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。

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。

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。

基于后随机非线性动态粒子群算法的地震模拟振动台参数优化设计

地震模拟振动台系统控制参数的质量影响着台面波形复现精度,进而影响试验效果。为实现对系统控制参数的高效校调与智能化寻优,提高系统对台面的控制效果,在标准粒子群算法的基础上提出了一种基于后随机非线性动态粒子群算法的三参量控制参数寻优方法,用于地震模拟振动台系统控制参数的优化整定。仿真结果表明,改进算法寻优参数控制下复现波形的相关系数比理论参数控制时提高了25%以上;与试验反馈数据波形仿真结果相比,寻优参数控制下的系统仿真波形相关度均提升至0.95以上,绝对峰值误差降至10%以内;对比结果证明了改进算法可行有效,优化参数控制下系统对不同输入波形具有更好的适应性,系统受控效果良好。

基于斯皮尔曼相关分析的非线性动态过程特征提取与故障检测

斯皮尔曼相关系数是一种非参数的相关性度量,可以等级化变量之间的相关性。然而,复杂的生产过程存在非线性、动态和多阶段问题,并且历史训练集数据仅包含正常过程的数据,使得斯皮尔曼相关不能直接应用于故障检测。为此,提出一种基于斯皮尔曼相关分析和时间窗等级化方法的故障检测算法。首先,找到样本点所在的时间窗,计算样本在窗内的等级;然后,使用基于斯皮尔曼相关的降维方法将数据映射到低维空间;最后,构造适用于等级化数据的统计量R^(2)作为故障检测的依据,当样本的R^(2)高于所得控制限时,认为样本是故障的,否则是正常的。将所提方法用于数值模拟和青霉素发酵过程实验,结果表明该方法在故障检测方面优于传统的统计方法。

基于Wiener模型和Wiener-Hammerstein模型的非线性动态过程完整建模方法

基于Wiener模型和Wiener-Hammerstein模型提出Wiener结构神经网络(WienerNN)模型和Wiener-Hammerstein结构神经网络(WHNN)模型,推导了Wiener模型和Wiener-Hammerstein模型的泛化能力,并给出了模型神经网络化的全过程。将所推导出的WienerNN模型和WHNN模型用于单变量和多变量非线性动态过程建模,验证了模型的有效性。

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。

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。

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．

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。

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。

基于强跟踪滤波器的多传感器非线性动态系统状态与参数联合估计

本文将强跟踪滤波理论与多传感器数据融合技术相结合 ,提出基于强跟踪滤波器的多传感器状态与参数联合估计新算法 ;对拥有相同采样率的分布式多传感器单模型非线性动态系统 ,应用强跟踪滤波器 ,得到目标状态基于全局信息融合估计结果 ,并利用计算机仿真结果对算法的有效性进行了验证 ;这些工作初步解决了Kalman滤波中由于模型的不确定性而造成估计误差值偏大情况下的状态融合估计问题 。

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。

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。

基于ESO的高超声速飞行器非线性动态逆控制

以高超声速飞行器(HFV)纵向运动模型为研究对象,针对其巡航飞行中存在的参数不确定性和外界干扰问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的非线性动态逆(NDI)控制方法。采用精确反馈线性化方法实现了HFV速度与高度通道的解耦,并设计了动态逆控制器;在此基础上为系统的速度和高度通道设计了二阶ESO,实现对等效扰动的精确估计,并在控制器中进行补偿,从而实现HFV对高度和速度指令的精确跟踪,保证控制精度的同时大幅提升了系统的扰动抑制能力。仿真结果表明,相比于滑模控制,文中所设计方法具有更快的响应速度和更好的跟踪精度,体现出该方法的良好控制性能和较强的鲁棒性。