时滞反馈非线性扭振系统的稳定性与Hopf分岔研究

研究了具有Duffing-Vanderpol组合振子和时滞特性两惯量非线性扭振系统的稳定性和Hopf分岔问题。建立了两惯量非线性扭振系统的动力学方程,通过设计线性位移和速度时滞反馈控制器构造了扭振受控系统。采用多尺度法推导出极限环幅值与时滞参数之间的关系。在对系统零解稳定性分析的基础上,得出Hopf分岔产生的条件。通过数值模拟的方法研究了扭振系统Hopf分岔和极限环幅值控制问题。仿真研究表明,所设计的时滞反馈控制器既能控制极限环的幅值,也能控制Hopf分岔的产生。     

二自由度轴盘扭振系统的极限环稳定性控制

建立一类含非线性阻尼的二自由度轴盘扭振系统的动力学方程,根据Hopf定理确定非线性系统的分岔临界点,并采用数值模拟的方法分析在非线性阻尼变化时系统产生极限环的稳定性。针对未受控系统极限环不稳定而引起的失稳振荡问题,引入非线性状态反馈控制器,运用多尺度法求取非线性系统分岔点处的规范形,并给出控制极限环稳定性的反馈增益。仿真表明,该控制器能有效的控制系统极限环的稳定性。     

机翼颤振的Hopf分岔分析与控制

考虑二元非线性机翼颤振系统, 利用多尺度法研究系统的Hopf分岔类型和周期解的稳定性. 设计非线性时滞控制器抑制Hopf分岔引起的颤振, 将原系统的亚临界Hopf分岔变为超临界Hopf分岔, 将原系统的超临界Hopf分岔控制为稳定. 理论分析和数值模拟结果验证了所给控制方法的有效性.     

机械式离心调速器系统的Hopf分岔分析与控制

针对机械式离心调速器系统, 利用多尺度法研究系统的Hopf分岔类型和周期解的稳定性. 设计了非线性控制器以抑制Hopf分岔引起的颤振, 将原系统的亚临界Hopf分岔控制为超临界Hopf分岔, 将原系统振幅较大的超临界Hopf分岔控制为振幅较小的超临界Hopf分岔. 采用理论分析和数值模拟结果验证了所给控制方法的有效性.     

一个新类Lorenz系统的非退化Hopf分岔分析

通过非线性动力学理论,对一类三维类Lorenz系统平衡点的稳定性及其Hopf分岔行为进行了分析,并得出Hopf分岔的参数条件,经过计算系统在平衡点的第一Lyapunov系数判断了Hopf分岔的方向及其稳定性,最后进行了数值仿真证明了理论分析的正确性。     

斜拉索风雨激振面内运动的非线性分析

为深入研究斜拉索风雨激振面内的运动特性,依据弹性力学和气动弹性理论建立了连续斜拉索风雨激振面内非线性振动方程,利用伽辽金方法将偏微分方程转化为常微分方程.借助多尺度法得到面内一阶振动方程的平均方程和定常解,利用奇异性理论对系统进行分岔分析,确定了系统在零平衡点附近发生Hopf分岔对应的风速以及拉索发生风雨激振时对应的水线频率的范围.对拉索前四阶模态的振幅进行了数值模拟,考察了拉索以第一阶模态振动时风速、结构阻尼比等系统参数对拉索振幅的影响.研究表明,连续面内振动方程更能体现斜拉索风雨激振完整的动力学特性,同时系统中存在多种分岔行为.     

Hopf分岔控制理论在单机无穷大电力系统中的应用

针对一类单机无穷大电力系统,采用Matcont软件搜寻到系统的Hopf分岔点,利用中心流形定理和分岔稳定性指标判定方法确定系统的分岔类型,基于wash-out滤波器原理设计了非线性反馈控制器,通过调节影响系统稳定性的励磁系统等值放大倍数,探讨了控制参数对Hopf分岔类型的影响,并利用Matlab软件对理论结果进行数值模拟.结果表明,当控制参数满足给定条件时,可使原系统的亚临界Hopf分岔变为超临界Hopf分岔,使电力系统结构更稳定.     

一个新混沌系统的Hopf分岔分析及其电路实现

通过非线性动力学理论,分析了一个混沌系统的平衡点的稳定性,对该系统的平衡点进行了Hopf分岔分析,得出Hopf分岔的参数条件.经过计算系统在平衡点的第一Lyapunov系数判断了分岔的方向及其稳定性.最后进行了仿真模拟与实际电路的设计,实验结果与理论推导吻合.     

