Low Input and High Output Impedances Current-Mode First-Order Allpass Filter Employing Grounded Passive Components

A current-mode low input and high output impedances first-order allpass filter using two multiple output second-generation current conveyors (MOCCIIs), one grounded capacitor and one grounded resistor is presented. The suggested filter uses a canonical number of passive components without requiring any component matching condition. The frequency responses simulation results of the proposed filter confirm the theoretical analysis.

轻中冰区悬垂塔型式对铁塔一阶振型影响研究

轻中冰区悬垂塔的受力主要受风荷载控制,而风致效应主要受铁塔一阶振型的方向影响,一阶振型为横担方向横向振动时,符合规范等效静力荷载的计算假定,计算得到的风荷载效应最不利,反之,计算得到的风致效应并不是最不利的,可能使得设计偏于不安全,因此研究输电塔的自振特性对其受力显得十分重要。基于结构力学基本原理和数值模拟研究了悬垂塔不同结构型式下的振型特性,研究表明:悬垂塔呈鼓型布置时,由于横担较短,横担的质量占比较小,扭转效应较弱,一阶振型表现为横向振动;悬垂塔羊角型(直流双极塔)布置时,由于横担较长,横担的质量占比较大,扭转效应明显,一阶振型表现为扭转;悬垂塔为酒杯塔和猫头塔时,一阶振型主要受塔窗轮廓材的相对规格比控制;并结合参数分析结论提出了不同布置型式下保证悬垂塔一阶横向振动的措施,研究结论对工程实践具有一定的指导意义。

失效模式相关性的柔顺机构可靠性分析

现在对柔顺机构及其零部件的可靠性失效模式分析大多是针对单一的疲劳失效,得出的可靠性准确度结果难免会有偏差,为了提高柔顺机构的可靠性及其准确性,以微位移放大机构作为研究对象,建立柔顺机构多失效模式可靠性分析模型,对多失效模式情况进行了可靠性分析和灵敏度分析,引入FORM(First order reliability methods)算法得到失效模式相关系数矩阵,相关系数矩阵的引入让系统可靠性可充分考虑失效模式之间的相关程度。并将系统可靠性模型求解转化为多维正态积分,再通过G-PCM(Generalproduct conditional margin)法对多失效模式情况进行了系统的可靠性分析和灵敏度分析。并给出各失效模式和随机变量的重要度排序,有利于确定柔顺机构可靠性优化的针对性方法。将实验结果与Monet Carlo法进行对比,证明了方法的准确性。

某增压发动机排气热端耐久性分析与优化

某增压汽油机中,排气歧管的隔板倒角与颈部和催化器的壳体都出现开裂。通过仿真分析和对比试验发现,隔板倒角和颈部热应力过大是造成开裂的主要原因,而排气歧管1阶模态频率过低是催化器壳体开裂的主要原因。通过增大隔板处圆角并增加隔板厚度解决了隔板开裂问题,在颈部加筋解决了颈部开裂问题,而通过优化支架并另外增加固定支架提高排气歧管1阶模态频率解决了催化器壳体开裂问题。通过这些问题的分析和解决,积累了排气歧管的仿真、设计和测试经验。

动态测定木材泊松比μ_(LT),μ_(LR)和μ_(RT)的电测法

【目的】给出动态测试木材泊松比的理论依据,提出一种简单易行且能提高测试精度的动态测试木材泊松比μLT,μLR和μRT的方法。【方法】从木材的应力-应变关系(胡克定律)和悬臂板一阶弯曲模态的应力、应变分析2方面阐述动态测试木材泊松比的原理和方法。对轻木、云杉、欧洲赤松、白蜡木、山毛榉5个树种木材,将其长宽比为6,5,4,3的弦切面、径切面和横切面制成悬臂板试件,应用ANSYS程序shell63单元计算其在一阶弯曲模态下的应变和应力,并通过应力、应变分析及平面应力状态下的应力-应变关系得到动态测定木材泊松比的应变花粘贴位置;同时采用静态试验验证动态测试泊松比的正确性。【结果】悬臂木板作一阶弯曲振动时,板内横向应变εy与纵向应变εx之比随距其悬臂端距离的增加而上升;横向应力σy与纵向应力σx之比在整个板内都很小,随距悬臂端距离的增加从正值下降到负值,存在一个σy等于零的位置,在此位置上横向应变与纵向应变之比的绝对值不仅等于泊松比值,而且等于ANSYS计算时输入的泊松比值,以此确定动态测试木材泊松比的应变花粘贴位置。【结论】动态测定木材泊松比μLT,μLR和μRT的十字应变花粘贴位置取决于悬臂板内横向应力σy等于零的位置。对于弦切面的悬臂板,十字应变花粘贴位置与板宽长比和板材密度有关;对于径切面和横切面的悬臂板,其十字应变花粘贴位置仅与板长宽比有关;瞬态激励测量应变花的横向应变和纵向应变频谱,一阶弯曲频率的横向应变与纵向应变的线性谱幅值之比得到泊松比的动态测量值;虽然木材的横向应力与纵向应力之比在其整个悬臂板内都很小,但因木材主向弹性模量相异很大,故在测试木材泊松比时不容忽视其横向应力σy与纵向应力σx的比值;动态测试木材泊松比方法的正确性得到轴向拉伸和四点弯曲等静态试验的验证,且木材泊松比动态测试值的分散性相对于静态测试值有所改善。

