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  • 简介:讨论端部受扭矩作用的非圆截面弹性平衡形态的混沌现象.混沌的产生来源于抗弯刚度的微幅周期变化.基于Kirchhoff动力学比拟理论列写弹性的平衡方程.应用Melnikov方法的解析预测以及Poincaré截面和相轨迹的数值计算证明弹性具有Smale马蹄意义下的混沌形态.给出混沌性态与规则性态所对应弹性几何形状的对照.

  • 标签: 混沌形态 弹性细杆 解析方法 数值计算
  • 简介:为了满足空间探测任务的要求,需采用轻质的伸机构支撑各类探测载荷远离卫星本体以避免平台剩磁对空间测量信息的干扰,而挠性伸的弹性振动会耦合影响到卫星本体,从而降低卫星本体的姿态控制精度.考虑到挠性附件振动的复杂性及其对航天器本体的耦合影响,采用最优指令整形抑制挠性伸的低阶模态振动,并在本体控制中设计自适应扰动抑制滤波器进一步抵消挠性伸的残余振动对本体的干扰作用.仿真结果表明,此复合振动控制方法可显著的提高此小卫星的姿态控制精度.

  • 标签: 挠性伸杆 最优指令整形 自适应扰动抑制滤波器 复合振动控制
  • 简介:研究松弛状态下的非圆截面弹性螺旋细,即带有原始曲率和挠率的非圆截面弹性的平衡稳定性问题.基于Kirchhoff动力学比拟,建立用欧拉角表达的弹性动力学方程.忽略线加速度引起的微小惯性力,仅考虑截面转动的动力学效应,使欧拉方程封闭.证明松弛状态下的非圆截面螺旋无论在空间域或时域均满足一次近似意义下的Lyapunov稳定性条件.从而为螺旋形态弹性细存在于自然界中的广泛性和稳定性作出理论解释.提示负泊松比材料的螺旋可能不稳定.

  • 标签: 弹性细杆 Kirchhoff动力学比拟 LYAPUNOV稳定性
  • 简介:研究了采用自适应模糊控制器抑制桁架结构振动时的主动数目与位置优化问题.通过定义输入能量相关矩阵优化了主动的数目.基于主动的控制能量配置准则,给出了主动优化配置的模型.研究基于整数编码的遗传算法用于大型离散体中的作动器组合优化问题.最后针对挠性空间智能桁架结构的振动控制仿真,使用基于整数编码的遗传算法(GAs)优化主动位置.结果表明对于采用自适应模糊控制律的离散体结构振动控制是行之有效的.

  • 标签: 智能桁架 模糊控制 振动控制 整数编码 主动杆
  • 简介:考虑了高架索的倾斜角、货物悬挂点张力周期波动等因素的影响,建立了海上横向干货补给高架索系统内振动的3自由度动力学模型.对模型进行1阶Galerkin模态截断,对离散后的动力学模型惯性项解耦,得到了高架索内振动的3自由度常微分形式的非线动力学模型.借助Mathematica程序,对系统进行数值分析,研究表明货物摆动会引起高架索和货物大幅横向的振动.

  • 标签: 摆动 Galerkin截断 惯性耦合 面内振动
  • 简介:动力学和控制系统中往往包含有不确定性参数,为此提出了一种基于随机响应面的不确定性参数灵敏度分析方法,以量化参数不确定性对响应变异性的影响.文中首先利用随机响应建立不确定性参数和响应之间的表达式,然后通过求偏导方式推导参数的灵敏度系数,该系数综合反映了参数均值和标准差的影响.最后通过一根包含几何、材料不确定参数的数值梁来验证所提出方法,并与方差分析法结果进行了比较.

  • 标签: 不确定性参数 灵敏度分析 随机响应面 灵敏度系数 方差分析
  • 简介:利用压电材料的正压电效应与逆压电效应对悬臂板结构复合材料机翼进行观测与颤振抑制.采用不同的压电材料分别作为作动器与传感器,建立了含有压电层的复合材料层合板的有限元模型,采用偶极子网格法(DLM)计算升力面的亚音速非定常空气动力,用Roger近似法对频域空气动力进行有理化近似,在此基础上建立了力-电-气动耦合系统的控制方程.针对多输入多输出(MIMO)系统,设计LQG最优控制律,对比系统的开、闭环颤振特性.应用Runge-Kutta法求解系统的时域动响应,数值仿真验证了该方法对颤振抑制的有效性.

