平面刚体系统的参数预调节保辛算法

保辛积分方法在约束哈密顿系统中有着重要的应用,是因为其在长时间仿真中表现出极好的稳定性。然而随着仿真时长增加,保辛格式通常具有较大的相位误差累积。本文提出了一种平面多刚体系统的参数预调节保辛积分方法。通过推导具有待定参数的改进的拉格朗日方程,并将其与已有保辛格式相结合并预先调节相关参数取值,可以大幅降低数值解的相位误差。理论分析与数值结果表明参数预调节保辛积分方法不仅保持了辛结构,而且具有很低的相位误差累积。因此,参数预调节保辛积分方法可应用于长时间仿真分析。

完整系统的多刚体系统离散时间传递矩阵法研究

基于多刚体系统离散时间传递矩阵法,采用提高计算精度的方法,研究具有大运动、非线性特征的完整系统在平面、空间中的动力学响应。提出了对部分变量重新赋值的违约修正方法,计算机仿真表明了其有效性。多刚体系统离散时间传递矩阵法不须进行违约修正,体现了该方法建模灵活性较强、程式化程度较高的优点。

浮基多刚体系统动力分析

引入浮体势流流固耦合理论和多刚体力学的凯恩方法对浮基多刚体系统进行动力分析。考虑入射规则波的影响和上部作业物体进行回转作业、升降作业的影响，建立了浮基多刚体系统的运动方程，讨论了浮基多刚体系统运动方程在三类情况下的求解途径。

小生境遗传算法的多刚体系统动力学参数优化设计

在分析多刚体系统动力学参数优化问题特点的基础上,针对用传统优化方法和标准遗传算法求解这一类问题时存在的问题,提出了一种改进的小生境遗传算法。采用最优保存策略和高斯变异算子,保证算法的稳定收敛和提高算法在每个峰值附近的局部搜索能力。将该方法用于5自由度汽车悬架系统动力学参数优化设计问题,结果表明该方法在收敛速度和获得全局最优解方面部有很大提高。

载货汽车平顺性多刚体系统动力学建模与仿真

文章根据载货汽车的特点对其模型进行了简化,建立了十一自由度的多刚体系统动力学模型;以卡尔丹角描述载货汽车多刚体系统的姿态,运用多刚体系统动力学建模方法,建立了载货汽车十一自由度平顺性动力学模型及其动力学方程;激励分析中考虑了轮胎径向跳动的影响,采用逆快速傅里叶变换(inverse fast Fourier transform,IFFT)法建立了四轮相关路面随机输入时域模型;在此基础上,利用Matlab的GUI模块开发了载货汽车平顺性时域仿真系统,并以某型号载货汽车为例进行了平顺性时域仿真;最后,通过载货汽车平顺性实验,验证了该系统的仿真结果是准确可靠的。该系统实现了载货汽车多刚体系统的参数化建模与仿真,能有效地对载货汽车平顺性进行性能预测和评估。

多刚体系统接触碰撞动力学研究进展

简述了多刚体系统接触及碰撞动力学的研究方法,详细回顾了考虑库仑摩擦的多刚体系统的能量不协调、Painlev(?)疑难及碰撞恢复系数等该领域中难点问题的研究进展,探讨了解决该难点问题的研究思路,指出了未来该领域的研究方向.

含摩擦的多刚体系统碰撞问题的滑动状态步进法

研究了含铰摩擦的多刚体系统的碰撞动力学问题.在保留了关于处理冲击问题的经典近似假定的基础上,给出了计算冲击后系统广义速度的滑动模式步进算法.该算法避免了求解变尺度的微分方程的困难,同时由于考虑了切向模式的复杂性,从而使计算结果避免了碰撞前后能量的不协调性.算例描述了该算法的实现过程.

基于空间算子代数理论多刚体系统反向动力学仿真

应用空间算子代数理论,在通用计算机符号演算软件Mathematica5.2的环境下,对多刚体系统反向动力学进行设计与实现。广义质量是正、反向动力学及联系旋量力和旋量加速度的重要参量,据此可形成高效递推算法。用空间算子代数理论求广义质量、反向动力学具有形式简洁、物理意义明确、编程效率高和直观等特征。运用VB.NET编程软件实现与Mathematica5.2软件无缝集成,对多刚体系统动力学仿真及反向动力学进行参数化分析与计算,给出了实施过程。根据分析结果,对PUMA560机器人进行了反向动力学设计,并与结果进行了对比,通过算例验证了结果的正确性和有效性。

建立多刚体系统动力学方程方法的等价性

比较了多种建立多刚体系统(简称多体系统)动力学方程的方法,结果表明Kane方法是一种较好的方法。进一步研究了多体系统动力学方程的几何意义,为改善动力分析的数值计算精度打下基础。

基于矩阵变换的多刚体系统振动分析符号建模

针对复杂多刚体系统振动分析问题,提出一种基于矩阵变换的符号建模方法。采用矩阵和矢量对刚体质量惯量、弹簧-阻尼连接参数、约束和空间运动状态进行整体定义,使符号推导简捷明了。将振动状态下刚体小位移线性化,通过线性变换描述不同点相对于不同坐标系位移之间的关系。分别针对无约束和开环约束多刚体系统采用拉格朗日方法导出适于作控制和振动分析的线性常微分方程,揭示了两组方程与表征系统约束拓扑信息的系统约束坐标变换矩阵之间的关系。进一步阐述一般开环约束系统中系统约束坐标变换矩阵的构造方法。数值仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性。

