带柔性伸缩附件航天器几何非线性振动稳定性

研究由中心刚体和可伸缩柔性附件组成的非线性刚柔耦合系统，不同于大多数文献只研究柔性附件的横向弯曲变形对系统动态特性的影响，同时考虑了柔性附件的拉伸变形、截面转角变化同弯曲变形的相互耦合作用，并且以非线性几何关系作为基本出发点，建立了伸缩运动同柔性变形、姿态运动之间的非线性耦合动力学模型，然后基于能量积分和动量矩积分构造首次积分，分析了非线性耦合系统的运动稳定性。     

蔡氏混沌系统网络的混沌同步及其保密通信

利用非线性函数耦合混沌同步方法,研究蔡氏混沌系统的同步问题．依据线性系统的稳定性分析准则, 证明耦合系数k = 0:5 时非线性函数耦合混沌系统的同步稳定性,并数值模拟检验其有效性．基于Routh-Hurwitz 稳 定性判据,推导出非线性耦合强度的下限,即k > 0:427．将非线性函数耦合同步方法推广到完全连接网络,证明了 网络同步的稳定性．在此基础上,利用混沌掩盖构造完全连接网络的保密通信系统,并通过数值仿真证明其可行 性．     

基于MEMD-rTVgPDC的皮层肌肉耦合分析

本文将多元经验模态分解(MEMD)与鲁棒时变广义偏定向相干性(rTV-gPDC)引入皮层肌肉耦合分析中,探索脑肌电之间线性和非线性耦合关系。首先同步采集8名健康志愿者在静态握力(5 kg、10 kg、20 kg)下的三通道脑电(EEG)和肌电(EMG)信号,接着采用MEMD对信号进行时-频尺度化,最后同时计算不同耦合方向(EEG→EMG和EMG→EEG)上的rTV-gPDC线性和非线性值。实验结果表明静态握力输出时,皮层肌肉耦合主要反映在beta和gamma频段,其中EEG→EMG方向的耦合强度略高于EMG→EEG方向的耦合强度,且随着左右手握力增加,EEG→EMG和EMG→EEG方向的耦合强度同时增加。此外脑肌电耦合中同时存在线性和非线性因果关系。本文方法能够定量刻画不同握力下三个脑肌电通道之间的线性和非线性交互影响,可为研究运动功能障碍及康复评价提供有效的生理参数指标。     

整数非线性耦合映象格子模型及其性能分析

以时空混沌研究领域的典型例子——耦合映象格子模型为原型,采用非线性Arnold猫映射作为格点间的耦合方式,分别选用Logistic映射及Tent映射作为其格点的非线性函数,并将非线性函数进行整数化处理,进而构造出一种整数非线性耦合映象格子模型,模型生成序列具有均匀分布特性及独立性。对模型格点间的互信息、模型生成序列的分布特性、差值特性进行了仿真分析,并对模型生成序列进行了随机性测试。仿真结果表明,模型能够并行生成相互独立的性能良好的伪随机序列。     

非保守非线性刚-热-弹耦合动力学的Lagrange方程

如何将Lagrange方程应用于弹性动力学,一直是国内外学术界关注的理论和应用研究课题.在这类问题获得基本解决之后,Lagrange方程应用于耦合动力学的理论难题又摆在我们的面前.本文采用Lagrange Hamilton体系,成功地将Lagrange方程应用于非保守非线性刚 热 弹耦合动力学.进而应用非保守非线性刚 热 弹耦合动力学的Lagrange方程推导出非保守非线性刚 热 弹耦合动力学的控制方程.讨论了应用耦合动力学的Lagrange方程解决实际工程技术问题的途径.     

基于谐波平衡的三稳态压电振动能量采集器及其接口电路耦合动力学特性分析

压电振动能量采集器是解决低功耗电子产品无线自供电问题的关键器件,其与非线性接口电路之间的耦合动力学特性是影响采集器转换输出效率的关键因素,需深入研究解决。以非线性三稳态压电振动能量采集器及非线性AC-DC整流滤波接口转换电路为对象,建立非线性耦合动力学模型,基于谐波平衡方法求解系统稳态解及稳定性判别矩阵——雅可比矩阵。仿真分析了激励幅值、频率和耦合系数等参数对系统的影响机理。实验证明了仿真分析结果的正确性。研究结果表明选取适当的参数有利于提高系统的有效带宽和输出功率。在适度范围内增加耦合系数和负载电阻,可以增加系统的有效输出功率和有效频带宽度但过大时会抑制振动幅值和频带宽度,导致能量转换效率降低。     

基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.     

