车辆雨刷系统非线性动态模型颤振控制研究

车辆挡风玻璃与雨刮胶条间的颤振发生时机难以预测,如需要监控,就需要进行测量并控制发生源的状态。将非线性和不连续摩擦特性相结合,并将雨刮器回程时不连续的摩擦特性分成依赖速度变化的项和不依赖速度的项,从而建立雨刮器颤振估计模型。设计扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)并对其性能进行评价,通过实验验证了所提出的EKF可以准确估计颤振;同时证明使用tanh函数进行线性化是一种可以消除不连续性的有效技术。在考虑噪声叠加和控制臂尖端角速度误差条件下进行实验,结果显示:状态估计观测器中的平均误差值为16.068 deg/s,传统型卡尔曼滤波器为20.497 deg/s,而所提出的扩展卡尔曼滤波器仅为7.609 6 deg/s。结果验证了所提出的非线性动态模型满足对于雨刮器振幅和相位高精度推定的需求。

基于增量非线性动态逆的导弹解耦控制设计

针对导弹大迎角机动存在强耦合动力学特点,提出了一种基于增量非线性动态逆的解耦控制方法,将自动驾驶仪分为高带宽的快变角速率内回路和低带宽的慢变角回路控制,用部分逆近似求解的方法分别设计了增量形式的动态逆控制律对消不同的耦合项,实现控制解耦的目的。典型工况数字仿真结果表明,所设计的导弹增量非线性动态逆控制解耦律大大改善了强耦合动力学下的稳定控制性能。相比传统PID控制,它能够完全消除过载响应的低频振荡和超调量,同时还使得滚转角响应能够准确跟踪指令。

非线性动态特性系数对汽轮机转子-轴承-密封系统运动特性的影响

为准确地反应汽流激振下汽轮机转子-轴承-密封系统的运动特性,推导了包含非线性动态特性(非线性刚度、阻尼)的转子运动微分方程,将数值模拟获得的非线性汽流激振力拟合成方程耦合到运动方程中,采用龙格-库塔法求解对应的运动方程,基于试验对比验证了考察非线性因素的必要性与运动微分方程的准确性。在此基础上,分析汽流激振力作用下不同非线性动态特性系数对转子运动特性与稳定性的影响。结果表明:系统中的非线性动态特性会改变转子不同类型的混沌运动区域与位移,使1/2、1/3、2/3工频的出现范围及幅值改变,密频现象增加;耦合热、动载荷后高负荷区域转子位移减小。对比Lyapunov指数,考虑非线性动态特性后其均值有所上升;合理的非线性刚度能够改善系统的稳定性,高非线性阻尼值能提高系统稳定性;耦合热、动载荷后的系统高负荷运行时更稳定。

用于连续碰撞检测的线性动态分离轴算法

针对连续碰撞检测的检测效率低的问题,为了减少三角形基元检测数量,基于分离轴理论提出一种使用线性动态分离轴的快速连续碰撞检测算法.在三角形对运动前后,利用迭代算法各找到一条分离轴,将其构造为线性动态分离轴;然后剔除在动态分离轴上的投影始终不相交的三角形对;最后对无法剔除的三角形对使用其他剔除算法或者传统算法.在多个可变形基准模型上的实验结果表明,所提算法的基础检测剔除率超过89%,在精确检测阶段具有更高的检测效率.

二级齿轮非线性动态特性同伦摄动法分析

考虑时变啮合刚度、脱齿、各级齿轮啮合间的耦合关系,建立了二级齿轮传动机构的刚柔混合模型,采用同伦超越摄动法分析了机构的非线性动态特性,得到了二级齿轮机构主共振、超谐共振和亚谐共振的频响表达式。与多尺度法不同,同伦法的分析精度不受脱齿程度的影响。与数值积分结果的对比表明,在脱齿率达到30%以上时,同伦法较多尺度法具有明显的计算精度优势。该研究为复杂齿轮传动机构的非线性动态特性分析提供了更为精确的理论分析方法。

一种用于非线性动态辨识的新型神经网络

为提高非线性动态系统辨识(NDSI)的效果,在结合自建型模糊神经网络(SCFNN)和多层神经元神经网络(MLPNN)的基础上,提出一种自建递归型模糊神经网络(SCRFNN)。SCRFNN相较于前者,多了一个递归通道与抑制模糊规则产生机制;相较于后者,增加了模糊推论与一个递归通道。为验证SCRFNN在系统辨识中的有效性,设计一个新的NDSI在线学习模型与代码设计流程图,并以此作为在线学习架构,将以上3个神经网络模型对4个串-并型非线性动态系统进行辨识分析。经过仿真表明,新提出的SCRFNN通过存储内部状态,具备了映射动态特征的功能,从而使系统具有适应时变特性的能力,更适合于非线性动态系统的辩识。且在模糊规则数、学习收敛速度、学习与预测误差均方根值、预测精准度方面也取得了良好的效果。

