热连轧机辊系非线性水平振动特性

考虑热连轧机振动时非线性阻尼、非线性刚度、轧机结构及轧制力的动态变化对轧机水平颤振的影响,建立轧机辊系非线性水平振动模型。应用多尺度法求解了系统的幅频特性方程,分析了不同轧制参数变化时对轧机水平振动幅频特性的影响,研究表明,可以通过减小阻尼、外扰力来降低轧机水平振动幅值,通过减小非线性刚度,增大非线性阻尼来缩小轧机水平振动区域。同时运用奇异性理论讨论了系统在非自治情况下的分岔特性,得到了系统的转迁集和分岔拓扑结构,给出了系统发生振动的临界条件。以上研究结果为抑制和控制轧机非线性水平振动系统提供了理论参考和借鉴。     

板料冲压成形CAD数字化分析基本理论

板料成形过程是涉及几何非线性、材料非线性和边界条件非线性等的多重非线性问题。介绍了板料冲压成形CAD数字化分析所涉及到的基本理论——非线性弹塑性材料的本构关系、板壳成形单元模型、接触问题、有限元方程及求解。     

油气悬架非线性阻尼模型的统计线性化分析

车辆油气悬架具有刚度非线性、阻尼非线性和摩擦非线性等特性。本文利用随机振动理论对油气悬架的非线性阻尼模型进行了统计线性分析，得到了统计意义下的油气悬架的阻尼线性化模型。     

液压伺服系统的非线性优化设计

本文分析了传统的液压伺服系统线性优化设计理论所存在的问题，在此基础上基于非线性系统的几何理论和 ＩＴＡＥ最优设计准则提出了液压伺服系统的非线性优化设计方法。     

考虑多种非线性因素的主动悬架系统最优控制

主动悬架系统中非线性因素直接影响车辆行驶平顺性和操纵稳定性。考虑弹簧、阻尼器和轮胎等多种非线性因素,建立1/4车体非线性主动悬架系统动力学模型,并将其转换成一种仿射非线性系统。应用微分几何理论,对非线性动力学模型进行线性化处理,得到主动悬架系统作动器的控制律,再采用最优控制方法获得系统的最优反馈增益。通过MATLAB软件仿真研究非线性因素对悬架系统的影响,分析基于微分几何理论的最优控制器对非线性主动悬架的控制效果。结果表明:非线性参数c_2、ε和k_(tt)导致系统出现较严重的分岔现象,降低系统的稳定性;所设计的控制器能够有效改善主动悬架系统的响应特性,减少非线性因素对系统的不良影响。研究结论可为非线性主动悬架系统的研究提供一定的理论参考。     

阀控缸的非线性建模和分析

通过研究阀控缸的特性,建立了阀控缸非线性模型,并对其进行了仿真.在此基础上,运用非线性控制理论对其进行分析,采用输入一输出的精确线性化对其进行了局部反馈线性化,获得了它的线性化模型,为系统适用线性控制理论奠定了基础.     

各向异性支撑的单元盘转子系统的不平衡响应研究

转子各向同性的理论无法解释许多不平衡相关的振动现象,基于转子系统中刚度和阻尼各向异性的特点,建立了具有非线性刚度的转子系统动力学模型。分别研究了在忽略和考虑非线性刚度系数的情况下不平衡响应的变化规律。结果表明:对于线性模型,不同的不平衡量下其不平衡响应为一组同心椭圆,椭圆的初始相位角随偏心角度变化;对于非线性模型,不平衡响应椭圆的方位角和离心率随着不平衡量的变化而改变,表现出较强的非线性。该结论为全矢动平衡的应用提供了理论基础。     

冷连轧机辊系非线性耦合振动特性分析

考虑冷连轧机辊系振动时,垂直和水平两个方向的轧制力相互影响且处于动态变化,因此引入了动态轧制力这一概念。同时,考虑到轧机辊系间的非线性阻尼、非线性刚度以及外激励,建立了冷连轧机辊系非线性耦合振动模型。利用多尺度法求解了耦合振动系统的幅频响应,研究结果表明,非线性高次项刚度和外激励对轧机耦合系统的振幅影响明显,均出现了两个共振区域,且伴随着跳跃现象。进一步运用奇异性理论得到了系统的静态分岔方程,发现可以通过改变开折参数来预测和控制非线性耦合系统的动力学行为。最后,运用非线性理论分析并验证了系统的混沌特性,给出了发生混沌行为的临界点,从而减小和避免轧机辊系非线性耦合系统发生共振。     

液压伺服系统的非线性控制

本文分析了影响液压伺服系统性能的非线性因素和用线性系统理论控制液压伺服系统所存在的问题，提出了液压伺服系统的非线性控制方法。     

矿震系统的胞映射突变预测模型

针对传统矿震预测理论和方法存在的问题及矿震本身的非线性动力学特征 ,基于胞映射理论和突变理论提出了“矿震系统的胞映射突变预测模型”。该模型既考虑了矿震系统的非线性动力学本质 ,又利用胞映射理论消除了初值的随机性和矿震系统本身的内在随机性对预测结果的影响。分析实例表明 ,该模型可以更精确而客观地识别和预测矿震演化过程中的突变行为。     