航天器姿轨耦合非线性同步控制

研究航天器飞行稳定控制建模问题。航天器动力学模型的精确建立,要求采用单独建立轨道或姿态的模型无法满足任务高精度要求,从非线性相对轨道动力学方程和修正罗德里格斯参数(MRP)表示的姿态运动学方程出发,建立了航天器六自由度的相对耦合动力学方程。为了给出姿轨运动的基准,分别设计了航天器理想姿态和椭圆加指数接近轨道。针对耦合非线性动力学方程设计了非线性同步控制律,并通过Lyapunov证明闭环系统的全局渐近稳定性。通过仿真结果可以看出,非线性同步控制算法能使轨道和姿态误差逐步趋于零,为航天器姿轨耦合设计提供了依据。     

基于T-S模糊模型的多机耦合电力系统脉冲控制研究

基于模糊控制理论,研究多机耦合电力系统的控制问题.首先采用T-S模糊模型逼近非线性多机耦合电力系统,得到简化的分段线性模型,然后采用脉冲控制策略来实现非线性多机耦合电力系统的镇定.基于李雅普诺夫稳定性理论,得到易于验证的稳定性条件,可借助Matlab中的线性矩阵不等式(LMI)工具箱求解.最后以2机耦合电力系统为例,验证所提方案的有效性和实用性.     

充液航天器姿态的自适应非线性动态逆控制

讨论了充液航天器大角度姿态机动自适应非线性动态逆控制设计.推导了航天器-液体晃动耦合系统动力学方程.采用单摆等效力学模型对液体燃料晃动进行动力学建模.由于充液航天器控制系统的强耦合非线性,故采用神经网络构造系统的自适应非线性动态逆控制器.通过实际算例对该控制器的跟综性能进行了测试,结果证明该自适应非线性动态逆控制器在包...     

基于多模型和SVM逆系统单元机组解耦控制

火力单元机组协调控制系统是一个多变量、强耦合的控制系统,具有非线性、耦合和延迟等特性,其性能直接影响单元机组运行的安全性和经济性.为了有效解决火力单元机组协调控制系统的耦合特性和动态非线性,设计了基于多模型和支持向量机(SVM)逆系统的解耦控制方法,并进行了相应实验研究.针对一个300 MW单元机组的试验仿真模型,得到单元机组在5个典型工作点的线性化模型,然后对每个线性化模型分别设计SVM逆模型及其动态PID控制器,进而用模型线性组合成多模型全局控制系统.通过加权多项式选取合成的多模型控制方法,可以解决负荷大范围变化引起的非线性问题;支持向量机与逆系统的结合能很好地解决非线性系统的强耦合问题.仿真研究证明了这种控制算法设计的有效性和优越性.     

多变量非线性厚度–活套系统的鲁棒逆控制

针对典型的多变量、强耦合、不确定厚度–活套非线性系统, 提出了一种基于逆系统理论的非线性解耦鲁棒控制策略. 建立了厚度–活套非线性系统动态模型, 应用该策略实现了厚度–活套系统的反馈线性化解耦, 并针对伪线性系统的未建模动态和外界干扰推导了保证厚度系统鲁棒稳定性和鲁棒性能的约束条件, 设计出抗干扰、鲁棒性强的反馈控制器. 仿真效果表明鲁棒逆系统策略对厚度–活套多变量强耦合非线性系统控制的有效性.     

多变量非线性厚度-活套系统的鲁棒逆控制

针对典型的多变量、强耦合、不确定厚度-活套非线性系统.提出了一种基于逆系统理论的非线性解耦鲁棒控制策略.建市了厚度-活套非线性系统动态模型,应用该策略实现了厚度-活套系统的反馈线性化解耦,并针对伪线性系统的未建模动态和外界干扰推导了保证厚度系统鲁棒稳定性和鲁棒性能的约束条件,设计出抗干扰、鲁棒性强的反馈控制器.仿真效果表明鲁棒逆系统策略对厚度-活套多变量强耦合非线性系统控制的有效性.     

