2014, 12(4):289-294. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-018
摘要:本文采用高阶有限谱单元对分层结构的横截面进行半解析离散。将结构中沿纵向均匀的区段视为子结构,运用基于Riccati方程的精细积分算法求出其出口刚度阵。网格拼装后即可对分层介质问题进行求解。半解析高阶谱单元的采用可以避免著名的龙格现象,该算法的数值精度能随着基函数的阶数的增加呈指数级提高。即高阶有限谱单元能够达到任意需要的精度。数值算例证明这种方法具有很高的精度与效率。在高精度高效率分析的基础上建立了滤波器的优化设计模型,利用遗传算法对优化模型进行全局优化,得到了PBG结构滤波性能全局最优的设计参数。
2014, 12(4):295-303. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-003
摘要:在双曲函数展开法和Jacobi椭圆函数展开法的基础上,应用它们的扩展形式来讨论三类时变系数下耦合KdV和Burgers方程组,获得了在不同情形下的一些孤波解,其中包括类孤立子解,类冲击波解和类三角函数周期型解.
2014, 12(4):304-308. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-002
摘要:利用Lagrange力学逆问题理论和方法,构造电感、电容和电阻三种耦合RLC电路的Lagrange函数和Hamilton函数.
2014, 12(4):309-314. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-083
摘要:运用正交多项式逼近原理,研究了分数阶随机Duffing系统在零平衡点的Hopf分岔. 首先, 运用Laguerre正交多项式逼近法将含有随机参数的分数阶Duffing系统转化为等价的确定性系统, 然后通过数值计算求得其响应. 最后, 利用两个引理求得等价系统发生Hopf分岔行为的临界值, 并通过数值模拟验证了理论分析结果.
2014, 12(4):315-320. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-082
摘要:建立了非稳态油膜力作用下,偏角不对中碰摩轴系的动力学模型,通过引入轴系间的位移约束,由Lagrange方程导出了不对中轴系的振动方程,研究了加速条件下,轴系横向振动特性随加速度、偏角不对中量的变化规律.研究表明:偏角不对中的存在,增强了系统的非线性和运动耦合;偏角不对中、轴承油膜、局部碰摩等因素一起,通过自激励、参数激励和外激励等方式激起了轴系的非线性振动响应;加速工况下,偏角不对中轴系横向振动出现了新的共振特性.
2014, 12(4):321-326. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-085
摘要:讨论了旋转圆盘上可变摆长单摆模型的静态分岔问题.本文中提出的简化模型对于分析此类工程实际问题的静态分岔现象十分方便.简化模型中考虑了绳子弹性变形所引起的绳长的变化,并将绳子的轴向变形视为弹簧模型.文中采用Lagrange方程对系统进行动力学建模,计算出了系统的动能以及势能.随后采用奇异性理论方法,计算了系统平衡点的分岔情况,给出了它的范式.本文做了一些数值算例,用以说明理论的正确性.
2014, 12(4):327-334. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-026
摘要:基于Mindlin平板理论,采用波函数展开法和局部坐标系方法,对含双圆孔平板结构中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.文中对Mindlin板含双圆孔时的开孔动弯矩集中系数做了数值计算,并分析了开孔间距对动弯矩分布的影响.结果表明:与单圆孔情况相比,由于开孔之间的相互影响,双圆孔间的动弯矩分布会发生比较复杂的变化.孔间距相互作用有时会使动应力集中得到缓解,而有时会使动应力集中加剧.在低频和平板较薄的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较小;在较高频率和平板较厚的情况下,平板开孔动弯矩互不影响间距较大.所有这些现象都与入射波波长与孔径等特征尺度有关.因此,在工程结构动力学分析与强度设计中,应对不同波长和特征尺度下的动应力作具体的分析计算,而不是简单地套用静载强度设计标准或规范.
2014, 12(4):335-340. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-090
摘要:研究了具有驱动约束及非光滑滑移铰多体系统动力学方程的建模与数值计算方法.将驱动约束视为非定常约束,非光滑滑移铰视为双边定常约束,滑移铰的摩擦模型采用库仑摩擦模型;应用第一类Lagrange方程建立系统的动力学方程,应用距离函数建立滑移铰的约束方程;将线性互补方法和Baumgarte约束稳定化方法引入,以解决滑移铰法向约束力的计算以及约束方程违约问题.最后应用曲柄摇杆机构作为算例,说明该方法的有效性.
