基于微分/代数方程的多体系统动力学设计灵敏度分析的伴随变量方法

基于多体系统动力学微分/代数方程数学模型和通用积分形式的目标函数,建立了多体系统动力学设计灵敏度分析的伴随变量方法,避免了复杂的设计灵敏度计算,对于设计变量较多的多体系统灵敏度分析具有较高的计算效率.文中给出了通用公式以及具体的计算过程和验证方法,并将目标函数及其导数积分形式的计算转化为微分方程的初值问题,进一步提高了计算效率和精度.文末通过一曲柄-滑块机构算例对算法的有效性进行了验证.

多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法

针对多体系统的非线性受约束动态优化设计通用模型,基于连续可微目标函数和一阶、二阶灵敏度分析给出多体系统动力学优化设计的增广Lagrange乘子法。其中基于多体系统动力学方程的一阶设计灵敏度采用伴随变量方法进行计算,二阶设计灵敏度使用混合方法进行计算,在设计变量较多时具有较高的计算效率。最后对曲柄-滑块系统数值算例使用增广Lagrange乘子方法进行约束优化,通过对使用不同方法进行一阶灵敏度分析和二阶灵敏度分析所得的最优值、迭代次数及运行时间的比较,得出一阶灵敏度分析中使用变尺度方法效率较高,而使用二阶灵敏度分析可以进一步提高优化效率。

非完整约束多体系统时间离散变分积分法

基于连续Galerkin方法,给出非完整约束下多体系统时间离散的变分数值积分方法.首先对非完整多体系统Hamilton正则方程的弱形式进行时间离散,得到变分积分公式,然后讨论该积分方法对能量及约束的保持,最后以蛇板为例对该方法进行数值验证和比较.

基于二阶常微分方程的多体系统动力学设计灵敏度分析的伴随变量方法

针对二阶常微分方程描述的多体动力学模型和通用积分形式的目标函数,通过引入伴随变量,系统地推导了多体系统动力学设计灵敏度分析计算公式,避免了直接微分方法中广义坐标及其各阶导数对设计参数偏微分的计算,在设计参数较多的情况下提高了计算效率。又将目标函数及其导数积分形式的计算转化为微分方程的初值问题,进一步提高了计算效率和精度。文末给出一个平面机械臂模型算例。

第五届全国动力学与控制青年学者学术研讨会介绍

为了深入交流我国动力学与控制学科近年来已取得的成果，探讨学科的发展趋势和面临的挑战，促进青年学者之间的交流与合作，加深青年学者对履行历史使命的责任感，由国家自然科学基金委员会数理科学部发起，国家自然科学基金委员会数理科学部和中国力学学会动力学与控制专业委员会联合主办，

多体系统动力学动态最优化设计与灵敏度分析

基于多体系统的动态最优化设计过程包括传统的多体系统仿真分析、系统设计灵敏度分析、系统最优化设计等过程,针对多体系统运动学、用二阶常微分方程和微分代数方程描述的动力学,基于含设计参数的通用数学模型及通用的积分型目标函数,采用高效的系统灵敏度分析伴随变量方法及易于实施的惩罚函数最优设计方法,建立了多体系统最优设计数学模犁和算法.通过双摆系统、曲柄-滑块系统、弹簧/阻尼器-滑块系统3个算例对上述算法的有效性进行了验证.

基于个体相似度的改进自适应遗传算法研究

针对遗传算法容易过早地收敛于局部最优解,即早熟问题,本文分析了产生早熟问题的原因,并在此基础上提出了个体相似度的概念。通过个体相似度选择进行交叉操作的父代个体,同时给出一种新的自适应调整交叉概率和变异概率的策略,并以求Schaffer’s F6函数的最大值为目标进行仿真实验。仿真结果表明,改进遗传算法跳出局部最优值的能力大于标准遗传算法和文献[12]算法,平均函数值也高于两者。因此,在全局收敛性上,该方法要优于标准遗传算法和传统自适应遗传算法,能够有效地避免早熟问题的发生。该研究适合于实际的工程应用。

多体系统动力学设计灵敏度分析直接微分法

针对受完整约束的多体系统动力学微分／代数方程数学模型动态最优化设计问题,建立了通用的目标函数和约束方程,并以此为基础,用直接微分方法系统地推导出了计算设计灵敏度的通用公式,最后通过平面机械臂模型对理论结果和相应算法进行了验证.

