刚弹耦合多体系统增广特征矢量及其正交性

特征矢量的正交性是用模态方法求解多体系统动力响应的前提条件。对于刚弹耦合多体系统,振型函数不具有通常意义下的正交性。本文引入了多体系统增广特征矢量的概念,解决了多体系统特征矢量的正交性问题。系统地阐述了多体系统增广特征矢量的构造方法、正交性条件、正交性证明以及增广特征矢量的重要作用。利用增广特征矢量的正交性,可实现对多体系统动力学方程的坐标解耦,使得用模态方法精确分析动力响应成为可能。     

重根特征向量导数计算——新的带修正的非完备模态法

介绍两方面的工作一是将Ｂ．Ｐ．Ｗａｎｇ推荐的一种具有静态修正的非完备模态法扩展到重根特征向量导数的计算；二是提出一种具有动态修正的非完备模态法，半得在有足够数量的非本阶模态可供使用的情况下，其结果才能满意；后者即使在无任何非本阶模态的情况下，其结果都非常接近精确值。     

基于实用完备模态的动柔度式——特征向量导数

首次提出了用计算很多特征向量导数的一种精确动柔度法和一种简化动柔度法，精确动柔动式依赖作者提出的实用完备模态空间建立的，与所有现在的“直接法”（即动刚度法）不同，本方法相当于只需要求解特征向量导致支配方程一次便可计算很多特征向量的导数，因此，待求导的特征向量个数越多，本文方法的计算效率越高，精确动柔度法可给出“导数”的精确值，简化动柔度法可引出良好的近似值。     

特征向量导数的高精度动柔度法和模法

基于动柔度的高精度表达式建立了很多特征向量导数计算的动柔度法和模态法,动柔度的高精度式推导首先是基于经的谱表达式,然后将其分为将阶模态贡献项和高阶模态贡献项,其中高阶贡献项在实际中是不可能得到的,为此,又将高阶贡献项分为静态贡献和动态贡献,其中静态贡献可以精确得到,唯有高阶模态的动态贡献不得不展开为一种可运作的几何级数,当特征根的间距稍大时,该几何级数的前几项就可收敛到动态贡献的精确值,一旦遇到较密集的特征根时,该几何级数的收敛速度会明显下降,理论上可以通过移频使得该内何级数达到加速收敛。     

基于Lanczos模态分析及密集度分析的发射装置轻量化研究

针对某型号多管火箭发射装置轻量化设计,采用有限元法建立其刚柔耦合动力学模型,对轻量化前后的模态响应特性及其火箭弹发射密集度进行对比分析,验证了此轻量化设计的可行性。首先,对Lanczos迭代法在经典的特征值问题中进行了推导求解; 其次,建立了某复合材料定向管的有限元模型,计算结果与此定向管样机模态试验结果进行对比分析,结果表明基于Lanczos迭代法的有限元模型求解模态是正确的; 最后,根据轻量化设计要求,建立了2种材料火箭炮发射装置的整车有限元模型,采用Lanczos迭代法计算其模态特性,根据模态特性选择合理的射击间隔,并通过对比轻量化前后此发射装置火箭弹的射击密集度,验证了此轻量化设计的可行性。     

车载火箭发射系统模态分析与试验研究

为提高火箭炮的寿命及射击精度,通过试验模态分析法进行火箭炮系统模态测试。获取结构固有频率、 模态振型和阻尼比等模态参数,分析在不同胎压、支撑高度下系统的振动特性,为火箭炮结构系统的振动特性分析、 振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。简化模态测试试验过程,将测试获得的整车模态振动 参数与有限元仿真结果对比分析。仿真结果验证了有限元分析的精确度,提高了计算模态分析的应用价值。     

弹体结构变形对发射起始扰动影响研究

对长细比较大的倾斜发射式火箭弹,在进行发射动力学计算时,除考虑外部影响因素外,还应该考虑火箭弹弹体自身的弹性变形引起的横向振动对起始扰动的影响.为了研究某型火箭弹的横向振动特性对发射过程俯仰角运动的影响,采用传递矩阵法建立了火箭弹的横向振动模型,分别进行了多刚体和刚柔耦合发射动力学仿真.通过发射动力学仿真结果及试验测试结果对比,发现弹体的横向振动特性对该火箭弹发射过程中俯仰角方向运动具有比较大的影响.     