单自由度多刚体系统动力学分析

用第二类拉格朗日方程， 对三维摆动混合机进行动力学分析。并比较主动轴水平安置和垂直安置时系统的受力状况，

多刚体系统内碰撞数学模型及计算程序

本文讨论树形多刚体系统内多处刚体相互碰撞动力学,利用多刚体系统动力学与碰撞理论导出系统内碰撞数学模型,开发了相应的计算程序。它与多刚体系统动力学软件配合可用于系统内碰撞过程的仿真和撞击冲量的计算,文章最后给出一个算例。

考虑摩擦的平面多刚体系统的冲击问题

由于经典的多体系统冲击动力学的方法无法在冲击的瞬间计算摩擦力的积分 ,所以在考虑滑动粘滞、反向及保留经典的近似冲击假定的情况下 ,通过采用分段分析的方法 ,得到含摩擦的平面多刚体系统的冲击问题的理论解 ,即根据冲击的初始条件及几何特性 ,以及作者提供的公式 。

基于计算多刚体系统动力学的双级滑阀真空泵振动平衡研究

双级滑阀真空泵机构运动复杂,运用计算多刚体系统动力学方法进行分析计算,可以获得复杂动力方程的精确解。本文利用计算多刚体系统动力学分析了滑阀泵的振动平衡,推导了有关计算公式,综合了影响振动平衡的多项因子并建立了双级滑阀泵(双缸结构)的数学模型,计算了该泵平衡前后的支座反力和振动位移幅值。结果表明,计算结果与实验测试结果完全吻合,误差可以忽略。结果也说明计算多体系统动力学方法是可靠的计算方法,通过对双级滑阀真空泵的运动和动力分析可以得到各部件的动力学响应,其中包括双级滑阀真空泵的振动位移幅值,它直接反映了双级滑阀泵的振动现象,由此进行动平衡计算,从而达到降低振动的目的。

多刚体系统计算机代数动力学建模研究

本文研究了复杂多刚体系统的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ建模方法，以Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ数学软件为基础，完成了多刚体动力学系统的计算机建模、推导与仿真。

多刚体系统动力学的正则方程与辛算法

针对多刚体系统动力学数值计算精度的关键问题，首先采用Ｋａｎｅ方程导出了二阶形式的动力学方程，并研究了其中系数矩阵的恒等关系，进而建立了多刚体系统动力学的哈密顿体系并获得正则方程。在此基础上，分析了多刚体系统动力学数值积分的能量耗散现象，揭示其根源在于，数值算法用前一时刻值代替当前值。理论分析和计算结果表明，采用多刚体系统动力学的正则方程与辛算法的结合，可使多体系统动力学的数值计算性态得以改善，能有效消除“能量耗散”现象，从而使动力学计算的误差累积与违约得以控制，保证了计算精度。

空间多刚体系统姿态的协同控制

将一种针对多个一般非线性系统的基于输出反馈的协同控制方法应用在采用四元数法描述的空间多个刚体姿态的协同控制系统中去,给出了空间多刚体系统姿态协同控制问题有解的充分条件,并设计了多刚体系统姿态的协同控制律.算例仿真结果表明,此法设计的协同控制器能够稳定控制描述各个刚体系统的姿态四元数,使其渐近稳定.

基于能量恢复系数的多刚体系统的摩擦碰撞

研究了多刚体系统的摩擦碰撞问题。一般的法向弹塑性力与位移的关系被直接引入到多刚体系统的计算中,同时考虑了碰撞中滑动模式的变化。在现存的文献中,常通过求解微分方程来解决该问题,但因碰撞时间同碰撞力不在同一个量级上,这就导致计算步长的选择十分困难,而且Amontons-Coulomb摩擦定律的不光滑性导致了在搜索粘滞状态与滑动状态的非光滑点的困难。代替通常的解微分方程的方法,以能量恢复系数作为桥梁,通过代数的方法得到碰撞前后系统状态。其主要优点在于既避免了能量的不协调性,又比微分方法简单。

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析——兼论电力系统暂态稳定性

非自治系统稳定性理论至今几乎仍是空白。虽然数值积分法可以给出精确的受扰轨迹，并按经验判断该轨迹是否稳定，但是缺乏稳定裕度的概念。李雅普诺夫方法不能提供稳定的必要条件，即使对定常系统也只能为稳定性提供保守的定性结论。对于一般的非保守力系或时变系统，几乎不可能构造严格的李雅普诺夫函数，并使其稳定域具有工程意义；而采用不严格的李雅普诺夫函数，则甚至连稳定的充分条件也难以保证。文中对非自治非线性多刚体系统的运动稳定性给出了严格的充要条件：互补群群际能量壁垒准则（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ－ｃｌｕｓｔｅｒｅｎｅｒｇｙ－ｂａｒｉｅｒｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，缩写为ＣＣＥＢＣ）。该定量化稳定理论清晰地反映了失稳的机理，发现并解释了非线性系统的许多特有现象；所提出的稳定裕度算法适用于任意多刚体运动系统的大扰动稳定性评估和任意参变量极限值的求取。已在国内外电力系统暂态稳定分析和控制工程中得到实际应用的扩展等面积准则（ＥＥＡＣ）就是这样的一个范例。

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析——兼论电力系统暂态稳定性(续前)

非自治非线性多刚体系统运动稳定性的定量分析——兼论电力系统暂态稳定性（续前）薛禹胜（电力自动化研究院２１０００３南京）１９９７－１２－０２收稿。国家自然科学基金（５９５７７００２）及电力部联合资助项目。（上接本刊１９９８年第５期第９页）５多刚体稳定裕...