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Stability analysis of a simple rheonomic nonholonomic constrained system 被引量:3
1
作者 刘畅 刘世兴 梅凤翔 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第12期314-317,共4页
It is a difficult problem to study the stability of the rheonomic and nonholonomic mechanical systems. Especially it is difficult to construct the Lyapunov function directly from the differential equation. But the gra... It is a difficult problem to study the stability of the rheonomic and nonholonomic mechanical systems. Especially it is difficult to construct the Lyapunov function directly from the differential equation. But the gradient system is exactly suitable to study the stability of a dynamical system with the aid of the Lyapunov function. The stability of the solution for a simple rheonomic nonholonomic constrained system is studied in this paper. Firstly, the differential equations of motion of the system are established. Secondly, a problem in which the generalized forces are exerted on the system such that the solution is stable is proposed. Finally, the stable solutions of the rheonomic nonholonomic system can be constructed by using the gradient systems. 展开更多
关键词 nonholonomic constrained system stabillity gradient system Lyapunov function
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Mei symmetry and Mei conserved quantity of the Appell equation in a dynamical system of relative motion with non-Chetaev nonholonomic constraints 被引量:1
2
作者 王肖肖 孙现亭 +2 位作者 张美玲 韩月林 贾利群 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第5期6-10,共5页
The Mei symmetry and the Mei conserved quantity of Appell equations in a dynamical system of relative motion with non-Chetaev nonholonomic constraints are studied.The differential equations of motion of the Appell equ... The Mei symmetry and the Mei conserved quantity of Appell equations in a dynamical system of relative motion with non-Chetaev nonholonomic constraints are studied.The differential equations of motion of the Appell equation for the system,the definition and the criterion of the Mei symmetry,and the expression of the Mei conserved quantity deduced directly from the Mei symmetry for the system are obtained.An example is given to illustrate the application of the results. 展开更多
关键词 non-Chetaev nonholonomic constrained system dynamics of relative motion Appell equation Mei conserved quantity
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Mei symmetry and Mei conserved quantity of nonholonomic systems with unilateral Chetaev type in Nielsen style 被引量:10
3
作者 贾利群 解加芳 罗绍凯 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第5期1560-1564,共5页
This paper studies the Mei symmetry and Mei conserved quantity for nonholonomic systems of unilateral Chetaev type in Nielsen style. The differential equations of motion of the system above are established. The defini... This paper studies the Mei symmetry and Mei conserved quantity for nonholonomic systems of unilateral Chetaev type in Nielsen style. The differential equations of motion of the system above are established. The definition and the criteria of Mei symmetry, loosely Mei symmetry, strictly Mei symmetry for the system are given in this paper. The existence condition and the expression of Mei conserved quantity are deduced directly by using Mei symmetry. An example is given to illustrate the application of the results. 展开更多
关键词 Nielsen style unilateral nonholonomic constrained system Mei symmetry Mei conserved quantity
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Energy-Work Connection Integration Scheme for Nonholonomic Hamiltonian Systems
4
作者 WANG Xian-Jun FU Jing-Li 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2008年第11期1041-1046,共6页
