标,共轭凸轮是印刷机主传动系统中的主要控制机构。为了提高转动平稳性,对一款印刷机中原有的余弦凸轮进行了改进设计,建立了满足五次多项式运动规律的凸轮轮廓曲线数模。应用Pro-E建立了印刷机的三维装配模型,然后在ADAMS中对改进前后的两种印刷机传动系统模型进行了运动学仿真,并以滚筒转动速度平稳性为目标,分析比较了两种模型的运动性能特点。     

Trajectory planning and base attitude restoration of dual-arm free-floating space robot by enhanced bidirectional approach

When free-floating space robots perform space tasks, the satellite base attitude is disturbed by the dynamic coupling. The disturbance of the base orientation may affect the communication between the space robot and the control center on earth. In this paper, the enhanced bidirectional approach is proposed to plan the manipulator trajectory and eliminate the final base attitude variation. A novel acceleration level state equation for the nonholonomic problem is proposed, and a new intermediate variable-based Lyapunov function is derived and solved for smooth joint trajectory and restorable base trajectories. In the method, the state equation is first proposed for dual-arm robots with and without end constraints, and the system stability is analyzed to obtain the system input. The input modification further increases the system stability and simplifies the calculation complexity. Simulations are carried out in the end, and the proposed method is validated in minimizing final base attitude change and trajectory smoothness. Moreover, the minute internal force during the coordinated operation and the considerable computing efficiency increases the feasibility of the method during space tasks.     

重力全平衡提升式升船机的自振特性和稳定性分析

研究包括承船厢、提升钢索、平衡重、承船厢中的水和船舶在内的重力全平衡钢索提升式升船机系统，讨论其自振特性和稳定性；将这一系统模型化为流固耦合系统，将承船厢中的水处理为理想流体，采用伽辽金有限元方法离散，将承船厢及船舶视为刚体，考虑水和承船厢、船舶、提升钢索的相互作用，建立考虑流固耦合的动力学方程。为了求解该方程，对非对称的质量和刚度矩阵进行对称化处理；通过求解特征值问题，得到升船机系统的自振特性，讨论平衡重质量、提升钢索吊点位置、承船厢中船舶等对系统自振特性的影响。利用自振频率为零时系统失稳的力学概念，讨论使系统失稳的临界吊点位置。     

高压往复动密封柱塞偏移微扰的稳定性分析

采用数值法对柱塞受偏心微扰时的稳定性进行了分析,推导了非定常工况的Reynolds方程,得到了偏心率与油膜侧向力的关系曲线。结果表明,在定常工况下偏心柱塞有良好的自对中性,并随偏心率的增加对中性能显著增强。柱塞在平衡位置受作偏心微扰时系统是稳定的。     

Output feedback boundary control of an axially moving system with input saturation constraint

This paper is concerned with boundary control for an axially moving belt system with high acceleration/deceleration subject to the input saturation constraint. The dynamics of belt system is expressed by a nonhomogeneous hyperbolic partial differential equation coupled with an ordinary differential equation. First, state feedback boundary control is designed for the case that the boundary states of the belt system can be measured. Subsequently, output feedback boundary control is developed when some of the system states can not be accurately obtained. The well-posedness and the uniformly bounded stability of the closed-loop system are achieved through rigorous mathematical analysis. In addition, high-gain observers are utilized to estimate those unmeasurable states, the auxiliary system is introduced to eliminate the constraint effects of the input saturation, and the disturbance observer is adopted to cope with unknown boundary disturbance. Finally, the control performance of the belt system is illustrated by carrying out numerical simulations.     

旋转机械耦合传动系统参激振动分析与控制

以一类旋转机械传动系统的扭振为研究对象,考虑轴系时变刚度变化和非线性摩擦阻尼力的影响,根据Lagrange原理建立了一类旋转机械传动系统的耦合非线性动力学方程,利用多尺度方法推导出了系统的平均方程,并根据Hopf分岔理论给出了系统发生Hopf分岔的充要条件及周期运动稳定性的判别方法,分析了参数共振和内共振条件下系统的分岔特性。为抑制传动系统因亚临界Hopf分岔引起的失稳振荡,引入非线性反馈控制,对系统的Hopf分岔点进行转移并控制周期运动的稳定性和幅值。研究结果为非线性旋转机械参激振动的分析及控制提供了有效方法。     

路灯维修机器人的动态逆自适应控制

为了稳定实现对路灯维修机器人系统的控制,应用了人工神经模糊动态控制原理及其控制器的设计方法,建立了路灯维修机器人的动力学方程,给出了神经模糊系统的学习算法,并进行了系统的稳定性分析,解决了路灯维修机器人的慢动力学及机器人慢子系统的逆自适应控制问题.     

200 MW汽轮发电机组转子-轴承系统非线性稳定性研究

将一种降维计算方法应用到大型转子-轴承系统非线性稳定性分析中,提出将计算得到的转子发生油膜振 荡的转速作为判断系统非线性稳定性的准则。针对200 MW汽轮发电机组多跨转子-轴承系统建立了具有608自 由度的非线性振动方程,基于固定界面模态综合法对其降维,使其自由度数降到30,然后采用Newmark逐步积 分法对降维后的系统振动方程进行数值计算,在保证精度的前提下,显著提高了计算分析的效率。利用该降维计 算方法模拟出了油膜振荡现象的典型特征和发生油膜振荡的转速,并着重计算分析了发电机转子前轴承轴颈的失 稳转速随转子的偏心距、轴承长径比、间隙比和润滑油粘度的变化规律,研究结果为定性分析200 MW汽轮发电 机组机转子-轴承系统的稳定性提供了理论依据。