轮式装甲车辆电驱动轮机电耦合动力学建模与振动特性

为获取轮式装甲车辆电驱动轮机电动力学特性,提出考虑轮毂电机和行星齿轮机构耦合影响的动力学建模与分析方法。基于轮毂电机空间电磁力模型,计算得到电机径向力、切向力和转矩脉动,作为电驱动轮机械系统动态激励;建立考虑柔性壳体的行星齿轮机构动力学模型,实现了轮毂电机及行星齿轮机构机电耦合动力学仿真。结果表明：轮式装甲车辆电驱动轮低阶模态主要是全局模态,高阶模态主要是行星传动系统的局部模态;对于系统振动响应,在低转速区电磁激励的高阶次占主因,而在高转速区低阶次激励占主因。     

空间非平稳噪声下的信源数估计算法

针对空间非平稳噪声环境下信源数估计问题,分析了利用特征向量正交性估计信源数方法存在的不足,并讨论了常见对角矩阵在消除非平稳噪声时存在的问题,提出了一种新的信源数估计算法。该算法先利用特殊构造的对角矩阵进行变换消除非平稳噪声影响,然后将Bootstrap和假设检验理论相结合估计信源数。该算法无需噪声分布模型假设,在低信噪比下有较好的估计性能,有一定实用价值。     

平面两自由度变形机翼的动力学建模与控制

研究一种两自由度平面变形机翼的动力学建模与控制问题。采用分析力学Lagrange方法建立了变形机翼多刚体动力学模型,模型考虑了机翼前缘所受到的空气动力载荷和外部弹性蒙皮等因素。由于变形机翼是一个强耦合、冗余驱动的非线性多输入多输出系统,采用伪逆法设计冗余驱动系统的控制分配器,采用动态逆方法实现系统精确线性化及两自由度的解耦控制,并与传统PID方法相结合构成了冗余驱动变形机翼的控制系统。通过ADAMS动力学仿真,对所建立的动力学方程进行了模型验证,并通过Matlab控制系统仿真,测试了系统的控制性能。研究结果表明,将Lagrange方法、伪逆法、动态逆控制、传统PID方法相结合可以有效解决平面两自由度冗余驱动变形机翼的动力学与控制的基本问题。     

导弹飞行过程中动态载荷识别方法

导弹在飞行过程中的外部载荷会导致结构振动,从而引发燃烧不稳定。为了更好地理解燃烧不稳定性,预测外部载荷是很重要的。该文提出了一种基于神经网络的动态载荷识别方法。首先,设计并加工了导弹模型,进行有限元模态分析与模态试验,提取典型模态振动频率,验证了所使用有限元模型的合理性。该方法基于有限元模型开展仿真计算,神经网络由仿真结果中的足够样本数据训练,从而使神经网络能够识别典型载荷。搭建地面试验系统,开展地面激励实验获取相关数据,首先进行典型载荷识别,相对误差可达1.21%,验证了所训练神经网络的准确性和试验系统的可行性。随后对随机载荷进行识别,结果表明,用所提方法识别随机动载荷相对误差小于1.82%,该载荷识别方法具有良好的识别能力。对于导弹结构设计和发动机燃烧不稳定的预测具有重要意义。     

动柔度法对频响函数灵敏度的应用

频响函数灵敏度是结构振动控制,破损诊断和动力优化中很有用的信息,然而,对频响函数灵敏度的研究还不多。基于动柔度混合幂级数,对于无阻尼频响函数灵敏度分析提供了一种可行的动柔度法,它是特征向量导数计算中的动柔度法移植后的结果。数值考核表明,这种方法的精度良好。     

