平面多体机械系统的随机稳定性及Hopf分岔分析

首先建立平面多体机械系统的随机非线性动力学模型,得到It随机微分方程,求解了系统响应扩散过程的转移概率密度函数相应的FPK方程.然后运用拟不可积Hamilton理论对平面多体机械系统进行Hopf分岔分析,利用Lyapunov指数和奇异边界理论对该系统的局部和全局稳定性分别进行讨论.最后通过模拟平稳概率密度函数和联合概率密度函数的图像验证了理论结果.     

忒塔函数在求解非线性演化方程中的应用

建立了求解非线性演化方程精确解的忒塔函数展开法，并在计算机代数系统上得以实现，推导出若干非线性波方程的双周期精确解．方法的基本思路是把方程的解表示为忒塔函数构成的多项式，从而将非线性演化方程的求解问题转化为非线性代数方程组的求解问题．利用计算机代数系统可求解所得非线性代数方程组，最终得到非线性演化方程的双周期精确解．     

求解非线性平稳随机振动FPK方程的小波数值方法

详细推导了FPK方程的Shannon小波配点法数值计算格式 ,以杜芬振子为例给出了Shannon小波配点法求解FPK方程的完整过程 .所取得的数值结果表明 ,该方法可以得到与精确解非常吻合的结果 .这个方法可推广用于求解某些其他类型的偏微分方程 .     

宽带噪声激励下含分数阶导数的Duffing-van del Pol振子的稳态响应

应用广义谐波平衡技术,将分数阶导数表示的回复力分解为幅值依赖的等效拟线性阻尼力和拟线性回复力.然后,应用基于广义谐和函数的随机平均法得到关于系统幅值的平均伊藤随机微分方程,系统幅值的稳态概率密度通过求解与之相应的平稳FPK方程得到.最后,用原方程的Monte Carlo模拟结果验证了近似解析解的正确性.     

利用Jacobi椭圆函数展开法求解特殊类型的方程

利用未知函数的变换,将非线性演化方程转换为以新未知函数及其偏导数为变元的多项式型的非线性偏微分方程,再应用Jacobi椭圆函数展开法,求解sine-Gordon方程和Dodd-Bullough-Mikhailov方程的精确周期解,所得的周期解包含孤波解.该方法同样适用于求解其他非线性演化方程.     

非对称二次随机系统的稳态响应

基于雅可比椭圆函数傅里叶级数展开,提出一个新的雅可比椭圆函数的随机平均法,研究高斯色噪声激励下非对称二次随机系统响应的稳态概率密度.首先,引入雅可比椭圆函数变换,并基于傅里叶级数展开的随机平均法得到系统响应幅值的平均伊藤随机微分方程;其次,建立与之相对应的福克-普朗克-柯尔莫哥洛夫(FPK)方程,进而求出该FPK方程的稳态概率密度函数;最后,通过一个典型的例子,结合蒙特卡洛数值模拟验证了方法的有效性,并详细讨论了噪声强度、相关时间和线性刚度对系统稳态响应的影响.     

微重环境下平移圆柱贮箱液固耦合系统的动力响应研究

以一种新的方法建立了在微重力环境、横向激励下圆柱贮箱液固耦合系统的动力学方程．对耦合系统的液体子系统采用压力体积分形式的拉格朗日函数，并将速度势函数在自由液面处作波高函数的级数展开，从而导出自由液面运动学和动力学边界条件的非线性方程组，而对结构子系统则采用标准形式的拉格朗日函数（动能减去势能），用变分原理和拉格朗日方程建立耦合系统的动力学方程，最后用4阶Runge-Kutta法求解非线性方程组，得到了耦舍系统的幅频特性曲线．此方法大大减少了公式推导量，而且得到的是降阶的耦合方程组．计算发现：随着Bond数的减小，耦合系统的响应频率先增大后减小，而响应幅值逐渐增大．     

双频率锚泊线动力分析

本文比较详尽、全面地介绍了一种求解锚泊线动力响应的方法，即将锚泊线的非线性基本运动方程应用摄动法展开，并考虑了运动过程中由于锚泊线位置的变化所引起的对动力响应的影响，得到一阶和二阶的线性偏微分方程，并将此两方程在频率域内求解，得到一阶和二阶频率响应函数，再用傅里叶变求得脉冲响应函数，将脉冲响应数与输入卷积，即得锚泊线动态时历响应，为了验证这种方法，将脉冲响应函数与输入卷积，即得锚泊线动态时历响应。     

非零均值随机作用下振动系统的响应分析

本文提出了一种在非零均值非平稳高斯激励下获得非线性多自由度系统响应的等效线性化方法。利用高斯过程的性质，得到了等效线性系数的封闭公式，等效线性系数在数学形式上与 Ａｔａｌｉｋ和 Ｕｔｋｕ法得到的结果一样简洁。本文提出了用模态截断法处理复杂结构的随机振动方程、及时域上计算系统随机响应的方法。提出了求解随机振动系统 均值和方差方程的计算方法。     

线性时变系统非平稳响应功率谱密度的小波—伽辽金方法

线性时不变系统平稳随机振动理论的激励与响应功率谱密度关系,对于完全非平稳随机激励下的线性时变系统已不再适用.本文利用广义谐和小波作为展开基,利用伽辽金方法对线性时变系统的动力方程进行求解,得到了确定性响应与激励之间的小波变换关系.随后,基于随机过程时变功率谱密度的小波描述,获得了完全非平稳随机激励下线性时变系统响应与激励功率谱演变密度关系.数值模拟显示了所建议方法的正确性.     