基于重心插值的多体系统动力学离散变分方法

针对多体系统动力学仿真欧拉—拉格朗日方程的数值求解,基于哈密顿原理和离散变分原理的方法,以平面双连杆为数值算例,使用插值方法和数值积分得到其离散的欧拉—拉格朗日方程,对该离散方程进行求解。离散过程采用重心拉格朗日插值提高算法稳定性,插值节点分别选取等距节点和非均匀节点,其中非均匀节点包括第一类、第二类Chebyshev节点,数值积分采用精度较高的高斯勒让德积分。数值结果表明,该方法在步长较大时相比传统采用的龙格库塔法得到较好的结果,并且具有更高的效率,适用于长时间仿真。

二值命题逻辑中基于信息限制的随机真度

以随机真度为基础,提出了二值命题逻辑中公式的在有限信息Γ限制下的随机真度概念。以此为基础定义了公式的Γ-限制随机相似度和Γ-限制随机伪距离,得到了在有限信息Γ限制下公式到理论结论集的Γ-限制随机伪距离的Γ-限制随机真度表示式,为二值命题逻辑中基于有限信息限制的近似推理的随机化研究提供数值化工具。

基于隐式微分/代数方程的多体系统动力学设计灵敏度分析方法

基于一般性的积分型目标函数、隐式相容初始条件及终止时刻表达式,系统建立了含设计参数的用隐式微分/代数方程表达的多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法和伴随变量方法,为降低目标函数及其对设计变量导数的计算复杂性,将其积分形式的计算转化为微分形式.所得到的结果可方便地应用于高效的间接最优化设计方法.最后通过采用绝对坐标建模的平面两连杆机械臂模型对该方法进行了验证.

多体系统动力学设计灵敏度分析的直接微分方法

基于二阶常微分方程描述的多体系统动力学数学模型 ,采用直接微分方法系统地推导了多体动力学灵敏度分析的矩阵微分方程 ,并提出了简化计算方法。为提高灵敏度分析的通用性 ,采用了具有通用性的积分型目标函数。为避免两次数值积分步长不一致引起的数值积分的实施复杂性 ,将动力学方程中的状态变量与状态灵敏度分析变量重新组合 ,使得系统状态方程与状态灵敏度方程可以一起求解。最后 。

基于遗传算法的空间伸展臂展开过程优化控制

针对空间伸展臂展开过程建立多体系统动力学模型,并以控制力为变量建立优化控制模型,通过最优控制力的选取,使空间伸展臂得以平稳、快速展开.为了避免基于梯度的优化方法在寻找最优控制力过程中大量复杂的灵敏度计算,采用遗传算法进行全局寻优.同时,优化迭代过程中动力学方程采用高阶变分数值积分方法求解,具有更高的稳定性.最后,以剪叉式空间伸展臂为例,利用遗传算法对其展开过程进行优化控制.

对数正态与正态分布定时截尾寿命试验参数的近似置信域

提出了两步法来获得对数正态和正态分布大样本定时截尾寿命试验参数的近似置信域。对数正态分布试验中 ,在试验时间对数和的极限分布的基础上构造了枢轴量。为克服直接从枢轴量的渐近正态性求解参数 μ,σ的联合置信域的困难 ,本文利用 Wolynetz提出的μ的 MLE的近似分布首先得到μ的近似置信区间 ,然后给定置信区间中的每个 μ,通过枢轴量求得 σ的近似置信区间 ,最终获得 μ,σ的联合近似置信域。类似地在正态分布试验中可由总试验时间的极限分布构造枢轴量 ,从而获得参数 μ和 σ的联合近似置信域。随机模拟结果表明 。