基于一阶振型斜率的剪切型建筑结构损伤定位

提出了一种利用结构一阶振型斜率改变判断剪切型结构损伤位置的方法.首先,进行结构振型和振型斜率对损伤的敏感性分析,导出敏感性系数表达式.然后,计算结构损伤前后的一阶振型斜率差.最后,在敏感性分析和计算得到的结构一阶振型斜率差的基础上,通过迭代计算消除多损伤引起的振型斜率改变叠加进行损伤定位.通过10层剪切型框架结构不同损伤工况的数值分析表明,所提出的算法能够正确识别所有的损伤位置.

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器滑模反演控制

针对高超声速飞行器非线性、强耦合和参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的滑模反演控制方法.将飞行器曲线拟合模型分解为速度子系统和高度相关子系统并表示为严格反馈形式,分别采用滑模和反演方法设计实际控制量与虚拟控制量.采用1阶低通滤波器获取虚拟控制量的导数,解决了传统反演控制方法"微分项膨胀"问题.基于改进滑模微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行估计和补偿.仿真结果表明,该控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有鲁棒性,且实现了对速度和高度参考输入的稳定跟踪.

基于数值模拟方法的U肋加劲板初始几何缺陷研究

为较为准确地计入初始几何缺陷的形态和大小,通过塞尺试验得到的U肋加劲板初始几何缺陷的实测值,然后利用数值模拟方法对U肋加劲板初始几何缺陷形态与大小的简化等效模拟方法进行研究。研究表明:整体几何缺陷按正弦半波形式来进行简化处理是比较安全的,局部几何缺陷按模型特征值屈曲的第一阶屈曲模态简化处理是比较安全的,采用简化几何缺陷形式与实测几何缺陷的应力和变形曲线基本一致。

光纤Mach-Zehnder干涉仪中的高阶模干涉现象

利用Hermite-Gauss函数、模式干涉理论以及电场矢量线性叠加方法,分析了高阶模经光纤Mach-Zehnder干涉仪后的输出光场的空间干涉现象,得出了两个高阶模之间干涉光场的公式,计算出了双模光纤中各模式之间空间干涉的光场。数值仿真结果表明二阶模之间的干涉光场是两个相同的圆形光斑,而基模和二阶模之间的干涉光场是两个不等大的圆形光斑。

天波/地波组合传播模式下一阶海杂波特性分析

分析天波反射/地波绕射组合模式下一阶海杂波的产生机制、展宽原理,导出了一阶海杂波频移、展宽计算公式;结合距离换算、双基地角、擦地角计算公式,对组合模式下一阶海杂波频谱随距离、方位的分布特性及展宽特性进行了理论计算分析。实测信号频谱特征与理论分析结果的对比表明:实验结果与理论分析相符合,验证了天波反射/地波绕射集成概念是成立的,进一步证明了天波/地波集成探测技术原理可行。

甘蔗收割机机架虚拟样机的模态分析与优化设计

对甘蔗收割机的机架虚拟样机进行了模态分析,发现其低阶模态振型对甘蔗收获质量的影响并不大,采用一阶方法对机架整体作静力强度优化,保证了结构综合应力在材料许用屈服应力190 MPa范围内使整体质量降低约7%.优化后构件尺寸的改变并未影响样机的运动仿真,该尺寸可作为生产物理样机的可靠参考尺寸,从而缩短了研制周期,提升了产品设计的一次成功率,为今后数字样机的创新设计提供了一种新的思路和应用依据.

基于时间有限元方法的旋转柔性叶片动力学响应分析

将时间有限元方法引入到柔性多体系统的数值计算中,研究了旋转柔性叶片系统的刚-柔耦合响应问题.首先,基于非线性梁理论,建立了旋转柔性叶片系统的中心刚体-柔性梁模型,构造柔性叶片系统考虑一次近似耦合的Lagrange函数;其次,采用假设模态方法对空间坐标进行离散,建立系统的时间有限元格式;最后,通过数值实验,分析了柔性叶片的动力学响应.该方法直接构造了系统的离散积分格式,并自动保证了该格式是保辛的,因而具有较高的数值精度和稳定性.数值结果表明:时间有限元可以有效地求解旋转柔性叶片系统内低频大范围运动与高频弹性振动之间的刚-柔耦合问题.