This paper focuses on studying a new energy-work relationship numericM integration scheme of nonholonomic Hamiltonian systems. The signal-stage numerical, multi-stage and parallel composition numerical integration sch... This paper focuses on studying a new energy-work relationship numericM integration scheme of nonholonomic Hamiltonian systems. The signal-stage numerical, multi-stage and parallel composition numerical integration schemes are presented. The high-order energy-work relation scheme of the system is constructed by a parallel connection of n multi-stage schemes of order 2, its order of accuracy is 2n. The connection, which is discrete analogue of usual case, between the change of energy and work of nonholonomic constraint forces is obtained for nonholonomie Hamiltonian systems. This paper also gives that there is smaller error of the scheme when taking a large number of stages than a less one. Finally, an applied example is discussed to illustrate these results. 展开更多
关键词 numerical integration differential equation high-order scheme energy-work relationship nonholonomic Hamiltonian system
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An overview of recent progress in high-order nonholonomic chained system control and distributed coordination 被引量:3
5
作者 Jie Huang Jie Chen +1 位作者 Hao Fang Lihua Dou 《Journal of Control and Decision》 EI 2015年第1期64-85,共22页
This paper reviews some main results and progress concerning with nonholonomic system control,especially focusing on the networked chained system coordination.The controllability of nonholonomic system,the control met... This paper reviews some main results and progress concerning with nonholonomic system control,especially focusing on the networked chained system coordination.The controllability of nonholonomic system,the control method of nonholonomic system,the chained form transformation,the basic graph theory for multi-agent systems are recalled,respectively.Some important definitions,lemmas,theorems and dynamics are elaborated.Both the consensus and formation control problems for networked nonholonomic chained systems are summarised.Finally,some open questions are proposed. 展开更多
关键词 distributed coordination multi-agent system nonholonomic system chained system high-order
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An Adaptive Nonhydrostatic Atmospheric Dynamical Core Using a Multi-Moment Constrained Finite Volume Method
6
作者 Pei HUANG Chungang CHEN +2 位作者 Xingliang LI Xueshun SHEN Feng XIAO 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2022年第3期487-501,共15页
An adaptive 2 D nonhydrostatic dynamical core is proposed by using the multi-moment constrained finite-volume(MCV) scheme and the Berger-Oliger adaptive mesh refinement(AMR) algorithm. The MCV scheme takes several poi... An adaptive 2 D nonhydrostatic dynamical core is proposed by using the multi-moment constrained finite-volume(MCV) scheme and the Berger-Oliger adaptive mesh refinement(AMR) algorithm. The MCV scheme takes several pointwise values within each computational cell as the predicted variables to build high-order schemes based on single-cell reconstruction. Two types of moments, such as the volume-integrated average(VIA) and point value(PV), are defined as constraint conditions to derive the updating formulations of the unknowns, and the constraint condition on VIA guarantees the rigorous conservation of the proposed model. In this study, the MCV scheme is implemented on a height-based, terrainfollowing grid with variable resolution to solve the nonhydrostatic governing equations of atmospheric dynamics. The AMR grid of Berger-Oliger consists of several groups of blocks with different resolutions, where the MCV model developed on a fixed structured mesh can be used directly. Numerical formulations are designed to implement the coarsefine interpolation and the flux correction for properly exchanging the solution information among different blocks. Widely used benchmark tests are carried out to evaluate the proposed model. The numerical experiments on uniform and AMR grids indicate that the adaptive model has promising potential for improving computational efficiency without losing accuracy. 展开更多