2014, 12(4):341-347. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-093
摘要:主要研究漂浮基空间机器人对工作空间连续轨迹跟踪控制问题.针对系统动力学模型中非线性项未知,以及参数不确定性和外界扰动无法估计的情况,提出了基于自适应RBF 网络终端滑模控制方法.该方法结合了非线性滑动流形与径向基函数特性,利用自适应RBF 网络在线学习系统中的不确定性,使得无需精确的动力学模型亦能保证系统在有限时间内快速稳定.根据Lyapunov 方法设计的自适应增益保证闭环控制系统具有全局稳定性,并且有效抑制抖振现象.针对6 关节空间机器人的轨迹跟踪控制仿真表明,提出的自适应RBF网络终端滑模控制方法能够基于不完整动力学模型实现高精度轨迹跟踪,且误差在有限时间内快速收敛,系统抖振也得到了有效抑制.
2014, 12(4):348-352. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-042
摘要:本文针对分数阶Rayleigh-Duffing-like系统, 设计了控制器和未知参数的辨识规则, 实现了含有未知参数和随机扰动的分数阶Rayleigh-Duffing-like系统同给定信号的广义投影同步. 数值仿真表明了所设计的控制器及未知参数辨识规则的有效性.
2014, 12(4):353-358. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-075
摘要:为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响,使系统具有抗干扰性和可靠性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题.首先,系统所有矩阵同时含有参数不确定性,并且系统也存在未知非线性扰动.当执行器存在故障时,基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器,使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标.最后,通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器.仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的.
2014, 12(4):359-367. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-088
摘要:大脑神经元的活动是在复杂的生理学环境下工作的,而生理学环境中的噪声来源于多个方面.如何定量地正确评估神经系统中的噪声环境是神经信息处理的基本问题.本文通过神经能量的计算给出了噪声对神经元膜电位及对应的能量波形产生显著影响的临界值的估计范围,从而定义了神经元赖以活动的生理学意义上的噪声环境.
2014, 12(4):368-372. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-081
摘要:为研究传动带在运转过程中的非线性振动问题,建立了一套平带传动实验系统.通过多功能控制卡输出的电压模拟量控制伺服电机控制器驱动电机转动,进而产生带的传动.利用激光位移传感器及LK-Navigator软件采集并保存带传动过程中的横向振动位移.选取平带系统在匀速转动和有激励扰动的情况下进行多组实验,实验数据的分析证明带在传动过程中存在周期、倍周期、混沌等非线性现象.
2014, 12(4):373-377. DOI: 10.6052/1672-6553-2014-005
摘要:针对参数未知的复杂动力学网络,基于Lyapunov稳定性理论和LaSalle不变原理, 通过设计合适的自适应控制器不仅实现了参数未知的复杂动力学网络之间的线性广义同步,而且对网络中的未知参数进行了追踪识别.文中设计的控制器对一类复杂动力学网络有普适性,并且由于其具有的自适应功能,使得该控制方法有鲁棒性.数值仿真结果进一步验证了控制方法的有效性与可行性.
2014, 12(4):378-384. DOI: 10.6052/1672-6553-2013-079
摘要:建立随机风作用下高速列车动力学参数的可靠性优化设计方法.首先考虑自然风的脉动特性,采用Cooper理论和谐波叠加法模拟随车移动点的脉动风速,给出随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法.然后建立高速列车车辆系统动力学模型,计算高速列车的运行安全性,并基于可靠性理论,给出随机风作用下高速列车失效概率的计算方法.在此基础上,以高速列车动力学参数为优化设计变量,以失效概率和轮轴横向力为优化目标,采用多目标遗传算法NSGA-II进行动力学参数的自动寻优,建立随机风作用下高速列车动力学参数的可靠性优化设计模型.经可靠性优化计算,高速列车的失效概率由原始的0.4884降低为0.1406,轮轴横向力由原始的45.13kN降低为43.01kN.通过优化高速列车动力学参数可以显著改善随机风作用下高速列车的运行安全性.