动态模态分解方法在非线性动态问题中的应用

本文介绍了动态模态分解方法在非线性动态问题中的应用,动态模态分解方法是实现数值计算Koopman算子的方法,Koopman算子将有限维空间中的非线性问题转化为无穷维空间中的线性问题。本文主要介绍了非线性问题求解的最新计算方法,有助于引导学生打破传统非线性问题的迭代求解思考方式,培养学生算法创新能力。This article introduces the application of dynamic mode decomposition method in nonlinear dynamic problems. Dynamic mode decomposition method is a method for implementing numerical computation of the Koopman operator, which transforms nonlinear problems in finite dimensional space into linear problems in infinite dimensional space. This article mainly introduces the latest computational methods for solving nonlinear problems, which helps guide students to break the traditional iterative thinking of solving nonlinear problems and cultivate their algorithm innovation abilities.

广义非线性动态处理模型及其解算方法

本文针对当今各国高层领导和科学家十分关注并大力倡导的“数字地球”、“数字国家”、“数字城市”、“数字矿山”等科学工程构建中遇到的大量的多源、多维、多类型、多时态、多精度并具有非线性特征的联合数据处理问题的特点,建立了一个广义非线性动态联合数据处理模型及其相应的广义非线性最小二乘模型。针对该模型规模大、维数高的特点,借鉴多变量函数寻优的“变量轮换法”或“因素交替法”的思想、结合无记忆牛顿法,建立了一个解算算法,该算法将大规模的优化问题分解为两个较低规模的优化问题进行解算,降低了问题的规模,借助无记忆牛顿法,减少了存储量,特别适合大规模问题的解算。

超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型

超磁致伸缩致动器的输入磁场与输出应变存在着磁滞非线性。为了控制及使用致动器,必须建立其准确的数学模型。该文基于Jiles—Atherton磁滞模型、二次畴转模型、非线性压磁方程和致动器结构动力学原理,建立了超磁致伸缩致动器的磁滞非线性动态模型。应用该模型对致动器的输出应变进行计算,计算结果与实验结果符合较好,验证了模型的正确性和实用性。

液压缸运动的非线性动态特征

根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的'跳跃现象'和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态,说明液压缸非线性动态特性复杂多变。

简化的330MW机组非线性动态模型

该文采用机理分析和数据拟合的方法,建立330MW机组滑压运行下大负荷变化范围内的模型。该模型的主要特点是:将水冷壁换热过程归入制粉动态,将锅炉汽包蓄热及过热器蓄热做为一体考虑,在能够反映机组主要动态的前提下降低了模型的阶次;指出机组制粉动态惯性时间和锅炉蓄热系数是随机组负荷和压力变化的,并根据现场数据和机理分析分别给出其变化趋势;考虑到蒸汽在过热器管道内是吸热膨胀的过程并且有减温水的喷入,对过热器差压模型进行了修正,以锅炉吸热量代替主蒸汽流量建立 模型。模型使用机组55％-100％负荷时的静态工作点数据确定静态参数,通过汽轮机调门扰动和燃料扰动实验确定动态参数,经过机组运行数据验证,该模型具有较好的复现性,可用于控制系统的设计和控制算法的性能评价。

一类非线性动态系统的非参数GFRF 模型辨识(英文)

本文对一类用多项式描述的非线性动态系统提出使用ＧＦＲＦ模型类的非参数辨识算法．这种算法的显著特点是需要很小的计算量和存储空间，而且辨识精度较高．仿真结果表明这种非参数模型辨识算法是有效的，而且由辨识方法获得的模型一般具有很好的泛化能力，因而是一种具有重要应用前景的实用方法．

深部工程围岩特性及非线性动态力学设计理念

资源、人口和环境是21世纪的主旋律。随着资源开发和工程建设的不断发展,开挖深度日趋加深,数千米深的地下工程屡见不鲜。随之出现了深部围岩独特的力学特性以及对经典理论的严峻挑战。综述了国内外关于深部围岩特性和设计方法的研究现状,并提出了今后的发展方向。