  • 标签: 压电材料 智能结构 颤振主动抑制 有限元 LQG控制
  • 简介:为研究权衡结构刚度与低阶振动频率的飞行器升力最优结构设计,提出两种多目标拓扑优化方案(约束法、结合约束法与评价函数法).基于变密度方法,在约束法方案中将多目标优化转化为设定参考点位移约束和低阶振动频率约束下,求解结构质量最小化的优化问题.在结合约束法与评价函数法方案中,定义组合柔度指数为评价函数(结构柔度与振动频率的函数),将多目标优化转化为设定低阶振动频率约束和体积分数约束下,求解结构最小组合柔度指数的优化问题.结果表明两种方案的优化结果具有一定的相似性,各有所长.优化设计不仅减轻了升力结构重量,而且提高了结构的一、二阶振动频率.

  • 标签: 多目标 拓扑优化 约束法 评价函数法
  • 简介:在辛体系下利用精细积分对矩形波导纵向排列介质层PGB结构进行分析的基础之上,用响应方法对滤波器进行了优化设计.采用棱单元对波导的横截面进行离散,然后导向哈密顿体系,运用基于黎卡提微分方程的精细积分求出一段介质层和一段空气层的出口刚度阵,再将两区段合并得到一个周期段的出口刚度阵,从而可对所有周期进行合并以对问题求解.在分析的基础上建立了滤波器的优化设计模型,利用响应方法将目标函数和约束函数近似显式化,运用二次规划法对优化模型进行求解,得到了滤波性能最优的设计参数.算例表明本文方法是可行有效的.

  • 标签: 波导 PBG结构 滤波器 精细积分 HAMILTON体系 响应面方法
  • 简介:随着航空航天事业的发展,对各种材料性能的要求也越来越高.而蜂窝夹层板在结构和性能上具有许多优点,已在航空航天等领域应用广泛,并在一些重要结构中充当承力部件,但由于其特殊的蜂窝结构,相对于一般的板,在受力时会发生比较大的变形,所以用非线性理论研究蜂窝夹层板结构,并考察不同参数对非线性振动特性的影响,具有重要的理论和实际意义.如今,蜂窝夹层板的几何非线性问题已引起更多学者的关注.在一般均质理论的假设下,一些学者已经研究了各项同性蜂窝夹层板板的非线性动力学特性.研究了一类受内激励和横向外激励联合作用下的边简支蜂窝夹层板在主参数共振-1:2内共振时的双Hopf分叉问题.首先利用多尺度法得到系统的平均方程,然后结合分叉理论得到了系统的分叉响应方程,根据对分叉响应方程的分析,得到了种不同的分叉响应曲线并给出了系统产生双Hopf分叉的条件.利用数值方法得到系统在参数平面的分叉集,通过对不同分叉区域的分析发现,随着参数的变化系统平衡点会分叉为两类周期解,随后周期解会通过广义静态分叉为准周期解,或者通过广义Hopf分叉为3D环面.

  • 标签: 双Hopf分叉 蜂窝夹层板 不变环面 周期解
  • 简介:首先弹性矩形薄板的动力学方程表示成为Hamilton正则方程,然后采用辛几何方法对全状态相变量进行分离变量,并利用得到的共扼辛正交归一关系,求出边固支弹性矩形薄板的固有频率和振型的解析解表达式.由于在求解过程中不需要事先人为的选取挠度函数,而是从弹性矩形薄板的动力学基本方程出发,直接利用数学的方法求出可以满足边固支边界条件下薄板的固有频率和振型的解析解表达式,使得问题的求解更加理论化和合理化.此外,还给出了计算实例来验证本文所采用的方法以及所推导出公式的正确性.

  • 标签: 弹性矩形薄板 四边固支 自由振动 HAMILTON正则方程 固支边界条件 固有频率
  • 简介:道岔复杂的轮轨关系及其变截面特性是车辆通过道岔时引起振动甚至脱轨的关键因素.根据60kg/m钢轨18号可动心轨道岔设计布置图,在多动力学软件中建立车辆—道岔耦合系统模型,在此基础上对车辆—道岔系统模型进行验证,仿真计算车辆侧向和直向通过道岔的动力学响应.结果表明转辙器区、辙叉区轨道截面变化和轮轨型匹配是影响车辆动力学性能的主要因素.最后,对车辆侧向通过离散轨道模型工况下的动力学响应进行仿真计算,讨论道岔轨下整体刚度和阻尼对模型动力学性能的影响,为改善车辆通过道岔时的动力学性能、道岔轨下刚度与阻尼参数匹配提供理论基础.

