并联机构奇异点分析的新方法

根据并联机构位形空间的特点 ,采用微分几何和微分拓扑的方法 ,提出了一种并联机构奇异点的新的分类方法 ,即分为拓扑奇异点 ,参数化奇异点两种类型 ,并把它与现有的几种分类方法进行了比较。     

平面二自由度并联执行机构的设计与实现

介绍了作者研制的一种用于半导体制造设备上的x-y并联执行机构。通过增加一个冗余运动链 ,使得该机构在工作空间内没有奇异点。该机构的最大特点是可以大大减少现有机构的体积 ,并具有较高的刚度 ,可以在高速运动条件下具有较高的运动精度和跟踪性能。实验结果表明 ,该系统的轨迹跟踪误差均低于 0 5mm。     

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流(顶流)单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。     

潜艇水下回转运动稳定性分析

水下回转运动是潜艇常用的运动形式之一,属于潜艇转向运动的重要研究内容。回转运动过程中,潜艇受力复杂,容易出现分岔等非线性现象,潜艇运动稳定性变差。运用同伦延拓法、分岔理论和李雅普诺夫运动稳定性理论分析了潜艇水下回转运动稳定性,并通过数值仿真试验验证了分析结果的正确性和分析方法的有效性,为潜艇运动稳定性的研究提供了思路。     

基于分岔理论的数字液压缸稳定性分析与设计

为将分岔理论应用于数字液压缸稳定性分析与设计,对系统非线性模型进行了等价变换和光滑处理,同时为克服刚性问题影响,基于量纲分析理论通过选择合适的基本量将模型无因次化,并采用预测-校正延拓法确保分岔求解的精度和效率。在各自可行区间内,对重要参数和不确定参数进行了单参数分岔分析,结果表明:数字液压缸的初始设计具有一定的稳定裕度和鲁棒性,系统受不确定参数的影响较小;运用分岔理论,能够有效揭示各参数对系统动态稳定性的影响,为系统参数设计提供指导。     

非线性隔振系统物理参数空间局部分岔分析

为揭示非线性隔振系统分岔机理、优化系统设计,开展了非线性隔振系统物理参数空间局部分岔研究。首先,建立了高维非线性隔振系统动力学方程,并将其化为标准形式,利用平均法得到含平方非线性刚度系统在1∶2内共振情况下的单变量分岔方程;然后,根据奇异性理论对系统局部分岔进行了分析,得到了高余维的普适开折,给出了转迁集和静态分岔图;最后,针对工程开折问题进行了研究,将转迁集从开折参数平面转换至物理参数空间,给出了具有工程应用价值的局部分岔图。计算分析表明:系统存在多解的必要条件是调谐参数需大于某些阈值。     

扑翼UUV前肢驱动机构设计

通过对海龟前肢运动特点的分析和研究,对扑翼进行受力分析,充分利用惯性与流体力的作用,基于Unigraphics软件,实现前肢扑翼驱动机构的虚拟样机设计,简述此机构的周期运动过程,通过计算与仿真得出其粗略的推进力曲线及驱动电机参数,验证了机构的合理性。     

PID调节下H桥式逆变器离散建模及分岔现象

为研究PID调节下H桥式逆变器的非线性行为,选取逆变器输入电压为分岔参数,利用频闪映射法推导出PID调节下H桥式逆变器的离散数学模型.使用Matlab编程得到系统输出电流随输入电压变化的动态分岔图,通过数值仿真验证了离散数学模型的正确性.仿真结果表明频闪映射法适用于建立H桥式逆变器的离散数学模型;PID调节下H桥式逆变器存在分岔行为.研究结果可为建立PID调节下H桥式逆变器的离散数学模型提供参考.     

单点系泊船舶Hopf分岔的试验研究

对单点系泊船舶的Hopf分岔现象进行了试验研究.给出了试验方法和过程;探讨了不同来流速度和系缆长度对于船舶动力学响应的影响.试验表明,船模运动呈现出典型的非线性特征,观察到了吸引子的共存,平衡点稳定性丧失和Hopf分岔现象.利用振动衰减系数计算了Hopf分岔值,与试验结果相比较,具有良好的一致性.得到了试验条件下的Hopf分岔集,指出其对于系泊系统的设计是有指导意义的.     