基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统非线性动态特性分析

针对齿轮传动系统的动态传递误差、单双边冲击状态、脱齿、拍击及混沌现象等复杂非线性动力学问题,在同时考虑齿侧间隙、轴承间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等非线性特性的基础上,首次提出一种基于有限单元法的多间隙耦合齿轮传动系统的非线性动态特性分析方法。以某单级斜齿轮传动系统为例,利用大型通用有限元分析软件AN-SYS/LS-DYNA建立耦合系统动力学模型,分析支撑状态下耦合系统的非线性动态特性,研究了不同转速及负载力矩对耦合系统非线性动态特性的影响规律。结果表明有限单元法能在满足高精度分析的条件下求解各种复杂工况的齿轮系统非线性动力学问题,为进一步研究齿轮传动系统非线性动力学问题提供有力工具。

数控工作台的非线性动态特性

通过理论分析和试验验证,着重研究了非线性弹簧力和非线性摩擦力对数控工作台动态特性的作用。数控工作台受滚珠丝杠轴向力、横向力、扭矩、摩擦力和切削力等多种载荷的作用,滚珠丝杠各类刚度的大小与滚珠丝杠的支承方式密切相关;各类刚度随着工作台位移和运动方向的变化而变化,呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性等非线性规律;摩擦力变化规律服从Streibeck曲线。指出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用van der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用可以用Lienard方程描述。软硬弹簧特性引起的跳跃现象和非线性摩擦力自激振动引起的爬行现象使系统响应的稳定区域复杂化;跳跃现象主要发生在激励频率与固有频率接近的情况下,而爬行现象主要发生在低速润滑条件不良的情况下。极限环的存在表明非线性因素是限制失稳状态无限发展的稳定因素。

基于混合量测的电力系统线性动态状态估计算法

针对当前电力系统中广域测量系统(WAMS)和数据采集与监控(SCADA)系统并存的现状,利用量测变换技术,将SCADA系统下支路功率量测和节点注入功率量测转换为等效的电流相量量测,并与WAMS组成混合量测系统,在此基础上提出了直角坐标系下的线性动态状态估计算法。该算法采用Holt两参数线性指数平滑技术,结合线性定常系统Kalman滤波原理,实现了系统状态的预测和估计。该算法具有常数雅可比矩阵,从而大大减少了动态状态估计的计算时间,保证了动态状态估计的计算精度。通过IEEE14节点系统的仿真结果,验证了该算法的有效性和优越性。

基于非线性动态逆滑模的纵向着舰系统设计

通常发生的舰载机进舰着舰事故中,大多数是由于舰载机纵向航迹控制不好导致的。因此,针对着舰过程中的舰载机非线性运动模型,考虑舰尾流扰动的影响,提出了一种基于非线性动态逆的滑模控制方法,应用在纵向着舰系统的3个控制回路的设计中,来解决精确控制飞行轨迹的问题,并进行了航迹纠偏测试。最后,仿真结果表明,所设计的纵向着舰系统具有较强的鲁棒性和快速跟踪性,提高了舰载机着舰航迹精度,减少了下滑轨迹误差,满足了美国海军安全着舰指标要求。

滑动轴承非线性动态油膜压力分布特性的研究

针对有限长径向滑动轴承非线性动态油膜压力的分析与计算，定量阐明了非稳定润滑油膜的动态压力特性，进一步研究了轴承中转子自转速度、涡动速度及转子偏心速度等参数，对非线性油膜压力分布变化规律的影响。

基于超短期负荷预测和混合量测的线性动态状态估计

目前电力系统量测主要是广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)和数据采集与监控系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)混合量测并存。利用量测变换技术,将SCADA系统下支路功率量测和节点注入功率量测转换为等效的电流相量量测,并与WAMS量测组成混合量测系统,在此基础上提出了直角坐标系下的线性动态状态估计算法。此外,采用高精度的母线超短期负荷预测并通过潮流计算得到预测值,实现了系统状态的实时跟踪预测。该算法减少了动态状态估计的计算时间,提高了动态状态估计的计算精度。采用IEEE14节点系统对提出的算法进行了验证。

一种鲁棒BP算法及其在非线性动态系统辨识中的应用

利用多层前馈神经网络的非线性建模特性，基于动态ＢＰ网络的串并联和并联模型，提出一种高鲁棒性ＢＰ算法．与传统的ＢＰ算法相比，鲁棒ＢＰ算法有５个优点：（１）适合于非线性动态系统辨识；（２）辨识精度高；（３）不必内插所有训练样本；（４）具有高鲁棒性，能抵制过失误差和量测误差；（５）收敛速度得到了改进，因为错误样本的影响得到了适度的抑制．把该算法用于非线性动态系统辨识。