一个粘弹性振子的动力学与控制

本文详细分析了一个具有粘弹性项的非线性振子的动力学与控制.首先研究了系统平衡点的稳定性,表明系统存在复杂的无界动力学行为.然后引入时滞速度反馈对这个不稳定系统进行控制.研究结果表明速度反馈控制能镇定此不稳定的粘弹性系统.适当的选择控制增益和控制时滞,控制系统有稳定的平衡点,由Hopf分岔产生的周期解,拟周期解,并能展现出复杂的混沌解.数值模拟验证了结论的正确性.     

1:1内共振环形桁架天线的稳定性分析

复杂的太空环境易导致环形桁架天线产生大幅非线性振动,严重影响天线的稳定性和结构性能.在大幅的非线性振动中不同模态之间的能量可以相互传递和转换,将引起天线产生内振动.因此内共振在天线的大幅振动中起着重要的作用.本文所研究的环形桁架天线被简化成等效圆柱壳模型,建立其非线性动力学方程.根据有限元模态分析,得出环形桁架天线第四阶模态和第五阶模态的振动频率接近1:1.所以本文利用理论分析和数值计算研究1:1内共振情形下环形桁架天线的局部动力学性质.即系统受到小扰动后平衡点的稳定性.详细研究了两种不同形式下的平衡点的稳定性,即系统特征根为双零和两个负数时的稳定性以及系统特征根为双零和一对纯虚复数时的稳定性.利用中心流形理论、非线性变换、Routh-Hurwitz判据得到平衡点的稳定区域、不稳定区域和临界分岔曲线.最后通过数值模拟验证理论分析.     

横向液货补给索道-软管的强迫振动数值分析

考虑索道倾斜角度、鞍座位置、索道跨距等因素影响,对舰船横向液货补给索道-软管动力学问题进行研究.基于静力学原理得到各鞍座位置索道及软管受力情况,进而将横向液货补给系统索道-软管动力学问题简化为具有多个集中质量索道系统的动力学问题.基于Galerkin原理,对偏微分动力学模型进行高阶模态截断,并对典型工况下系统动力学特性进行分析.研究表明,系统存在周期、混沌等典型复杂动力学特性.重点分析了索道跨距、阻尼等对系统动力学特性的影响.     

一种球形移动机器人爬坡运动的自适应滑模控制

针对一种球形机器人爬坡运动的位置控制问题,提出了一种自适应滑模控制方法.基于对实际系统的合理简化,利用拉格朗日方法建立了球形机器人爬坡运动的动力学模型,并将动力学模型表示为状态空间形式.基于系统的状态空间模型,将整个系统划分为两个子系统,并分别定义各子系统的滑动面.将其中一个子系统的滑动面引入到另一个子系统的控制设计中,采用李亚普诺夫稳定性理论设计了滑模控制律,并通过自适应律在线调节其切换增益.从理论上分析了闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真和样机实验验证了所提控制方法的有效性.     

车辆系统的非线性行驶动力学响应

深入研究车辆在粗糙路面行驶而激励引起的非线性振动响应,对揭示复杂动态响应机理和提升动力学性能具有重要的理论意义与工程价值.首先,本文利用运动非线性机制,建立质心垂向平移和绕质心俯仰的两自由度车辆系统的力学模型,利用拉格朗日方程导出系统的非线性运动微分方程,分析自由振动系统的非线性回复力、势能曲线特性及平衡点稳定性.其次,针对自由振动系统,分析线性近似系统的频率比随参数的变化规律,又利用谐波平衡法分析非线性近似系统的幅频曲线特性.最后,针对强迫振动系统,利用数值方法得到系统的阻尼、路面波长及波幅对幅频响应曲线的影响规律.结果表明,新型车辆模型具有复杂非线性动力学特性,为行驶车辆系统提供参数设计和揭示振动机理提供理论参考.     

基于高频信号注入SPMSM无位置传感器控制系统

针对面贴式永磁同步电机(SPMSM),在高频信号注入无位置传感器运行控制中的系统不稳定因素及位置估计误差,研究一种改进的调制方法及位置补偿控制方法.在分析高频信号注入法的基础上,深入分析了信号调制中滤波器的相位偏移对系统稳定性的影响,以及电机高频模型不精确导致的位置估计误差.通过在Matlab/Simulink中搭建模型系统仿真和在dSPACE系统仿真平台实验的方法对控制系统进行设计验证.仿真及实验结果表明了带有改进的调制方法及位置补偿方法的控制系统具有良好稳定性及位置误差补偿效果.     

一类互联机器人系统的鲁棒分散跟踪控制

研究互联机器人系统在受到模型不确定性和外部干扰情况下的鲁棒轨迹跟踪问题.针对系统中存在的不确定动力学问题,在不确定项的连续界函数已知的情况下,基于Lyapunov设计方法提出一种鲁棒分散控制器的设计方法,实现互联机器人系统位置和速度的渐近跟踪.仿真算例表明了该方法的有效性.     

一类具有时滞和非线性发生率的SIRS传染病模型稳定性与Hopf分岔分析

研究了一类具有时滞及非线性特性发生率的SIRS传染病模型,首先利用特征值理论分析了无病平衡点和地方病平衡点的局部稳定性;并以时滞τ作为分岔参数,分析了模型的Hopf分岔行为,运用中心流形定理和规范型理论给出了分岔方向及分岔周期解稳定性的计算公式;最后,数值模拟验证了理论分析结果.     

柔性臂动力学模型中单杆的质量—弹性杆简化模型的讨论

多自由度串联柔性臂是强非线性系统 ,动力学模型往往很复杂 .这样的动力学模型对控制系统很难提供有效的设计依据 .因此系统模型降阶问题是柔性臂研究的热点问题 [1～ 3] .模态展开法是模型降阶中常采用的方法 .模态的求解及截断问题较复杂 .本文针对特定构型的柔性臂提出了一种简化的集中质量 -弹性杆动力学建模方法 ,并与模态展开法进行了比较 .结果表明 ,在类似的结构中这种方法有很好的精度     

具时滞脉冲细胞神经网络的全局指数稳定性

研究了一类新的具有脉冲的时滞细胞神经网络系统模型,引入了一类新的脉冲条件,在不假设激励函数的有界性、单调性和光滑性的条件下,得到了系统平衡点的存在性、唯一性及全局指数稳定性的一些新的充分条件,并得到了指数收敛速率.