Van der Pol振子在随机激励下的Hopf分叉

研究了Van der Pol振子在宽带随机外部激励和宽带随机参数激励联合作用下的Hopf分叉.文中采用随机平均法将Van del Pol方程的幅值响应过程逼近为一维的Markov扩散过程.利用FPK方程的直接积分,得到了幅值响应的稳态概率密度函数.在此基础上,分析了系统在分叉点附近由于随机扰动的影响带来的系统局域行为的变化.从本文的研究中发现,非线性系统在随机外部激励以及两种不同的随机参数激励作用下,其分叉行为与确定性系统相比会有明显的变化。     

一类非线性时滞Fokker-Planck方程的近似平稳解

研究了一类非线性随机时滞动力系统,特别考虑到描述这一系统的非线性随机时滞微分方程扩散项含有时间延迟效应;为此首先利用摄动理论导出了相应于非线性随机时滞微分方程的非线性时滞Fokker-Planck方程,然后利用平稳概率密度的一阶近似法得出了在时间延迟很小的情况下非线性时滞Fokker-Planck方程的一阶近似平稳解。     

不确定时变时滞组合系统的鲁棒分散控制

研究一类含有时变状态时滞,不确定性满足范数有界条件的不确定组合系统的状态反馈鲁棒分散控制问题·设计出线性无记忆状态反馈分散控制器使受控系统在平衡点处渐近稳定·基于Riccati方程方法,得到了这类不确定时滞组合系统可状态反馈镇定的一个充分条件·通过解一组代数Riccati矩阵方程,即可得到镇定受控系统的状态反馈控制器·由于所得控制器与时滞无关,因此结果可以用于时滞未知的情况·最后给出一个数值例子验证了结果的有效性·     

移动机器人网络控制系统建模分析

论述当前网络控制系统模型中存在的主要问题,考虑四轮移动机器人作为网络控制系统的被控对象,建立了该系统的传递函数和状态方程模型,通过仿真结果讨论了采样周期对移动机器人作为被控对象网络控制系统稳定性的影响.     

状态时滞时变离散时间系统的最优预见控制器设计

研究了一类具有状态时滞的时变离散时间系统的最优预见控制问题.所用的方法仍然是通过引入差分算子构造扩大误差系统.首先克服了差分算子不是线性算子的困难,成功构造了扩大误差系统.然后通过提升技术,把系统转化为形式上没有时滞的普通控制系统.最后通过引入可预见的目标值信号信息,得到最终的扩大误差系统.从这个扩大误差系统出发,利用时变系统最优控制的有关结果,设计处理原系统的带有预见作用的控制器.利用矩阵分解,把需要求解的高阶Riccati方程转化成一个低阶的Riccati方程.仿真实例表明了该设计方法的有效性.     

不确定时滞线性系统的鲁棒镇定问题

针对过程控制中普遍存在的时滞和不确定现象,应用Lyapunov稳定方法和Riccati方程方法研究了存在滞后的不确定线性系统的鲁棒镇定问题,其中的不确定性是时变有界的,不要求满足“匹配条件”;获得了一类不确定线性时滞系统用状态反馈控制器进行鲁棒镇定的充分条件.该充分条件以线性矩阵等式存在对称正定解的形式给出,通过求解代数Riccati方程的对称正定解构造线性状态反馈稳定化控制器.最后给出了算例,结果证明了对于不确定线性时滞系统,应用该方法构造的线性状态反馈稳定化控制器,可使闭环系统渐近稳定.     

不确定组合系统的输入饱和分散鲁棒控制

通过分散鲁棒线性状态反馈控制得到了不确定输入饱和组合系统可状态反馈镇定的充分条件,找出了基于饱和输入的新的分散鲁棒控制器的设计方法·给出了饱和函数和矩阵的定义·提出了如何使组合系统分散鲁棒稳定的问题·运用矩阵构造Lyapunov函数并借助于代数Riccati方程,获得了比较简单的不确定组合系统稳定的输入饱和分散鲁棒充分条件·并且给出了在系统特殊情况下的分散鲁棒反馈控制律·     

非线性非完整系统相对平衡状态流形的稳定性

本文研究非线性非完整系统相对于非惯性系平衡状态流形上的稳定性问题。首先,将非线性非完整系统的相对运动问题当作一个有条件的完整系统问题来处理。其次,当系统存在平衡状态时,用一次近似方程来研究其相应完整系统平衡态流形的稳定性问题;如果一次近似方程是常系数的,其特征方程不可避免地会出现零根,零根的数目等于非完整约束方程的数目与非完整系统平衡状态流形的维数之和;将这些零根简单地去掉,就可据其它根是否有负实部来判断稳定性。最后,举例说明此方法的应用。