用扩展传递矩阵法计算多体系统的稳态响应

以一个简单的多体系统为例,介绍了用于计算多体系统稳态响应的扩展传递矩阵法。建立了等截面Euler—Bernoulli梁的扩展传递矩阵。通过依次拼凑各个元件的扩展传递矩阵,形成系统的总体扩展传递矩阵,代入边界条件,然后求解代数方程组即可得到系统的稳态响应。对比模态叠加法的求解结果和计算过程,扩展传递矩阵法具有过程简单、计算量小、易编程等优点,且无需建立系统的总体动力学方程。扩展传递矩阵法特别适合于计算多体系统的稳态响应,能直接得到稳态响应的解析表达式。     

转子系统固有频率的传递矩阵计算方法及其MATLAB实现

文章介绍了计算多自由度转子系统固有频率的传递矩阵法,以及用于实现该算法的Prohl法和Riccati法的推导过程。利用Matlab强大的绘图计算功能和改进的Riccati传递矩阵法所具有的良好的数值稳定性,避免了传统的Prohl传递矩阵法在计算过程中的丢根现象,提高了整个转子系统分析运算的精度。并用Matlab对各算法的数值稳定性进行了分析。     

高速电主轴转子系统临界转速的计算与分析

目的为减小传统传递矩阵法计算高速电主轴转子系统临界转速产生的误差,分析高转速对主轴系统的影响,解决传统矩阵法运算精度降低的问题.方法以170SD30电主轴作分析对象,考虑陀螺力矩和剪切等影响因素,利用Riccati传递矩阵法建立电主轴理论模型,同时运用Matlab编程并计算高速电主轴前3阶临界转速和固有频率等动力学参数.结果仿真数据与实验数据对比,Riccati传递矩阵法与实验结果最大误差为7.2%,比传统传递传递矩阵法精度提高了2.3%.结论验证了Riccati传递矩阵法准确性与可行性,提高了传递矩阵法的计算速度与计算稳定性.     

轴对称壳屈曲解析的有限单元法

本文应用有限单元法对轴对称壳的分岐屈曲作解析。根据狄里赫里原理建立了分岐屈曲的广义特征方程,对壳体用直母线锥形单元给于离散。在摄动下建立各单元各谐调时刚度矩阵和几何刚度矩阵,用Stodola方法求解广义特征方程的各谐调最小特征值。本文并把计算结果与模型试验结果作了比较,证明理论计算是可靠、有效的。     

摄动连续Riccati矩阵方程解矩阵界的估计

 Riccati矩阵方程在控制理论和状态估计问题的研究中具有重要的理论和实用价值。针对摄动参数为带有范数有界不确定性的摄动连续Riccati矩阵方程解矩阵界估计问题,通过构造两个半正定矩阵,利用矩阵不等式和特征值的性质得到带有范数有界不确定性的摄动连续Riccati矩阵方程解矩阵新的上下界,利用特征值满足的不等式给出解矩阵特征值新的上下界。这些上下界的计算只涉及矩阵特征值的计算和线性矩阵不等式的求解,上下界的估计均由矩阵不等式给出,避免了高阶代数方程的求解。数值算例验证表明,研究结果是可行的。     

柴油发电机给轴系强制扭转振动计算与分析

本文建立了柴油机动力装置轴系强制扭转振动综合分析的Riccati传递矩阵法模型,编制了通用程序.用此方法对某柴油机发电机组轴系扭振问题进行了计算分析.结果表明:该方法在数值稳定性及精度方面优于Mykested-Prohl传递矩阵法,而计算量则远小于系统矩阵综合分析法.     

Riccati传递矩阵法在高速精纺锭子临界转速分析中的应用

Riccati传递矩阵法能有效地克服传统的传递矩阵法存在的数值不稳定现象,适用于结构复杂、转速高、支承多的转子动力学问题。本文简要介绍了Riccati传递矩阵法并将其应用于高速精纺锭子临界转速的分析计算,所得计算结果与其他计算方法及实测结果作了比较,结果相当接近。     

受控多体系统传递矩阵法

为用多体系统传递矩阵法解决受控多体系统动力学问题,该文引进控制激励单元传递矩阵和控制反馈单元传递矩阵,建立了受控多体系统传递矩阵法,解决延迟受控多体系统和无延迟受控多体系统动力学问题,使得受控多体系统传递矩阵法应用于复控多体系统动力学领域。实例计算延迟和无延迟受控多体系统的稳态运动和瞬态运动。计算表明：受控多体系统传递矩阵法与通常方法所得系统运动计算结果吻合较好。     

一类特殊的块方法

在求解常微分方程和微分代数方程中,块方法是一种有效的方法。这类方法是单步的,且其数值精度不受数值稳定性的约束,因而比线性多步法更适应于求解刚性微分方程或者高指标微分代数方程。但是,以往的块方法因为其巨大的计算工作量而未被广泛使用。本文研究了一类块方法,使其构成矩阵只含有一个重特征值,因而在隐式速代时,计算量大致上与线性多步法相当。本文讨论了该特征值与Lagurre多项式的关系,从而建立了这类块方法的构成公式,数值试验证明了理论上得到的计算量的估计。     

