Roller转子密炼机聚合物流体的混沌混合特性

建立了Roller转子密炼机二维有限元模型,利用网格重叠技术,对密炼机流体的流动过程进行了数值模拟。利用粒子示踪技术,采用4阶Runge-Kutta法计算了不同转数和不同流体粒子释放位置的密炼机Poincaré截面、平均对数线拉伸及Lyapunov指数等混沌混合参数。从非线性混沌理论的视角研究了Roller转子密炼机的混沌混合机理。结果表明,在双转子周期性扰动的作用下,聚合物流体在密炼机内被反复地拉伸、折叠,且啮合区的Poincaré截面出现了典型的"马蹄形"混沌结构。随着混合周期的增加,平均线拉伸以指数形式增长,且Lyapunov指数大于零。Roller转子密炼机流体具有混沌对流的特征。     

Lyapunov指数与混沌同步的计算研究

条件Lyapunov指数是混沌系统同步的重要指标，文中以已知方程的Lyapunov指数谱计算方法为基础，通过数值计算考察了参考，同时，用其计算了混沌同步系统的条件Lyapunov指数，并研究了混沌同步系统的稳定性。     

两自由度碰撞振动系统的Lyapunov指数谱分析

摘要 针对一类两自由度碰撞振动系统,取碰撞前瞬时的定相位面为Poincaré截面,引入局部映射,构造Poincaré映射并给出其Jacobi矩阵.利用Gram-Schmidt正交化、范数归一化和迭代的方法,得出两自由度碰振系统Lyapunov指数谱的计算方法.利用数值模拟,讨论系统周期吸引子和混沌吸引子的Lyapunov指数谱的收敛序列,序列的收敛性很好. 为了验证该计算方法的正确性和有效性,分析当系统参数在大范围内变化时,相应的最大Lyapunov指数的变化规律.     

机械式离心调速器的Hopf分岔分析

研究了机械式离心调速器系统的复杂动力学行为.通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律.建立了机械式离心调速器系统的动力学方程.定性分析了系统定态的存在性和稳定性,讨论了系统的Hopf分岔,得到了系统的Hopf分岔参数值,并判断了极限环的稳定性.用四阶Runge-Kutta算法计算了系统的分岔图,借助Poincar(e)截面和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析.数值仿真进一步研究系统的Hopf分岔,通过对系统参数的不断变化,分析得出系统由Hopf分岔通向混沌的演化过程,并且验证该系统的分岔图与Lyapunov指数是完全吻合的.     

追踪控制双频激励下汽车悬架系统的混沌运动

分析双频正弦激励下非线性汽车悬架系统的混沌运动,根据Lyapunov指数及Poincare截面判断系统的混沌运动,指出发生混沌运动时的相应幅值。之后,在系统状态全部可测的情况下设计一种控制器U,并用Lyapunov函数证明对此控制器闭环系统大范围渐近稳定。最后,使用该控制器对系统的混沌运动进行追踪控制,并对以上控制过程进行数值仿真。数值仿真结果证明控制方法是有效的。     

基于叶尖定时的旋转叶片同步振动辨识新方法

为掌握旋转叶片在不同工作转速下的振动特性,利用叶尖定时测振系统对旋转叶片进行振动测试。分析了基于变速扫频测量的速矢端迹法理论,设计了一种多传感器辨识叶片同步振动的新方法。运用该方法对某型号航空设备的旋转叶片进行振动测量实验,准确地辨识出不同转速下旋转叶片的振动倍频、动频、振幅及阻尼系数等参数。频率和振幅辨识重复性精度分别高达0.0072Hz和5.7um。正确绘制出叶片振动坎贝尔图,实验辨识结果与叶片理论设计结果基本一致。     

滑模变结构法实现旋转圆盘混沌振动的控制

为了消除旋转圆盘横向混沌振动,克服其对整个系统及工作状况的不利影响,对旋转圆盘横向振动的四维非线性方程进行了复杂动力学特征分析,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图。利用比例积分滑模变结构法,将旋转圆盘从其横向混沌振动的混沌轨道先后控制到任意固定点和周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性。重点讨论了滑模变结构方法的增益系数对抖振问题、受控系统的过渡过程的时间、峰值和控制器的过渡时间、峰值和稳定后的状态及其上下界的影响。结果为比例积分滑模变结构法的应用和相关机械系统混沌态的有效控制提供了理论依据。     

结构损伤与荷载的快速同步识别方法研究

本文仅以损伤因子为优化变量,提出一种结构损伤和荷载同步识别的方法。首先通过时域荷载识别的方法将未知荷载转化为损伤因子的函数,将近似荷载作用下的结构响应和实测响应的平方距离作为目标函数,从而降低了需要识别未知参数的数目;然后在目标函数的计算过程中,利用虚拟变形法（VDM）可进行结构快速重分析的思想,快速构造给定损伤因子下系统的脉冲响应,避免每步迭代重新集装系统矩阵,并通过荷载形函数方法进一步提高荷载识别的效率;最后利用二次多项式插值近似结构每个时刻的响应方法和推导对应目标函数的梯度表达式来提高优化搜索的速度。本文利用刚架模型进行数值模拟,准确识别了结构中柱子单元刚度损伤、附加质量以及梁上的未知移动荷载,并通过一个悬臂梁试验进一步验证所提出方法的准确性和可行性。     