汽轮机非线性间隙气流激振力作用下转子系统的分岔研究

研究了汽轮机转子在非线性间隙气流激振力作用下的动力学特性,建立了非线性气流激振力作用下汽轮机转子系统的无量纲运动方程,并采用数值仿真方法研究分析了气流激振力、质量偏心和进气速度对转子系统的分岔特性。结果表明:汽轮机非线性间隙气流激振力的存在,使得系统在亚临界转速区域出现的短暂混沌消失,系统的混沌区域在临界转速附近明显减小,且由于气流激振力的作用,部分拟周期运动在超临界转速区域演变为5倍周期运动;质量偏心和进气速度对转子系统的非线性分岔特性也有很大的影响,使得系统运动更加复杂化。     

并联机构中奇异性的稳定性问题

将映射理论中的临界点稳定性概念引入并联机构的奇异性分析中 ,提出稳定奇异性和非稳定奇异性的概念 ,研究了低维并联机构奇异性的稳定性情况 ,对几种典型机构的分析验证了这种分类的合理性。提出的分析方法可以为并联机构的机构设计和控制等方面提供理论依据。     

基于多项式设计法的小推力轨迹设计

形状逼近法是小推力轨迹设计中的一种有效方法,然而现有的方法大都假定运动轨迹为某一特定的形状,而且没有考虑推力加速度的约束限制。针对小推力轨道交会问题,提出一种基于多项式的轨迹设计方法。结合极坐标系,建立基于多项式的三自由度轨迹运动模型,将轨迹设计问题转化为求解多项式的系数问题;根据运动模型推导轨迹的动力学特性,建立约束方程,并以消耗燃料最少作为性能指标,采用序列二次规划的方法对多项式的系数进行寻优计算。该方法不仅能求解多个形状设计参数不确定性问题,而且还能满足推力加速度的约束限制。仿真验证了该方法的正确性和可用性,该方法可为任务设计初步阶段的轨迹设计和燃料消耗预估提供一定的技术参考。     

一类参数激励与强迫激励并存的非线性振动系统的分叉

本文用Ｌｉａｐｕｎｏｖ—Ｓｃｈｍｉｄｔ方法研究了同时受参数激励与强迫激励作用的非线性振动系统的亚谐分叉问题,用奇异性理论确定了等价意义下的分叉方程的形式,导出了必需的分叉系数,求出并且分析了１／２—１／２亚谐共振分叉方程的普适开折,画出了各个结构稳定域及分叉集上的响应图。     

拦截高速机动目标的捕获区及微分对策导引律

针对高速机动目标拦截场景,研究末制导段捕获区存在条件及微分对策导引律问题。建立弹目相对运动模型并引入控制动力学模型,采用终端投影方法对相对运动模型进行降阶处理;基于微分对策理论推导一种解析形式捕获区,并具体到直/气复合控制导弹对机动目标的拦截中,该捕获区的存在能够保证对任意机动目标进行准确捕获;重新选取性能指标,将目标与直/气复合控制导弹在末端带有碰撞角约束的制导问题转化为零和微分对策问题,并求解出弹目最优拦截策略。仿真分析了几种情形下直/气复合控制导弹对目标实施拦截的捕获区存在域,导引律仿真结果表明微分对策导引律在对高速机动目标进行拦截时具有优良性能。     

基于反馈线性化及滑模控制的俯冲机动制导方法

以高超声速飞行器为研究对象,针对俯冲段精确制导及机动突防问题,基于反馈线性化与滑模控制研究了机动突防滑模跟踪制导方法。首先设计纵向俯冲及侧向机动弹道,其次利用反馈线性化将非线性运动方程转化为线性方程,基于该线性方程利用滑模控制对已设计的弹道进行跟踪,最终将线性跟踪制导律转换到非线性系统中获得非线性滑模跟踪制导律,该制导律完全基于飞行器当前运动状态,所需的相对运动信息大大减少。CAV-H飞行器制导实例仿真表明,该方法能够实现俯冲段精确制导及机动飞行,且对初始及过程偏差具有较强的鲁棒性,能够为高超声速飞行器俯冲段制导提供有益参考。     

提高MIMO系统容量的检测算法研究

为了满足通信容量的需求,在发射端和接收端设置多元素天线阵列构成多输入多输出系统,可以显著提高频谱的利用率.基于贝尔实验室提出的非线性迫零检测算法,提出了反向迫零检测算法.理论和仿真证明,在相同信噪比条件下,反向迫零检测算法获得的系统容量高于非线性迫零检测以及线性迫零检测算法.与奇异值分解算法相比,该算法虽然得到的系统容量有所减小,但是由于所需的运算量相对较小,因而易于实现.     

两种粘弹塑性材料中Ⅲ型界面裂纹的断裂特性分析

将Dugdale Barenblatt模型推广应用于两种粘弹塑性材料之间裂纹问题的分析 ,对沿切向具有跳跃边界条件的边值问题的控制方程进行富里叶变换 ,然后用逐段定积分变换方法 ,将该边值问题转化为奇异积分方程组。解方程后计算了裂纹尖端塑性区尺寸及裂纹尖端张开位移COD ,给出了应变能释放率算式。结果表明 ,裂纹尖端塑性区尺寸和COD均决定于两种材料的最小屈服极限τs,COD随时间的增长而作先快后慢的增长     

并联机构的奇异位形分析及冗余驱动控制方法

运用微分几何的方法分析了存在于并联机构中的各种奇异位形。采用冗余驱动方法解决并联机构奇异位形的控制问题。设计并实现了平面二自由度并联实验装置 ,并进行了冗余驱动控制实验