基于固定点理论的中立型随机时滞微分方程的稳定性

利用固定点理论研究了带有泊松跳跃的中立型随机时滞微分方程零解的渐进均方稳定性,避免了Lyapunov方法,进而减弱了系数函数的条件,同时给出了稳定性的优化条件.对相关文献结果作了推广.

动力吸振器基础变形及参数优化

在Voigt吸振器的基础上进行变形,设计了一种接地刚度吸振器,提出了基于固定点理论的改进方法,计算出系统固定点坐标的闭式解。使用解析和数值方法研究了主系统响应最大幅值,并根据固定点幅值特征进行全局优化,推导出最优固有频率比和最优阻尼比设计公式。通过数值仿真验证了解析解的正确性。在谐波力激励下,与局部、全局优化后的Voigt吸振器和接地阻尼吸振器进行对比,发现接地刚度吸振器经全局优化后的响应峰值和接地阻尼吸振器一致,均小于Voigt吸振器的全局优化峰值和接地阻尼吸振器的局部优化峰值,减振频带宽度最大。与同样应用全局优化的接地阻尼吸振器相比,接地刚度吸振器在接地阻尼吸振器的减振频带内减振性能更好,达到常用阻尼比所需的子系统质量更小。

广义变式惯容动力吸振器的H_(∞)和H_(2)解析优化

为使动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA)在连接限制的条件下充分发挥振动控制性能,研究了可连接在主振动系统任意位置的广义变式惯容动力吸振器的参数优化及其控制效果。基于虚功原理,在广义单自由度的主振动系统上,建立了适用于多种惯容动力吸振器的运动微分方程以及七参数通用频响函数。在此基础上,基于固定点理论推导得到了上述动力吸振器的H_(∞)优化解析解。并通过滤波理论得到了白噪声力和基础激励下的动力响应解析解,基于大量参数分析结果,拟合得到了H_(2)优化的简化计算经验公式。经高耸烟囱结构的风致振动和地震响应控制算例验证,采用提出的经验公式对随机激励下的一阶振动主导的结构进行振动控制优化设计,最优控制比误差在2%以内,具有良好的工程适用性。该文章的分析结果可为广义变式惯容动力吸振器的工程设计提供理论依据,分析流程也可为其他类型动力吸振器的振动控制优化研究提供参考。

含负刚度元件的三要素型动力吸振器的参数优化

提出了一种含有负刚度弹簧元件的三要素型动力吸振器模型,对该模型最优参数进行了研究。首先,建立了系统的运动微分方程,得到了系统的解析解,发现该系统存在着3个固定点。利用固定点理论将3个固定点调到同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,根据负刚度的特性得到了在保证系统稳定情况下的最优负刚度比,通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式。最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性。并通过与3种典型动力吸振器模型在简谐激励和随机激励情况下的对比,说明了此模型在主系统减振方面具有很大的优势,减振效果远优于3种已有动力吸振器模型,为设计新型动力吸振器模型提出了理论上的参考。

一种含负刚度元件的新型动力吸振器的参数优化

提出了一种含有负刚度弹簧元件的新型动力吸振器模型,对该模型的最优参数进行了详细研究.通过拉氏变换得到了系统的解析解,发现该系统存在着两个固定点,利用固定点理论得到了动力吸振器的最优阻尼比和最优频率比.进一步研究发现接地刚度取负值时能够得到更好的减振效果,根据负刚度的特性得到了在保证系统稳定情况下的最优负刚度比.通过数值解与解析解的对比证明了解析解的正确性.通过与两种已有的典型动力吸振器模型在简谐激励和随机激励情况下的对比,说明了负刚度模型在主系统减振方面具有很大的优势,减振效果远优于两种已有动力吸振器模型,从而为设计新型动力吸振器模型提出了理论上的依据.

接地式三要素型动力吸振器的H_∞优化

以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,研究了基于H∞优化准则的系统参数最优解析解.首先,将串联型粘弹性模型引入到接地式的动力吸振器中,并建立了运动微分方程,得到了系统的解析解.随后,以系统的解析解为研究对象发现该系统存在着三个固定点,利用固定点理论将三个固定点调到了同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式,并依据H∞优化准则通过最小化幅频曲线的最大值得到了系统最优阻尼比设计公式.最后,通过数值解与解析解的对比说明了解析解的正确性,并证明了接地式三要素型动力吸振器有较好的吸振效果.

二次矩阵方程X^2-2AX+B=0的唯一解

为刻画控制理论领域涉及较多的二次矩阵方程的解,利用固定点理论和矩阵范数的相关知识,给出该类方程有解的充分必要条件和有唯一解的判定定理.得出矩阵方程X2-2AX+B=0(A,B,X是n×n矩阵)至少有一个解矩阵的充分条件是2n阶构造矩阵R的特征值是两两不同的.并且当‖A‖≤1,‖B‖<1/2时,矩阵方程AX2-2X+B=0在闭球B‖B‖(0)上有唯一的解.