关键词 adaptive mesh refinement multi-moment constrained finite-volume method nonhydrostatic model dynamical core high-order methods
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虚位移和理想约束系统的不同定义
7
作者 张九铸 《大学物理》 2024年第9期12-14,34,共4页
关于理想的、一般性一阶非完整约束系统,这篇文章认为,虚位移满足的关系式即Chetaev关系式是可以被导出的,但该式中的虚位移应当指的是高斯变分.同样,要从动力学普遍方程出发,借助Chetaev关系式导出系统的带乘子的拉格朗日方程,首先需... 关于理想的、一般性一阶非完整约束系统,这篇文章认为,虚位移满足的关系式即Chetaev关系式是可以被导出的,但该式中的虚位移应当指的是高斯变分.同样,要从动力学普遍方程出发,借助Chetaev关系式导出系统的带乘子的拉格朗日方程,首先需要判断系统是否为理想约束系统,但理想约束条件式中的虚位移也应当指的是高斯变分.对于理想的、一阶线性非完整约束系统,虚位移所满足的关系式和理想约束条件式中,采用的虚位移既可以是高斯变分,也可以是Jourdain变分. 展开更多
关键词 非完整约束系统 Chetaev关系式 虚位移 高斯变分 Jourdain变分 理想约束系统
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加速度约束条件下的非完整移动机器人运动控制 被引量:11
8
作者 曹洋 方帅 徐心和 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期193-196,共4页
将移动机器人的运动规划与跟踪控制问题合并在一起,对加速度约束条件下的非完整移动机器人运动控制问题进行研究.提出基于贝塞尔曲线的路径规划方法,以满足机器人的非完整约束.在考虑所受加速度约束的条件下,通过规划机器人状态时间轨... 将移动机器人的运动规划与跟踪控制问题合并在一起,对加速度约束条件下的非完整移动机器人运动控制问题进行研究.提出基于贝塞尔曲线的路径规划方法,以满足机器人的非完整约束.在考虑所受加速度约束的条件下,通过规划机器人状态时间轨线的方法实现了时间最优的轨迹规划.基于控制李亚普诺夫函数推导出了轨迹跟踪的控制律.仿真实验结果表明所提出的算法是有效的. 展开更多
关键词 移动机器人 非完整约束 路径规划 轨迹规划 轨迹跟踪
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基于符号算子的变步长不完整自然梯度算法 被引量:3
9
作者 季策 杨坤 +1 位作者 王艳茹 刘梦蝶 《模式识别与人工智能》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期1026-1031,共6页
通过引入不完整约束使不完整自然梯度算法有效克服传统自然梯度算法的缺点和不足,即当源信号幅度随时间快速变化或在某段时间为零时,不完整算法仍能较好地工作.同时,从一般动态分离模型中推导出的符号算子可改善算法的收敛性.结合上述... 通过引入不完整约束使不完整自然梯度算法有效克服传统自然梯度算法的缺点和不足,即当源信号幅度随时间快速变化或在某段时间为零时,不完整算法仍能较好地工作.同时,从一般动态分离模型中推导出的符号算子可改善算法的收敛性.结合上述两种思想提出一种基于符号算子的不完整自然梯度算法,增加基于代价函数梯度的变步长运算以平衡算法中收敛速度和稳态误差之间的矛盾.仿真结果表明,改进算法的性能明显优于传统算法,在保持良好稳态误差的基础上大大加快收敛速度. 展开更多
关键词 盲源分离 自然梯度 不完整约束 符号算子 自适应步长
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粒子群法在非完整移动操作机运动规划中的应用 被引量:3
10
作者 付宜利 闫庆辉 马玉林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期735-739,共5页
研究了给定末端点路径条件下非完整轮式移动操作机运动规划问题,提出了基于粒子群法的运动规划方法.将移动操作机的末端点路径离散化.移动操作机从初始位形出发,利用粒子群法来搜索下一个最优位形,直至达到末端点路径终点.选择平台的控... 研究了给定末端点路径条件下非完整轮式移动操作机运动规划问题,提出了基于粒子群法的运动规划方法.将移动操作机的末端点路径离散化.移动操作机从初始位形出发,利用粒子群法来搜索下一个最优位形,直至达到末端点路径终点.选择平台的控制输入矢量作为粒子,使得非完整约束条件自然被满足.在障碍环境下,将具有启发信息的势函数引入粒子的适应度函数,有效地实现了系统的无碰运动.通过计算机仿真验证了该算法的有效性. 展开更多
关键词 轮式移动操作机 非完整约束 粒子群优化算法 运动规划
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自由漂浮柔性机械臂系统的动力学建模与仿真 被引量:2
11
作者 廖一寰 李道奎 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期29-33,共5页
动量矩守恒约束使自由漂浮柔性机械臂系统成为非完整系统,其动力学模型通常是难以求解的微分—代数方程,因此提出将机械臂系统等效为一个完整系统进行建模。假设载体存在姿态控制力矩,此时由于不存在动量矩守恒约束,系统变成一个完整系... 动量矩守恒约束使自由漂浮柔性机械臂系统成为非完整系统,其动力学模型通常是难以求解的微分—代数方程,因此提出将机械臂系统等效为一个完整系统进行建模。假设载体存在姿态控制力矩,此时由于不存在动量矩守恒约束,系统变成一个完整系统,采用Lagrange方法建立其动力学方程;令方程中载体的姿态控制力矩为零,即得到自由漂浮机械臂系统的动力学方程;采用数值方法求解动力学方程,并将动力学分析的结果与ADAMS中仿真的结果进行对比,验证了模型能够有效模拟自由漂浮柔性机械臂系统的动力学特性。 展开更多
关键词 柔性机械臂 动力学建模 非完整约束 ADAMS
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高阶非完整系统的广义Birkhoff表示 被引量:4
12
作者 宋端 崔金超 +1 位作者 刘世兴 郭永新 《动力学与控制学报》 2013年第2期97-101,共5页
通常方法构造的高阶非完整系统的运动微分方程不仅没有完整系统的辛几何结构和Lie代数结构,而且也不具备完整系统的自伴随性质.本文利用降阶方法,将高阶非完整系统变换为一阶动力学系统,并运用Cauchy-Kowalevski定理对其自伴随化,得到... 通常方法构造的高阶非完整系统的运动微分方程不仅没有完整系统的辛几何结构和Lie代数结构,而且也不具备完整系统的自伴随性质.本文利用降阶方法,将高阶非完整系统变换为一阶动力学系统,并运用Cauchy-Kowalevski定理对其自伴随化,得到一种新的一阶动力学方程组-广义Birkhoff表示,这将为研究高阶非完整系统的若干动力学问题、几何结构、代数结构、几何数值积分以及工程应用提供了一个新的方法. 展开更多
关键词 高阶非完整约束 广义Birkhoff方程 自伴随性质
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不完整控制系统理论的发展及应用
13
作者 许镇琳 王家军 +1 位作者 汪剑鸣 刘旻 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期795-800,共6页
阐述了不完整控制系统的发展,总结了当前不完整控制中的几种数学模型,结合现代控制理论,介绍了一些新的控制方法在不完整控制系统中的应用以及存在的问题,最后总结了不完整控制系统的未来研究方向,并对其应用前景进行了展望.