旋转运动柔性梁的假设模态方法研究

采用假设模态法对旋转运动柔性梁的动力特性进行研究，给出简化的控制模型．首先采用 Hamilton 原理和假设模态离散化方法，在计入柔性梁由于横向变形而引起的轴向变形的二阶耦合量的条件下，推导出基于柔性梁变形位移场一阶完备的一次近似耦合模型，然后对该模型进行简化，忽略柔性梁纵向变形的影响，给出一次近似简化模型，最后将采用假设模态离散化方法的结果与采用有限元离散化方法的结果进行了对比研究．研究中考虑了两种情况：非惯性系下的动力特性研究和系统大范围运动为未知豹动力特性研究．研究结果显示，当系统大范运动为高速时，在假设模态离散化方法中应增加模态数目，较少的模态数目将导致较大误差．一次近似简化模型能够较好地反映出系统的动力学行为，可用于主动控制设计的研究．

几何分布滞后模型的估计及在动态市场中的应用

先以动态市场反应模型中的销售滞后模型为例,引出几何分布滞后模型,再运用Koyck变换将几何分布滞后模型转换成有限的一阶自回归模型进行估计.针对由Koyck变换而引出的两个新问题:随机误差项的自相关,以及随机误差项与解释变量之间的相关,进行了深入的讨论和研究.特别是,针对这两个问题同时出现的情形,给出了将工具变量法和广义差分法相结合的估计方法.在此基础上进行了实证研究,验证了我国近几年的通货紧缩对经济的影响,结果表明只能算是较温和的紧缩效应.

不同失效模式下平面张弦梁结构受力全过程刚度变化

针对现有关于平面张弦梁结构受力全过程中刚度变化规律研究不够系统化的不足,采用理论推导、有限元分析和试验验证等策略对此问题进行深入分析。首先,运用一阶方法推导简化平面张弦梁结构模型在外荷载作用下的跨中竖向位移和杆件内力的计算公式。在此基础上,研究上弦抗弯刚度及上下弦轴向刚度比这2个参数对结构竖向整体刚度的影响规律。最后,分析多个平面张弦梁结构模型在受力全过程中的刚度下降程度。结果表明:当各参数在常用范围内取值时,上弦抗弯刚度对结构整体刚度的影响不大。该结构的多种承载破坏模式均具有脆性破坏的特征。

剪切可变形梁非线性静态响应的精确解

本文给出了纵横向载荷作用下,梁非线性静态问题的精确解。基于非线性一阶剪切变形梁理论,导出了梁非线性静态问题的基本方程。将三个非线性方程化简为一个关于横向挠度的非齐次四阶非线性积分-微分方程,当只有轴向载荷作用时,该方程和相应的边界条件构成微分特征值问题。直接求解该方程,得到了梁非线性静态变形闭合形式的解,这个解显式地给出了梁的变形与外载荷之间的非线性关系,描述了梁变形后的非线性平衡路径。利用这个解,得到了梁临界屈曲载荷的一阶结果与经典结果。为考察载荷、长高比以及边界条件的影响,根据得到的解析解给出了一些数值算例,并讨论了梁不同阶屈曲模态下非线性静态响应的一些性质。结果表明:对应于方程特征参数λ的不同取值区间,梁的轴向载荷-挠度曲线有不同的解支;而对应于参数λ的同一取值区间,梁分别对应两个不同的屈曲模态。

椭圆光波导解析解及第一个高阶模的截止频率研究

本文对椭圆光波导进行了严格的求解，得到了模场的精确解析解，导出了模式特征方程，并且证明了圆光波导仅是椭圆光波导的一个特例。文中还对第一个高阶模的特征方程进行数值求解，得出不同椭圆度下的有效折射率与归一化频率的关系曲线及第一个高阶模的归一化截止频率随椭圆比的变化。

船体梁结构强度的非线性有限元分析

对于船体梁结构强度研究采用传统方法分析结果精准度较低,为了解决该问题,提出了基于显式的非线性有限元分析。采用模拟箱型梁边界条件作为边界研究基础,根据船体梁结构受到载荷作用材料易变形性质,对不同条件下的结构稳定情况展开分析,获取边界条件是自由支持的特征信息。利用动态分析方法模拟静力加载过程,并使用显式算法进行求解。在时间上显式船体梁结构前推速度和位移,添加100 N集中力作为参考载荷,引入一阶屈曲模态作为初始扰动,进行非线性极限强度分析,由此获取压杆所能承受最大临界值,完成对船体梁结构强度的非线性有限元分析。通过实验对比结果可知,该方法比传统方法分析结果精准度高,为船舶结构设计提供参考。

基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。