多源动态激励下变速箱箱体结构的动态响应分析

建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行建立了变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,对变速箱齿轮传动系统内外部动态激励进行分析和数值模拟,内部激励主要考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼和误差,外部激励主要考虑发动机转矩波动、轴承时变刚度和阻尼;并对齿轮传动系统进行刚柔耦合多体动力学仿真分析,得到箱体各轴承座处的动态力,在此基础上利用模态叠加法对箱体结构进行了动态响应求解,并结合箱体的约束模态分析结果,在时域和频域上对箱体的动态响应特性进行了分析,结果表明：箱体结构设计比较保守,变速箱在使用中各响应幅值不大,不会引起共振能满足使用要求。     

A New Method of Shock Dynamic Analysis of Multi-degree-of-freedom Systems

A new method is presented to analyze multi-degree-of-freedom （MDOF） dynamic systems subjected to an external shock excitation. A two-degree-of-freedom theoretical system with linear characteristics is exemplified to illustrate the procedure of this method. The equations of motion of the dynamic system are established via matrix method. The dynamic responses of the dynamic system under an external shock excitation of a half-sine type are obtained by MATLAB and ANSYS. It is proved that the new method is helpful to analyze MDOF dynamic systems.     

射流发电机机械振动系统的动力优化设计

文中通过对射流发电机工作原理、结构特点及作用荷载的分析,建立了射流发电机机械振动系统的动力优化设计数学模型,以结构尺寸为设计变量,使结构重量极小化,满足动力位移、应力响应、基频以及尺寸限等约束条件,利用振型迭加法和复合形法求解。优化和试验结果表明经优化后,既减轻结构重量,又显著地提高了射流发电机的输出功率。     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

基于ANSYS有限元分析的模态质量计算方法

基于动能公式的演化推导,提出一种计算模态质量的新方法。该方法操作方便,快速有效,适用于任何有限元模型模态质量的计算。通过与模态质量经典公式计算结果的比较,二者数值完全一致。     

鲁棒动态逆控制在无人机姿态控制中的应用研究

针对无人机姿态控制提出了一种新的解决方案,设计了鲁棒动态逆控制器．利用非线性动态逆方法的精确线性化功能,将整个系统等效为一个已经解耦但存在不确定性的线性对象,再采用H∞回路成形方法进行设计．从而保证整个系统的鲁棒性。仿真结果表明,系统具有良好的动态性能、跟踪性能、解耦性能和鲁棒性能。     

车载冷发射刚柔耦合动力学建模与仿真

为了分析大跨度柔性车架和起竖托架对车载冷发射系统动态响应的影响,满足快速化和精确化仿真的需要,针对车载冷发射系统典型结构和弹射物理过程,基于笛卡尔坐标方法描述体的运动,以适应发射车约束复杂的特点。采用浮动坐标系方法描述柔性体的变形,通过模态综合法缩减系统的自由度数,并提出采用赫兹接触模型模拟弹重的释放过程,最终建立了车载冷发射系统刚柔耦合动力学快速仿真模型。分别基于弹射模拟试验系统和实装系统对仿真模型进行了试验验证和仿真验证,并进行了车载冷发射刚柔耦合动力学响应分析。结果表明：提出的刚柔耦合仿真模型能够快速有效地分析车载冷发射弹射过程的动态响应特性,满足工程设计的需要;柔性车架模型比刚性车架模型更合理,而且弹射过程发射管口x向相图的奇异点为稳定焦点,说明车载冷发射系统能够恢复到稳定平衡状态。     

一种基于SIFT特征的序列图像拼接算法

针对序列图像拼接问题,提出一种基于尺度不变特征（SIFT）的自动拼接方法。该方法首先计算图像SIFT特征向量,作为匹配的依据,其次利用SIFT特征进行图像配准,进一步配准的基础上利用图像交叠处距离差来线性融合边缘,取得较好的平滑的镶嵌效果,最后通过对真实场景序列图像进行拼接,实验验证了该方法的有效性．