非线性p-拉普拉斯方程的径向收敛的有界正解(英文)

运用固定点理论,获得了非线性p-拉普拉斯方程径向收敛的有界正解的一个新的存在性结果.

二阶非线性差分方程无界非振荡解的一个新的存在性结果(英文)

运用固定点理论,获得二阶非线性差分方程无界非振荡解的一个新的存在性结果.

基于惯容负刚度动力吸振器的梁响应最小化

提出了两种新型的被动振动控制结构,即含有惯容器和负刚度的动力吸振器振动控制结构,并抑制梁的横向振动。在只考虑一阶模态函数情况下,使用固定点理论推导出了这两种新型动力吸振器的最优控制参数解析表达式。在此基础上,将两种不同的基于惯容负刚度的新型动力吸振器(模型1和模型2)分别与传统动力吸振器在不同质量比下进行了对比分析,数值结果表明,基于惯容负刚度的动力吸振器比传统动力吸振器对梁的振动控制更有效。对于质量比小的情况,模型2比模型1具有更好的减振效果。但是,质量比或者惯容质量比较大时,会导致模型2的最优负刚度比大于0,此时模型2的最优参数不适用。此外,还简要讨论了质量比和惯性质量比对最优系统参数的影响。

含放大机构的三要素型动力吸振器的H_(∞)优化

提出了一种含放大机构的三要素型动力吸振器模型,研究了基于H_(∞)优化准则的系统参数最优解析解。首先,将三要素型黏弹性模型与放大机构引入动力吸振器中,通过拉氏变换得到了系统的解析解。随后,以系统的解析解为研究对象发现该系统存在独立于阻尼比的三个固定点,利用固定点理论将三个固定点调到同一高度得到了动力吸振器的最优调谐比和最优刚度比设计公式。最后依据H_(∞)优化准则通过最小化幅频曲线的峰值得到了系统最优阻尼比设计公式,并通过数值仿真验证了解析解的正确性。与三种经典动力吸振器在简谐激励下进行了对比,证明了该模型有更好的吸振效果。

含惯容和接地刚度的黏弹性动力吸振器的参数优化

将带有黏弹性特性的Maxwell模型引入系统中,提出一种含惯容和接地刚度的动力吸振器,并对该模型进行参数优化。建立系统的动力学方程并求出解析解,发现幅频曲线中存在三个固定点。利用固定点理论将系统的三个固定点调整到同一高度,得到系统的最优频率比和最优刚度比,并根据H_(∞)优化准则求出系统的最优阻尼比。在参数优化过程时,发现惯容比在一定范围内,有两组适合该模型的最优参数,进而确定不同惯容比所对应的最优参数。考虑实际工程应用并保证系统的稳定性,对比两组参数的优化结果,在常规参数下确定了惯容比的最佳工作范围。分析惯容比在最佳工作范围内外系统参数的选择对系统响应的影响,给出了在实际工程应用中的建议。与已有的动力吸振器在简谐激励和随机激励下的减振效果进行比较,说明恰当地选取惯容比可使系统有明显的减振优势,为设计动力吸振器提供理论依据。

一种含放大机构、惯容和接地刚度的动力吸振器的参数优化

惯容、放大机构、接地刚度及其组合结构等常用于振动控制中,有着较为良好的减振效果。提出了一种含放大机构和惯容的接地刚度动力吸振器(dynamic vibration absorber,DVA),该模型以Voigt DVA为基础,引入放大机构、惯容和接地刚度提高系统的减振性能。依据H_(∞)优化准则对吸振器进行了参数优化。首先,建立系统的运动微分方程,基于扩展的固定点理论推导出最优频率比,进而求出系统稳定状态下的最优刚度比及其对应的惯容最佳工作范围,通过基于摄动的方法得到系统近似阻尼比设计公式。最后,通过MATLAB软件计算数值解验证了解析解的正确性。在简谐激励条件下,与现有的DVA进行对比,证明了该模型具有良好的减振效果,并在随机激励下进一步进行了验证。研究过程和结果对新型动力吸振器的设计和应用有一定的参考意义。

基于惯容-弹簧-阻尼的结构减振研究

提出了4种新型基于ISD(I-惯容,S-弹簧,D-阻尼)结构的被动振动控制减振形式,以减少工程结构受到外部激励时的振动。根据牛顿第二定律建立了系统的动力学方程,得到了系统的稳态振幅放大因子,发现4种模型都存在独立于阻尼比的固定点。将固定点调整到同一高度进而得到最优刚度比,然后利用H∞优化使系统的最大值最小化得到了系统的最佳阻尼比。通过与传统动力吸振器在简谐激励和随机激励下的响应进行比较,发现ISD结构有很好的减振效果,为新型减振机构模型的提出和设计提供了理论依据。