关键词 不完整控制系统 运动约束 稳定性 控制方法 现代控制理论
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非理想、非完整约束轮对动力学
14
作者 舒兴高 洪嘉振 贺启庸 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期88-94,共7页
推导了铁道车辆轮轨接触的非完整约束方程,考虑动坐标系产生的惯性力和轮对转子的陀螺力矩效应,用绝对坐标法建立了任意曲线轨道动坐标系下轮对的动力学方程,通过迭代Lagrange乘子同时得到接触点法向力(理想约束反力)和蠕... 推导了铁道车辆轮轨接触的非完整约束方程,考虑动坐标系产生的惯性力和轮对转子的陀螺力矩效应,用绝对坐标法建立了任意曲线轨道动坐标系下轮对的动力学方程,通过迭代Lagrange乘子同时得到接触点法向力(理想约束反力)和蠕滑力(非理想约束反力)。针对两点接触引起的数值积分不稳定,提出了等效一点接触模型。最后,通过验算了Pascal考题和仿真自由轮对的蛇行运动,验证了本文轮轨模型的正确性,为开发通用车辆动力学仿真软件提供了轮轨单元。 展开更多
关键词 轮轨约束 轮对动力学 蛇行运动 非完整约束
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障碍环境下移动操作机零件移动规划方法研究
15
作者 付宜利 闫庆辉 马玉林 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期95-99,共5页
将移动操作机应用于装配领域,研究了运动冗余且受非完整约束的移动操作机系统在障碍环境下完成零件移动任务的运动规划问题。将整个任务划分成移动、夹取和转移3个子任务。将随机道路图法应用于移动操作机的协同避障规划,首先求出了移... 将移动操作机应用于装配领域,研究了运动冗余且受非完整约束的移动操作机系统在障碍环境下完成零件移动任务的运动规划问题。将整个任务划分成移动、夹取和转移3个子任务。将随机道路图法应用于移动操作机的协同避障规划,首先求出了移动平台的一条满足非完整约束的简单路径;然后以此路径作为操作臂位置约束,在操作臂的位形空间内随机采样构造了道路图;最后通过图的搜索获得一条移动操作机的无碰路径。以平面移动操作机为例,通过计算机仿真实现了2维工作空间的零件移动操作,表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 移动操作机 运动规划 随机道路图 非完整约束 协同避障
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应用神经网络的二自由度欠驱动机械臂控制
16
作者 朱齐丹 林壮 蔡成涛 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S2期377-380,396,共5页
文中通过对水平二自由度欠驱动机械臂的稳态周期运动进行理论分析与计算,发现对于确定的第二个关节无驱动的机器臂系统,如果对其系统中的主动关节施加合适的周期振荡信号,则被动关节会出现一种与输入振幅和频率有关的谐振运动状态。以... 文中通过对水平二自由度欠驱动机械臂的稳态周期运动进行理论分析与计算,发现对于确定的第二个关节无驱动的机器臂系统,如果对其系统中的主动关节施加合适的周期振荡信号,则被动关节会出现一种与输入振幅和频率有关的谐振运动状态。以对驱动臂施加扰动可以将非驱动臂稳定到±π/2这一理论为基础,提出了一种对于具有非驱动关节机器人的基于神经网络的位置开环控制方法,并且对其进行了仿真分析。仿真结果表明,控制效果达到了理想的要求。 展开更多
关键词 机器人 非驱动关节 非完全约束 神经网络
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非理想非完整力学系统的运动微分方程及其正则形式
17
作者 罗绍凯 《新疆大学学报(自然科学版)》 CAS 1990年第4期34-41,共8页
本文在[1,2]的基础上,进一步建立新型的非理想非线性非完整非保守力学系统的运动微分方程,并由此建立一系列广义坐标和准坐标下的新型正则方程的这些结果都具有一般意义。
关键词 力学系统 非完整 非理想约束
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Spatial Operator Algebra for Free-floating Space Robot Modeling and Simulation 被引量:9
18
作者 TIAN Zhixiang WU Hongtao 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第5期635-640,共6页
As the dynamic equations of space robots are highly nonlinear,strongly coupled and nonholonomic constrained,the efficiency of current dynamic modeling algorithms is difficult to meet the requirements of real-time simu... As the dynamic equations of space robots are highly nonlinear,strongly coupled and nonholonomic constrained,the efficiency of current dynamic modeling algorithms is difficult to meet the requirements of real-time simulation.This paper combines an efficient spatial operator algebra(SOA) algorithm for base fixed robots with the conservation of linear and angular momentum theory to establish dynamic equations for the free-floating space robot,and analyzes the influence to the base body's position and posture when the manipulator is capturing a target.The recursive Newton-Euler kinematic equations