二值命题逻辑中限制逻辑等价关系及其应用

给出了(F(S),ρ)中公式的一种逻辑等价分解,利用这种逻辑等价分解讨论公式的真度、伪距离和相似度的计算问题,并且引入了(F(S′),ρ)中公式的限制逻辑等价概念,建立了一种等价关系.作为限制逻辑等价关系的应用,得到了(F(S),ρ)中基于真度的τ(A→X)=α型逻辑方程的解集,利用限制逻辑等价关系进行的一种相等"直径"的子集划分结果,为二值命题逻辑系统的逻辑推理和程度化的进一步研究提供了方法.

多刚体系统动力学方向矢量模型及多步块数值方法

使用方向矢量法描述了多刚体系统动力学模型,将指标3的微分-代数方程降至指标1,构造多步块数值求解格式,对一个多刚体系统进行了长时间仿真计算.仿真实验表明:在相同时间步长下,多步块方法解决指标1的方程在能量误差、位移约束、速度约束、加速度约束以及方向矢量约束的保持上比经典Runge-Kutta方法效果好;Chebyshev多项式零点和Legendre多项式零点构造的多步块格式,在最大能量误差以及方向矢量约束误差方面的控制上要比等距节点构造的多步块方法所得的结果更好;在长时间仿真下,多步块格式依然能够保持较好的计算精度,能够克服Runge-Kutta方法不适应长时间仿真的缺点.

基于Hermite插值的多体系统动力学离散变分方法

针对多体系统动力学数值仿真问题,研究基于Hermite插值的离散变分方法.首先对广义坐标和广义速度进行Hermite插值,结合Gauss数值积分方法,利用Hamilton原理和离散力学变分原理,建立了含已知导数信息和含未知导数信息的Hermite插值离散变分数学模型,求解得到精确度较高的动力学仿真结果.该方法可以在步长较大时精确保持约束方程,并保持系统总能量在一定范围内有界变化,适用于长时间仿真情况.

作物生产技术类专业校企合作的实践

在当前国际国内种业市场竞争日益激烈的严峻形势下,人才成为种子企业发展壮大的关键因素。在传统的农业教育中,种子企业用人需求与农业院校人才培养之间缺少横向沟通,导致人才需求与人才供给之间存在一定差距。农科类毕业生进入种子企业后往往需要经过一段时间的重新学习实践,才能适应工作岗位需要。如何改进这种人才培养方式成为种子企业与农业院校共同关心的重要课题。江苏中江种业股份有限公司对此进行了积极尝试,通过加强与相关农业院校作物生产技术类专业的校企合作,努力探索种业人才培养的有效模式,同时希望启发更多的同行关注国内种业人才的培养。

多体系统动力学Lie群微分-代数方程约束稳定方法

针对多体系统动力学微分-代数方程求解问题,研究基于Lie群表达的约束稳定方法.首先引入新的Lagrange乘子,结合位移约束、速度级约束和加速度级约束方程,构造了新的Lie群微分-代数方程.然后使用向后差商隐式方法和CG(Crouch-Grossman)方法,对微分–代数方程进行离散求解,得到精确度较高的动力学仿真结果.该方法在精确保持各级约束方程的同时,保持旋转矩阵的正交性,并且使系统总能量误差较小.

多体系统动力学微分-代数方程L-稳定方法

针对多体系统动力学微分-代数方程形式,在时间区间上构造L-稳定方法,分别基于等距节点、Chebyshev节点和Legendre节点等非等距节点建立求解格式,依据Ehle定理及猜想,与Padé逼近式对比得到待定矩阵和向量,从而获得L-稳定求解公式,循环求解过程采用Newton迭代法计算.以平面双连杆机械臂系统为例,使用L-稳定方法进行数值仿真,通过改变时间区间节点数和步长对各个指标结果进行比较,并与经典Runge-Kutta法对比.结果表明,该方法具有稳定性好、精度高等优点,适用于长时间情况下的多体系统动力学仿真.