四旋翼无人机吊挂系统防摆控制方法研究北大核心CSCD

为了解决四旋翼无人机在吊挂负载飞行过程中吊挂负载在其水平方向摆角波动过大、不能消除、四旋翼无人机无法精确定位等实际工程问题,通过能量分析的方法研究提出了一种基于能量分析的四旋翼无人机吊挂飞行系统非线性耦合防摆控制器。首先,采用拉格朗日法建立了四旋翼无人机吊挂飞行系统的二维动力学模型;然后,通过非线性能量耦合的方法设计了针对此系统的非线性耦合防摆控制器,通过拉塞尔不变性原理和李雅普诺夫方法证明了该闭环反馈控制系统的稳定性。结果表明,所提出的非线性能量耦合控制器能够适用于多种飞行运输情景,在其改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时均有良好的控制效果。最后,通过数值仿真,与其他基于能量分析的控制器,就其目标定位、摆角消除等控制效果进行了对比,结果表明所提出的控制器在改变飞行目标位置、吊挂负载质量、附加初始摆动时,均具有良好的鲁棒性。     

一类弦-梁耦合非线性振动系统的动力学数值模拟研究

本文研究了一类具有参数激励和外激励弦-梁耦合非线性系统.首先,运用多尺度法分析弦-梁耦合非线性系统的响应,求得系统平均方程.其次,基于求得的方程,以系统的阻尼系数作为分叉参数,并对系统平衡点的稳定性进行分析,得到平衡点的分叉曲线.为了验证理论预测的正确性数值模拟了不同分叉参数下的相空间轨线.利用四阶龙格库塔方法验证了弦-梁耦合非线性系统混沌运动的存在性,从数值模拟看出系统存在单倍周期运动、多倍周期运动和混沌运动.     

非线性倒立摆系统的神经网络辨识

基于四种非线性系统模型,对典型的不稳定、非线性、强耦合的倒立摆系统建立了神经网络辨识结构,并对辨识结果进行了简单的比较,讨论了隐含元个数的选择对模型辨识精度的影响。结果表明神经网络对于非线性倒立摆系统的辨识是有效的。     

非线性倒立摆的BP神经网络系统辨识

基于BP神经网络能以任意精度逼近任何非线性连续函数的原理。通过在MATLAB环境下,对典型的不稳定、非线性、强耦合的倒立摆系统建立了BP神经网络辨识结构,并对辨识结果进行了分析。结果表明BP神经网络对非线性倒立摆模型的辨识是有效的。     

考虑几何非线性和热效应的刚柔耦合系统的频域特性研究

研究温度场中旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学特性.考虑几何非线性和热效应,从精确的应变-位移关系式出发,用虚功原理和有限单元法建立了旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学方程.由于非线性刚度阵与变形的高次项有关,将非线性刚度阵的各元素表示为广义坐标阵和常值阵的乘积.数值计算表明,该方法可避免重复积分,提高计算效率.在此基础上研究了在温度递增的情况下几何非线性对系统的刚-柔耦合动力学特性的影响,用频谱分析方法研究了系统的固有频率随中心刚体转动惯量和温度的变化.     

轴向运动梁横向非线性振动模型研究进展

综述了描述轴向运动梁横向非线性振动的两组数学模型的研究进展.在轴向运动梁径向和横向平面非线性振动耦合模型的基础上,总结了两组横向非线性振动模型的推导,以及在自由振动、受迫振动、参激振动工况下两组横向模型的近似解析比较的研究进展.在直接数值离散方法的基础上,总结了两组横向模型在各种工况下对平面耦合模型近似程度的研究进展.最后提出若干尚待深入研究的问题.     

飞机超机动状态动力学特征及对控制系统的挑战

超机动能力作为第四代战斗机的重要标志性特征,在近距空战中具有极其重要的作用.针对非线性非定常气动效应、强耦合和操纵器异构冗余等超机动状态飞机的基本动力学特征,分析了其非线性气动力/力矩、非定常迟滞效应、参数快时变、惯性耦合和推力矢量等因素给控制系统带来的挑战,总结了超机动飞机的非线性非定常气动力建模、飞行控制和控制分配的研究现状,给出了一种基于非线性补偿和气动力模型数据库的鲁棒解耦控制策略,为超机动飞行控制方法的工程应用提供了参考.