发电机组轴系电磁激发扭振主共振与奇异性

为研究磁饱和状态下发电机转子轴系电磁激发扭振问题,应用推广形式的拉格朗日-麦克斯韦方程建立发电机转子轴系扭振方程组.由非线性振动平均法求得主共振幅频响应分岔方程并进行奇异性分析,得到开折参数平面的转迁集和分岔图.数值结果表明,随着激磁电流和非线性磁导的增加以及同步电抗的减小,系统主共振的共振区增大.     

多种群赤潮生态模型的非线性动力学研究

基于夜光藻-硅藻-营养物质三者相关的生态动力学模型，利用现代非线性动力学理论，对模型方程解的动力学稳定性从理论上做了分析和判断，在此基础上，选取模型方程中关键参数硅藻生长率α作为变量，结果表明系统方程发生了Hopf分岔，通过对模型进行仿真，具体确定了发生Hopf分岔时的α值，从而阐明了关键参数在模型中的控制作用。     

相对转动系统的Hopf分岔分析及分岔控制

考虑一类非线性摩擦阻尼力作用下相对转动系统的Hopf分岔类型及分岔控制问题.先运用中心流形理论将原系统降维,通过计算降维后系统的稳定性指标判定原系统的Hopf分岔类型;再设计基于Washout滤波器的立方非线性项控制器对系统进行Hopf分岔控制,并讨论控制参数对Hopf分岔类型及极限环幅值的影响.结果表明,当控制参数满足一定条件时,可将原系统具有潜在威胁的亚临界Hopf分岔控制为超临界Hopf分岔,保证系统正常运行,并且运行幅值随控制参数的减小而减小.     

磁饱和时发电机组轴系电磁激发扭振组合共振

为研究磁饱和状态下发电机转子轴系电磁激发扭振问题，应用推广形式的拉格朗日．麦克斯韦方程，找到磁饱和状态下发电机气隙磁场能量，建立了电机转子轴系扭振方程组．由非线性振动平均法求得满足组合共振时幅频响应分岔方程并进行奇异性分析，得到了开折参数平面的转迁集和分岔图．数值结果表明，随着激磁电流和非线性磁导的增加，以及同步电抗的减小，系统组合共振的共振区增大．     

时延小世界网络的霍普分叉控制

对具有时延的小世界网络模型进行了分析,研究了网络模型平衡点的局部稳定性,把时延看作分岔参数,推导出了霍普分叉产生的参数条件.当系统存在霍普分叉时,系统会产生振荡、失稳等现象,为了稳定该网络模型,提出了一种脉冲控制霍普分叉的方法.分析了脉冲控制系统全局渐近稳定的充分条件,通过数值仿真验证了此控制方法的有效性.     

轴向流中平行简支弹性薄板的大挠度流固耦合的数值模拟

分析研究了轴向流中简支弹性薄板大挠度流固耦合系统的振动响应和流场特性.板结构动力学方程采用基于位移的有限元法离散;流场采用二维不可压缩粘性流体N-S方程,并用有限体积法离散;在此基础上结合动网格控制技术,建立模拟双向流固耦合作用下轴向流中简支弹性薄板的二维数值模型.利用该数值模型得到了单块简支板随流速变化流致振动特性,研究了结构大挠度的振动稳定性,分别得到了Pitchfork分岔曲线和非线性系统结构的Hopf分叉曲线.通过轴向流恒定流速下不同间距的平行两块简支弹性薄板流固耦合的数值模拟得到了的流致振动特性.     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

基于胎面侧向振动的轮胎多边形磨损机理分析

考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,采用动态LuGre摩擦模型,建立基于胎面侧向振动的轮胎多边形动力学模型,并对系统的稳定性进行了分析,指出轮胎的自激振动是一种由系统Hopf分岔引起的稳定周期振动现象.研究表明轮胎多边形磨损是一种典型的非线性自激振动现象,其发生与胎面的侧向振动有关,轮胎多边形磨损的边数近似等于胎面的侧向振动频率与车轮转动频率之比,并通过仿真得到了能够引起胎面自激振动的车速和轮胎前束角范围.结果表明所建模型能够很好地解释轮胎多边形磨损的形成机理,为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据.