关于非自治Duffing-Van Der Pol混沌系统完全同步的研究

研究了噪声与混沌驱动力在非自治混沌系统同步方面的影响。以谐和力激励的具有Φ6势的Duffing-Van Der Pol混沌振子为范例,通过对系统的最大Lyapunov指数及同步误差的分析,结果表明:在一定条件下,Gauss白噪声或Rossler混沌驱动力可以诱使两个参数相同的非自治混沌系统达到完全同步;同时通过比较系统的平均同步误差与同步时间,发现噪声诱导的同步对系统的参数失调具有较强的鲁棒性。该研究在生态系统、神经系统及工程等领域具有重要的现实意义和指导意义。     

轴向变速运动大挠度薄板的非线性动力学行为

研究轴向变速运动大挠度薄板横向振动的稳定性及分岔现象。在von Kàrmàn非线性大挠度板理论基础上, 利用达朗贝尔原理建立系统的动力学模型。通过Galerkin截断, 将时间变量和空间变量、位移函数和应力函数耦合在一起的偏微分方程离散, 得到系统运动常微分方程。利用数值方法分析板随平均速度、速度脉动幅值和外激励力变化时的运动分岔行为。利用最大Lyapunov指数和Poincaré映射图识别系统的动力学行为。结果发现, 当板的某些参数变化时, 系统出现分岔现象。不同参数时, 系统呈现周期运动、倍周期运动、概周期运动, 甚至混沌运动。     

一类离心调速器的Hopf分岔及其混沌控制

研究了受外部扰动的离心调速器系统的复杂动力学行为。通过系统运动的拉格朗日方程和牛顿第二定律,建立了离心调速器系统的动力学方程,应用Lyapunov直接方法分析了该系统平衡点的稳定性。利用相图分析了系统超混沌吸引子的特性,通过Poincaré截面和Lyapunov指数研究了系统的超混沌行为,通过仿真系统的分岔图和相图分析了系统通向混沌的道路,并且验证了该系统的分岔图与Lyapunov指数谱是完全吻合的。通过对系统施加非线性反馈控制器,并选取合适的反馈系数,可以获得各种不同的所需的稳定周期轨道。对受外部扰动的离心调速器系统施于此控制,计算机数值模拟结果表明,这种控制方法简便有效,控制范围广。     

弹性支承下弧齿锥齿轮系统参数平面中的域界结构研究

弹性支承下弧齿锥齿轮系统的振动分析属于高维非线性动力学问题,其参数平面中的域界结构研究对实施振动抑制与控制具有重要意义。以某新型航空发动机的中心轴弧齿锥齿轮传动系统为研究对象,建立了7自由度非线性动力学模型。采用Adomian分解算法求解振动方程的分级响应。基于胞映射和庞加莱截面的思想,在支承刚度与啮合频率、支承阻尼与啮合频率以及支承刚度与支承阻尼所构成的参数平面中,分析了弧齿锥齿轮非线性系统的不同周期振动之间以及周期振动和混沌振动之间的域界。借助平面域界图,研究了参数平面内系统振动分岔类型与分岔结构。研究结果为弧齿锥齿轮系统的支承参数设计与振动主动控制提供了依据,并可根据系统参数所处的范围对弹性支承下弧齿锥齿轮系统的振动形态进行预测。     

上下肢康复机器人的结构与控制系统设计

为更好地辅助中风偏瘫患者进行早期康复治疗,基于上下肢运动神经耦合理论,研制了一款上下肢康复机器人。首先,依据康复医学相关理论对上肢和下肢康复装置进行结构设计,并对下肢康复装置中的踝关节康复装置和下肢长度调整装置的机械结构进行详细介绍。然后,采用极点配置法建立位置闭环控制系统,实现上下肢康复机器人的被动联动运动。最后,招募4名健康的测试者进行上机测试。实验结果表明,该机器人实现了上下肢关节同步被动运动,且上下肢各关节运动轨迹误差不超过1.50°,说明其运动轨迹跟踪效果良好。该上下肢康复机器人可以实现双侧肩、髋、膝和踝关节共8个关节的联动运动,有望为偏瘫患者提供更好的早期步态康复治疗。     

Performance of a finned-tube evaporator optimized for different refrigerants and its effect on system efficiency

This paper presents a comparable evaluation of R600a (isobutane), R290 (propane), R134a, R22, R410A, and R32 in an optimized finned-tube evaporator, and analyzes the impact of evaporator effects on the system coefficient of performance (COP). The study relied on a detailed evaporator model derived from NIST's EVAP-COND simulation package and used the ISHED1 scheme employing a non-Darwinian learnable evolution model for circuitry optimization. In the process, 4500 circuitry designs were generated and evaluated for each refrigerant. The obtained evaporator optimization results were incorporated in a conventional analysis of the vapor compression cycle. For a theoretical cycle analysis without accounting for evaporator effects, the COP spread for the studied refrigerants was as high as 11.7%. For cycle simulations including evaporator effects, the COP of R290 was better than that of R22 by up to 3.5%, while the remaining refrigerants performed approximately within a 2% COP band of the R22 baseline for the two condensing temperatures considered.