一种含放大机构的负刚度动力吸振器的参数优化

在大多数情况下机械振动是有害的,它不仅产生噪声还会降低设备的工作精度和使用寿命.采用正刚度特性的吸振、隔振系统往往难以达到满意效果,这种情况在低频振动控制系统中尤其明显.放大机构与负刚度元件在振动控制领域均表现出良好性能,但是较少有对同时含有放大机构与负刚度装置的动力吸振系统的研究.以Voigt型动力吸振器为基础提出了一种将放大机构应用于含负刚度弹簧元件的动力吸振器模型,对该模型的最优参数进行了研究.首先建立了系统的运动微分方程并得到了其解析解,发现该系统存在两个固定点,利用固定点理论得到了动力吸振器的最优频率比.根据负刚度的特性,在保证系统稳定的前提下得到了最优负刚度比,并推导了系统的近似最优阻尼比.通过数值仿真验证了解析解的正确性.与多种动力吸振器在简谐激励与随机激励下进行了对比,说明了本文模型相比于已有的动力吸振器,能够大幅降低共振振幅、拓宽减振频带并且降低系统的谐振频率,为设计新型动力吸振器模型提供了理论依据.

变化型惯质调谐质量阻尼器的优化与性能评价

提出一种变化型惯质调谐质量阻尼器(VTMDI)的模型,并对其减振性能进行了系统研究。首先,以单自由度结构体系为研究对象,采用固定点理论对VTMDI进行结构参数优化,得到VTMDI的最优频率比和最优阻尼比表达式;然后,通过与已有的三种典型调谐质量阻尼器模型(TMD,VTMD和TMDI)在简谐激励和随机激励情况下的对比,得到VTMDI和TMDI的减振效果远优于VTMD和TMD,说明表观质量在主结构减振方面有较大的优势,且相同表观质量条件下VTMDI具有比TMDI更好的减振效果,为设计新型调谐质量阻尼器模型提供了理论上的参考。

接地式三要素型动力吸振器性能分析

利用固定点理论优化接地类型的动力吸振器得到的结果可能不是全局最优参数,在选择其他参数时主系统可以获得更小的振幅,接地类型动力吸振器的优化问题值得进一步研究.因此,以一种接地式三要素型动力吸振器为对象,通过研究系统参数变化对固定点位置与主系统最大振幅的影响,得到了此吸振器的局部最优参数并分析了它的性能.首先建立了此系统模型的运动微分方程,得到了主系统振幅放大因子,发现系统存在3个与阻尼无关的固定点.固定点中幅值较大点随系统参数变化的趋势可以代表最大振幅随系统参数变化的趋势,因此利用盛金公式得到了固定点幅值的表达式.为了更加精确,进一步使用数值算法得到了最大振幅与系统参数的关系图,发现系统中存在局部最优参数.通过对比接地式吸振器与接地三要素型吸振器的最大振幅随系统参数变化的趋势,得到了接地式三要素型吸振器的局部最优参数,并发现当固有频率比小于局部最优频率比时,接地式三要素型吸振器模型主系统的最大振幅要远小于接地式动力吸振器模型.

含负刚度器件的Maxwell模型动力吸振器的参数优化

将黏弹性材料模型中的Maxwell模型引入到吸振系统。形成一种含负刚度器件的Maxwell模型动力吸振器,并对该模型的参数进行优化。建立系统的运动微分方程,得到系统的解析解;利用固定点理论将系统的三个固定点调整到同一高度,求出系统的最优频率比和最优负刚度比,并根据H_∞优化准则得到系统的最优阻尼比;分别在简谐激励和随机激励条件下,与几种经典动力吸振器模型对比证明了含负刚度的Maxwell模型动力吸振器有较好的吸振效果。

一种含有杠杆元件的动力吸振器参数优化

提出了一种含有杠杆元件的新型动力吸振器模型,基于H∞与H2准则进行了参数优化,并分析了减振效果。首先建立了系统的运动微分方程并求解,然后利用固定点理论和最优性能指标分别对系统参数进行H∞优化和H2优化,从而得到了两种优化准则下的最优参数。将解析得到的结果和数值结果进行了对比,证明了求解的正确性。进一步分析了放大比对系统最优参数和主系统振幅的影响。将含有杠杆模型与经典的动力吸振器模型进行了对比,发现含有杠杆模型的减振效果优于已有的经典动力吸振器模型,可以为设计新型动力吸振器提供理论依据。

Positive Periodic Solutions for Nonautonomous Differential Equations with Delay

由在锥上利用一条固定的点定理， nonautonomous 的积极周期的解决方案的存在上的一些新结果有延期的微分方程被导出。