on screw form for the space robot are derived,and the techniques of the sequential filtering and smoothing methods in optimal estimation theory are used to derive an innovation factorization and inverse of the generalized mass matrix which immediately achieve high computational efficiency.The high efficient SOA algorithm is spatially recursive and has a simple math expression and a clear physical understanding,and its computational complexity grows only linearly with the number of degrees of freedom.Finally,a space robot with three degrees of freedom manipulator is simulated in Matematica 6.0.Compared with ADAMS,the simulation reveals that the SOA algorithm is much more efficient to solve the forward and inverse dynamic problems.As a result,the requirements of real-time simulation for dynamics of free-floating space robot are solved and a new analytic modeling system is established for free-floating space robot. 展开更多
关键词 nonholonomic constrained spatial operator algebra DYNAMIC free-floating space robot
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Generalized Noether Theorem and Poincaré-Cartan Integral Invariant for Singular High-order Lagrangian in Fields Theories 被引量:2
19
作者 李子平 《Science China Mathematics》 SCIE 1993年第10期1212-1225,共14页
A generalized first Noether theorem (GFNT) originating from the invariance under the finite continuous group for singular high-order Lagrangian and a generalized second Noether theorem (or generalized Noether identiti... A generalized first Noether theorem (GFNT) originating from the invariance under the finite continuous group for singular high-order Lagrangian and a generalized second Noether theorem (or generalized Noether identities (GNI)) for variant system under the infinite continuous group of field theory in canonical formalism are derived. The strong and weak conservation laws in canonical formalism are also obtained. It is pointed out that some variant systems also have Dirac constraint. Based on the canonical action, the generalized Poincaré-Cartan integral invariant (GPCⅡ) for singular high-order Lagrangian in the field theory is deduced. Some confusions in literafure are clarified. The GPCⅡ connected with canonical equations and canonical transformation are discussed. 展开更多
关键词 NOETHER theorem Poincare-Cartan INTEGRAL INVARIANT high-order derivatives theories in field theories Dirac’s theory of constrained system.
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二自由度欠驱动机械臂的动力学模型与位置闭环控制仿真
20
作者 林壮 朱齐丹 严勇杰 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S2期373-376,384,共5页
文中以具有非驱动关节的水平两自由度机械手为对象,建立了并通过平均值法简化了系统的其动力学模型。针对简化后的平均系统,利用李亚普诺夫法设计了非驱动关节的任意位置闭环控制器,同时进行了计算机仿真。仿真结果表明平均系统与原真... 文中以具有非驱动关节的水平两自由度机械手为对象,建立了并通过平均值法简化了系统的其动力学模型。针对简化后的平均系统,利用李亚普诺夫法设计了非驱动关节的任意位置闭环控制器,同时进行了计算机仿真。仿真结果表明平均系统与原真实系统具有相同的动力学特性,且控制方法是有效的。 展开更多
关键词 非驱动关节 非完全约束 机器人 平均值法
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