基于Prony法的非线性阻尼辨识与实验研究

针对合金材料的非线性阻尼性质,在扩展的Prony法的基础上提出了从自由响应信号中辨识非线性阻尼的移动Prony法和时变Prony法.通过对不同特性的阻尼进行仿真和分析,证明了这两种算法的有效性,同时得出了时变Prony法更适用于非线性阻尼的辨识的结论.在传统阻尼实验装置的基础上,开发了具有准均匀应力场的梯形等强度梁试件.实验结果表明所研究的阻尼合金Al-33Zn-6Si的阻尼能力随着应变的增加而增加,呈现明显的非线性关系.     

基于同步挤压和时间窗的时变结构损伤识别

在连续小波变换的基础上,运用同步挤压和时间窗思想,提出了新的时变结构损伤识别指标。通过简支梁刚度突变、刚度线性变化和简支梁多点时变损伤三个数值算例对提出的损伤指标进行了验证,结果表明:该指标能够有效地识别结构的时变损伤,且时间窗的选取基本上不影响时变损伤指标的取值。     

基于矩阵分式多项式时变结构模态参数最小二乘辨识

基于时间相关矩阵分式多项式传递函数模型,给出线性时变结构时频域参数化模型。以时频域参数化模型为基础,将现有广泛用于时不变结构模态参数辨识的最小二乘复指数法拓展到时频域,提出基于矩阵分式多项式模型的时频域线性时变结构模态参数最小二乘辨识方法;针对时频域最小二乘对计算资源庞大需求问题,给出基于缩减正则方程的最小二乘问题求解方法。通过对两质量连续变化三自由度时变结构仿真算例,说明最小二乘中待估参数约束对模态参数辨识影响,阐述所提线性时变结构模态参数辨识方法特点,说明方法的有效性及潜在实用性。     

带有齿根裂纹故障的齿轮传动系统非线性动力学模型研究

在考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、传递误差和质量偏心的情况下,利用集中质量法及牛顿定律建立了齿轮传动系统非线性振动微分方程.通过时变啮合刚度仿真了齿根裂纹故障,进而建立了具有齿根裂纹的非线性动力学故障模型.该模型在计算摩擦力时,考虑了载荷在啮合区的动态分配以及利用齿轮副的检验标准与公差值来确定齿轮副的传递误差.模型数值解的结果与故障特征的规律相符,为频谱机理的分析及故障特征的提取提供了有力的理论依据.     

无人直升机姿态通道模型预测控制

针对无人直升机姿态通道中存在的测量干扰与控制输入受限等问题,利用包含时变柔化因子的模型预测控制算法设计了一种姿态通道控制器。具体而言,首先对姿态通道的传递函数进行了等效变换,得到嵌入了积分环节的状态空间(SSEI)模型,并进一步建立了姿态通道的预测模型;然后综合分析了姿态通道系统在初始响应速度和减小测量干扰影响两个方面的要求,设计了含时变柔化因子的柔化轨迹;接着考虑到舵机的输出限制,分析了姿态通道的控制输入约束条件;最后基于上述三点内容,设计了滚动优化过程。论文还以无人直升机的偏航通道为例进行了飞行实验测试,结果表明该控制算法可明显地加快系统响应速度,减小模型不确定性与测量干扰等因素的影响,具有较好的工程应用价值。     

Study on the Application of Iterative Learning Control to Terminal Control of Linear Time-varying Systems

An iterative learning control algorithm based on shifted Legendre orthogonal polynomials is proposed to address the terminal control problem of linear time-varying systems. First, the method parameterizes a linear time-varying system by using shifted Legendre polynomials approximation. Then, an approximated model for the linear time-varying system is deduced by employing the orthogonality relations and boundary values of shifted Legendre polynomials. Based on the model, the shifted Legendre polynomials coefficients of control function are iteratively adjusted by an optimal iterative learning law derived. The algorithm presented can avoid solving the state transfer matrix of linear time-varying systems. Simulation results illustrate the effectiveness of the proposed method.     

基于T-S模型的双时变时滞不确定系统的鲁棒H∞容错控制

为了解决系统在含有执行器局部或者完全失效故障情况下的鲁棒H∞容错控制问题, 针对一类状态和控制输入同时存在时变时滞的不确定非线性系统, 采用T-S模糊模型来描述, 利用并行分布补偿（PDC）算法设计了模糊状态反馈控制器, 结合Lyapunov稳定性理论给出了保证该模糊容错控制系统渐近稳定的充分条件, 不但保证了系统输出的鲁棒稳定性, 而且能够满足给定的鲁棒H∞性能指标。最后通过MATLAB仿真对比系统中有外部干扰和无外部干扰情况下的系统输出曲线, 验证了所提出方法的可行性。     

不对称欠驱动水面机器人事件触发全局渐近镇定控制

本文研究了不对称欠驱动水面机器人事件触发全局渐近镇定控制问题.首先,引入坐标变换将系统全局渐近镇定控制问题转化为变换后模型欠驱动子系统的全局渐近镇定控制问题,利用周期时间函数构造时变辅助变量提出了一种时变连续的镇定控制律,并结合切换门限事件触发机制设计实际的事件触发推力与力矩控制输入使闭环系统全局渐近稳定.所提出的方法...     

重心时变的多级混联支撑系统终端精度分析

为保证天文观测的跟踪精度,针对500m口径大型球面射电望远镜(FAST)的多级混联馈源支撑系统因重心实时变化带来的终端馈源接收机位姿误差问题,本文首先构建索并联机构的弹性力学模型,建立馈源舱的重心位置和馈源接收机位姿误差的关系模型.然后,研究馈源舱重心的时变规律.最后,采用Newton-Raphson法迭代确定重心时变...     

基于时空一致性的非结构化网格时变流场高效体绘制方法

时空一致性是时变流场的重要性质,也是加速时变数据可视化算法的关键.以硬件加速的光线投射算法(HRC)为框架,设计并实现了一种基于时空一致性的非结构化网格时变流场高效体绘制方法.首先提出一种分析非结构化网格单元和顶点数据时间一致性的方法,分别建立单元和顶点数据时间表,以降低绘制过程中的计算开销;然后设计一种单元和顶点数据相分离的GPU纹理结构,并采用一种小巧的单元梯度矩阵来降低显存开销;同时,设计了一种合理的数据调度策略,既能有效地避免绘制停顿,又使显存纹理结构更为紧致、高效.实验结果表明,该方法不仅明显地提高了绘制效率,而且具有更优显存空间利用率,能实现更大网格规模的非结构化网格时变流场数据体绘制.