  • 标签: 车辆 道岔 多体动力学 动力学性能
  • 简介:应用混和控制(HybridControl)中的切换系统(SwitchedSystem)的方法,分别对汽车轮转向系统的高速态与低速态两个子系统以及由高速态向低速态变化的切换系统进行了最优控制设计.仿真结果表明,Hybrid控制实现了轮转向系统(4WS)的低速灵活性与高速稳定性,具有良好的控制效果.

  • 标签: 四轮转向系统 混和控制 切换系统 鲁棒控制
  • 简介:提出了一个新的维自治类新混沌系统.首先在整数阶下分析了该系统的基本动力学特性.并利用数值仿真、功率谱分析了当参数固定时,分数阶新混沌系统随微分算子阶数变化时的动力学特性.研究表明:当微分算子阶数为0.85时,分数阶新系统随参数变化经短暂混沌和边界转折点分叉而进入混沌.针对一类结构部分未知分数阶混沌系统,基于Chebyshev正交函数神经网络,稳定性理论[14]和分数阶PI滑模构造方法设计了一种新型的含有补偿器的自适应非线性观测器,实现了分数阶新混沌系统的投影同步.数值仿真验证了设计方法的有效性.

  • 标签: 分数阶 动力学特性 投影同步 Chebyshev正交多项式 分数阶滑模面 补偿器
  • 简介:研究了最新提出的超混沌吕系统的最优同步问题.利用哈密顿-雅可比-贝尔曼方程,对具有不确定参数的超混沌吕系统设计了最优同步的方案,分别得到了无限时间区间和有限时间区间上的最优控制器和参数控制律.数值仿真验证了理论分析的正确性.

  • 标签: 超混沌吕系统 哈密顿-雅可比-贝尔曼方程 Riccatii方程 最优控制
  • 简介:基于日本东京工艺大学风洞试验数据,针对低矮坡房屋展开研究,验证了RNG模型对坡低矮建筑表面风压研究的可靠性.利用此模型深度研究檐口外伸长度与出挑高度对坡低矮屋面表面风压的影响规律.结果表明:檐口的长度及出挑高度对屋面风压影响明显,当檐口外伸长度不变,随檐口竖向高度增加,迎风风吸力随之增大,当檐口竖向高度不变,高度为0.5m、1.0m时,随着檐口外伸长度的增加,迎风负风压减小,檐口外伸长度为1.5m,竖向高度为1.0m为最有利于房屋表面抗风设计,结论可为台风多发地区低矮民居设计提供建议.

  • 标签: 计算流体动力学 四坡低矮房屋 数值模拟 檐口 屋面风压
  • 简介:基于经典的Magnus级数方法提出了一个简单有效的阶近似积分格式,用于求解一般非线性动力学系统.它是一种几何积分方法,能保持精确解的许多定性性质,并且该方法只包含二个或三个指数矩阵的乘积,避免了通常的Magnus级数方法涉及的复杂的交换子运算.数值算例显示该方法是有效的。

  • 标签: 非线性动力学方程 几何积分 Magnus级数方法 近似解 保群性质
  • 简介:研究了一类参数激励和外激励联合作用下边简支薄板在1:1内共振下的周期解分叉.首先,根据vonKarman方程推导出边简支薄板的运动控制方程,利用Galerkin方法得到参数激励和外激励联合作用下的两个自由度的运动方程.然后,通过引入周期变换和相应的Poincar6映射推广了次谐Melnikov方法.最后,对系统进行数值模拟验证了理论的正确性.

  • 标签: 周期解 次谐Melnikov函数 周期变换 薄板
  • 简介:研究了非线性随机动力系统所对应的Fokker-Planck-kolmogorov(FPK)方程.讨论了微分方程的可朗克(Crank)一尼考尔逊(Nicolson)型隐式有限差分格式以及微分的阶中心差分格式,将两者相结合,得到FPK方程的阶中心C-N隐式格式差分解,并与FPK方程的精确解进行了比较.数值结果表明,该方法具有良好的稳定性,且可以解决其他方法在概率密度峰值处偏小,而在尾部处较大等缺点.

  • 标签: 非线性系统 FPK方程 有限差分法 可朗克-尼考尔逊隐式差分格式