刚柔多体系统动力学离散时间传递矩阵法

该文在多刚体系统离散时间传递矩阵法的基础上，建立了用于解决刚柔多体系统动力学问题的刚柔多体系统动力学离散时间传递矩阵法。通过该方法和其它方法的数值算例结果对比证明了该方法的有效性。与通常多体系统动力学方法相比，该方法涉及矩阵阶次低，无需总体系统动力学方程。该方法为解决一般刚柔多体系统动力学问题提供了强有力的新手段。     

线性切换系统二次稳定性分析与设计

基于区间矩阵的等价表示方法,把线性切换系统转化为区间系统,利用矩阵不等式得到了在任意的切换策略下线性切换系统二次稳定性的充分条件,给出了控制器的实现算法.这个条件等价于共同二次正定Lyapunov函数判定条件,但共同二次正定Lyapunov函数判定条件需要求解若干个矩阵不等式,当子系统较多时计算量是相当大的,而这个条件只需找到一个Riccati不等式的的正定解就可以判定该系统的二次稳定性,大大降低计算工作量.用数值例子对所得结果加以验证,说明了文中结果的正确性.     

整体传递矩阵法的Riccati变换

研究了多转子系统的Riccati变换问题，导出了多转子系统各种具体单元的Riccati变换公式以及Riccati变换中逆矩阵的计算公式，给出了数值算例。研究表明，尽管整体传递矩阵取系统的状态向量作为传递向量，增加了自由度，但计算工作量基本上没有增加。     

摄动离散Riccati矩阵方程解上界估计

针对摄动参数为带有范数有界不确定性的摄动离散Riccati矩阵方程解的特征值的估计问题,利用矩阵不等式和特征值等性质,得到了摄动离散Riccati矩阵方程解的特征值新的上界,这种表示只利用了特征值及奇异值计算,避免了复杂的高阶代数方程求解.数值算例验证表明:研究结果是有效的,与现有结果比较,该结果具有更小的保守性.该结果在控制理论和状态估计问题的研究中具有更加重要的理论和实用研究价值.     

瞬态传递矩阵法分析热弯转子系统的热碰摩故障

为了揭示热弯转子系统的瞬态热碰摩动力特性,采用Riccati传递矩阵和Wilson-θ法相结合的方法,建立了瞬态传递矩阵法的非稳态热碰摩动力学方程.对多盘转子热启动过程中的非稳态热碰摩进行了数值计算与分析,模拟了稳态温度场下热弯转子的点碰摩与偏摩故障,发现了在不同动、静件间隙下由于不平衡力作用和热弯曲引起的非稳态热碰摩的一些动力特性.为避免和克服这种危险工况,改进转子系统运动稳定性提供理论与计算依据.     

用动态子结构法求结构固有频率的函数逼近解

本文利用精确的动力凝聚、变频变换代替定频变换，按双协调条件建立一个刚度矩阵和质量矩阵含有特征值参数的特征方程．在求解结构的固有频率时，首先研究了特征值与特征值参数的函数关系，并运用切比雪夫多项式来逼近此非线性函数；再用牛顿法求解非线性方程，得出其固有频率；最后用本方法计算了两个实例．所得结果同精确解和实验结果进行了比较，误差在工程允许范围之内．     

多胞型线性切换系统二次稳定的充要条件

研究了多胞型线性切换系统在任意切换下的二次稳定性问题.首先构造区间矩阵,把多胞型线性切换系统转化为区间系统,利用Riccati不等式给出了在任意切换策略下多胞型线性切换系统二次稳定性的充要条件.这个条件等价于共同二次正定Lyapunov函数判定条件,而且该条件只需找到一组LMI的解就可以判定该系统的二次稳定性,大大降低计算工作量.最后用数值例子对所得结果加以验证,说明了结果的正确性.     

基于频域法的线性多时滞系统的稳定性

应用频域法建立了线性多时滞系统的α－稳定性判据和ε－稳定性判据，所建立的条件以数值易解的线性矩阵不等式形式表示，用一个计算实例所得结果的应用方法及其优点。     

一种链式多体系统接点约束力的求解方法

基于兼有矢量力学与分析力学的优点、在多体系统问题分析中有着广泛应用前景的凯恩方法,建立了链式多体系统动态特性分析模型,并进一步给出了求解其（铰）接点约束力的计算方法。最后,利用多体系统离散时间传递矩阵法和经典力学方法对计算模型的有效性和准确性进行了验证。相关结果对基于Kane方法开展多体系统动力特性分析具有参考意义。     

重心有理插值配点法分析压杆稳定问题

采用重心有理插值近似未知函数,得到未知函数的各阶微分矩阵．利用微分矩阵将压杆控制微分方程离散为代数方程组．将离散的边界条件采用置换法施加到代数方程组中,得到关于压杆屈曲载荷的特征方程．求解特征值问题得到压杆的屈曲载荷．算例表明,重心有理插值配点法具有数值稳定性好、计算精度极高,程序实施容易等优点．     

舰载多管火箭振动控制方法研究

为了提高舰载多管火箭的射击密集度,该文应用多体系统传递矩阵法和独立模态空间控制方法,研究舰载多管火箭系统的振动特性和振动控制,建立了某舰载多管火箭系统动力学模型,固有振动特性数值计算和振动控制方法,具有无需建立系统总体动力学方程、涉及系统矩阵阶次、计算速度快等特点。实现了对舰载多管火箭刚柔耦合多体系统不同装载情况下固有振动特性的快速计算和振动控制,数值计算结果得到了模态试验的验证。对控制舰载多管火箭发射系统振动、提高舰载多管火箭射击密集度具有重要意义。