基于李雅普诺夫理论的电液伺服系统非线性位置控制研究

电液伺服系统存在高度非线性及参数时变等问题,同时由于其多学科性质导致精确模型的建立比较困难。针对电液伺服系统非线性位置控制问题,采用基于非线性系统的李雅普诺夫理论的控制器实现电液伺服系统的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造了伺服阀以及液压执行器的动力学方程,建立电液伺服系统简化数学模型。基于非线性系统的李雅普诺夫理论,利用积分反演法设计了电液伺服系统控制器。采用MATLAB软件对电液伺服系统进行仿真,并与传统PID控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:采用所设计的控制器,电液伺服系统对阶跃和正弦信号的跟踪性能较优,所需控制电压减少50%左右,跟踪误差也大大减少。     

气液联控伺服系统的滑模位置控制研究

提出了基于PWM控制气液联控位置系统的建模方法,应用非线性平均方法建立了PWM气压伺服系统的数学模型,不仅解决了开关的不连续性问题,还把原来不连续的非仿射输入形式变成一个等效具有可控规范型的非线性仿射输入形式。然后运用滑动模态变结构理论中的经典非线性设计方法,设计了三阶滑模面变结构控制器。对固定阻尼式气液联控系统进行了位置控制仿真实验。实验结果表明,滑模变结构控制使得系统快速性能比较好。     

基于精确线性化的液压伺服系统滑模控制

本文基于非线性系统的微分几何理论和滑模控制方法提出了液压伺服系统的精确线性化滑模控制律,仿真表明该方法有较好的控制特性。     

基于优化非线性控制的液压制动系统压力跟踪仿真研究

为提高车辆制动过程中控制系统的响应速度,设计车辆液压制动非线性PID控制优化系统,并对制动压力跟踪效果进行仿真。给出车辆液压制动系统平面图,分析车辆行驶和制动过程中液压系统的工作原理。采用数学模型对车辆液压制动系统进行简化,针对输入的不确定性设计了非线性PID控制系统。采用遗传算法对非线性PID控制系统进行优化,给出了液压制动非线性PID控制系统的优化流程。在不同初始状态和不同压力信号条件下,采用MATLAB软件对制动压力跟踪误差进行仿真,并与优化前的仿真结果进行对比和分析。结果表明:在非线性PID控制系统中,液压制动压力跟踪误差较大,控制参数调整速度较慢;在遗传算法优化后的非线性PID控制系统中,液压制动压力跟踪误差较小,控制参数调整速度较快。采用遗传算法优化非线性PID控制系统,可以提高整个系统的反应速度,获得良好的制动效果。     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

非线性模型在液压伺服系统典型故障诊断中的应用

根据故障诊断系统的特点,采用非线性理论对液压伺服系统进行了故障诊断研究.建立了液压伺服系统的非线性数学模型,仿真计算了液压缸连杆速度曲线、压力曲线和阀芯位移曲线,并成功诊断了液压伺服系统的失压故障和混入气、水后所产生的故障.     

一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器设计

为实现对车辆制动过程进行快速且稳定的控制,设计一种用于电液防抱死制动系统的显式非线性模型预测控制器。通过对电液防抱死制动系统进行分析,明确电液防抱死制动系统的工作过程。在考虑系统参数的基础上,设计显式非线性模型预测控制器。将显式非线性模型预测控制器融入到电液防抱死制动控制系统中,以计算调节扭矩。同时利用状态预测器和缓冲器补偿电液防抱死制动系统的死区时间,从而提高制动过程的效率及稳定性,解决电液防抱死制动系统的非线性最优控制问题。实验结果表明:与逻辑门限控制方法相比,该显式非线性模型预测控制器对车辆进行制动控制时,具有更好的实时性和稳定性。     

液压缸运行动态特性的关联维数分析

液压缸运行过程是典型的非线性动态过程。本文用研究非线性动力学系统有效方法之一的混沌理论的相空间重构和关联维数的理论与方法,对液压缸运行的混沌动态时间序列信号进行分析,结果表明：关联维数的大小可以反映液压缸运行过程中不同区段的稳定程度;关联维数的全程变化趋势可以反映液压缸运行过程中非线性弹簧的变化特征;关联维数的最大差值与平均值之比值可以用来判断液压缸是否存在爬行现象。     

基于Hammerstein模型的液压挖掘机非线性预测控制模型

液压挖掘机系统模型结构复杂,计算繁琐且分析耗时,无法满足高效操作的需求。对此,针对挖掘机模型跟踪性能较差的问题,采用Hammerstein模型,实现液压挖掘机的预测控制。通过液压挖掘机系统结构的理论推导,对复杂的液压挖掘机模型进行简化,建立具有Hammerstein结构的液压挖掘机非线性模型。结合序列二次规划算法对该非线性模型进行求解,实现对液压挖掘机非线性模型的预测控制。在MATLAB/Simulink环境下对回转装置、动臂、斗杆和铲斗的控制进行仿真和分析。结果表明：回转装置、动臂、斗杆和铲斗实际位置与预期位置存在较小偏差,且先导压力没有出现过于频繁的冲击,气缸压力波动幅度较小。该液压挖掘机非线性预测控制模型有良好的跟踪性能和较高的控制稳定性。