基于LabVIEW的音叉弦线振动混沌实验仪的研制

文章以音叉弦线非线性振动为基础,通过音叉弦线长度、张力的调节,观察和研究振动由混沌向周期有序,或周期有序向混沌的运动变化过程;结合虚拟仪器LabVIEW软件平台,对原始信号采集数据序列,然后由LabVIEW进行信号处理,实时观察到混沌运动相图,并对理论计算相图和实际采集信号的相图进行比较,为混沌现象的研究提供一种新的实验方法。     

音叉混沌实验仪的研制

依据非线性动力学混沌理论、采用音叉振动装置、运用虚拟仪器技术,开发了适应大学物理实验的音叉混沌实验仪。利用该实验装置可以结合虚拟仪器界面中的实验现象和理论计算结果,直观地观察和定量研究混沌运动状态。     

一类三维混沌系统的音叉分岔分析

运用一维中心流形理论对一类新的类Chen混沌系统的音叉分岔进行了分析和研究,得到了一些分岔产生的条件.最后给出数值模拟,对文中结果进行验证.     

复杂非线性系统的动力学理论与方法

1 项目所属领域 本项目属基础力学范围,涉及非线性动力学理论中具有挑战性的主要国际前沿领域,如复杂非线性系统的振动、稳定性、分岔、混沌及控制。2 主要工作内容 在国家自然科学基金“九五”重大项目和国家973子课题等24项基金资助下,本项目建立了较高维数复杂非线性系统新的动力学理论和方法,突破了传统非线性振动理论发展的瓶颈,完善和发展了非线性振动理论,揭示了若干     

单质量双边冲击振动破碎系统非线性动力学分析

利用刚体的相对振动对破碎散体物料施加高频冲击力的振动式破碎机是实现超细破碎的理想设备之一,目前已经出现了多种形式的振动破碎机。振动辊式破碎机的2个腔形是对称的,为分析机器本体在外激励作用下的动力学行为特性,研究了单质量双边冲击振动破碎系统的动力学行为。     

控制非线性振动中的混沌

综述了控制非线性振动中混沌这一新研究领域的若干进展，即非线性振动中混沌的抑制、非线性振动的输送控制、混沌吸引子中不稳定周期性轨道的稳化、随机控制、自适应控制及简单反馈控制在控制混沌中的应用，指出各种方法的原理，应用、特点和局限制。     

振动系统非线性特性的神经网络识别法

本文介绍了振动系统非线性特性识别的一种结构化神经网络方法，与标准的前馈网络融进了人们对系统的已知认识，神经网络仅仅用来学习未知部分，本文将其应用于振动系统非线性特性的识别，结果表明该法是可行的。     

一种非线性动力学系统数值模拟的新方法

给出了应用ＭＡＴＬＡＢ语言动态仿真工具－ＳＩＭＵＬＩＮＫ对非线性动力学系统进行数值模拟的方法,以典型的非线性动力学系统－ｖａｎ ｄｅｒ Ｐｏｌ方程、Ｄｕｆｆｉｎｇ方程和Ｌｏｒｅｎｚ方程为例进行了说明。     

矩形板的非线性热振动分岔

用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ－Ｈｏｌｍｅｓ法研究了矩形板非线性热振动的分岔,并讨论分析了温度、长宽比,厚度等因素对矩形板可能发生混沌运动临界条件的影响。     

激光激励下石英音叉的振动分析与测量

针对民航客机微量爆炸物的检测这一难题,对采用石英音叉的光声信号探测原理进行了分析,对光声光谱遥测的光路进行了简化,减少了激光能量的损失,然后建立了实验系统,对石英音叉在激光直接激励时的幅频特性进行了测试,探讨了激光光照位置对于石英音叉振幅的影响。结果表明,当激光光斑在石英音叉叉臂根部偏上约0.2mm处时,石英音叉振幅达到最大值,激光光斑继续向上移动,石英音叉振幅减小,验证了石英音叉振幅与激光功率成正比这一论点。该研究为后续开展远距离光声光谱遥测奠定了基础。     

干涉在音叉中的应用

在音叉的振动中,对叉股产生波的个数都没有深入研究。因此,很多教材都认为两个叉股产生两列声波,音叉振动是两列声波干涉的结果。针对上述存在的问题,阐明了在音叉振动时每个叉股都产生两列位相相反的波,则音叉的两个叉股就产生四列声波,利用干涉机理说明音叉的振动就是四列声波干涉的结果,从而可用声强传播的方向性和声波的干涉理论来解释绕音叉叉柄纵轴旋转一周就可以听到四强四弱的声音。本文对研究音叉振动问题有一定的指导作用。     

双臂质量不同音叉振动周期与频率的研究

在分析音叉受迫振动的基础上,利用周期测定仪测定周期快捷方便的优点,将负载分别加在音叉某一臂上的不同位置,研究音叉的振动周期和频率与所加负载在音叉不同位置的关系,得到了随着位置的不同,音叉的频率与周期为非线性变化。当在音叉某一位置不变而逐渐增加负载质量,发现周期与质量为线性关系,并为正相关,而频率与质量为线性关系,但为负相关,而且正相关与负相关的线性相关系数很高。其结果揭示了振动周期和频率与音叉双臂质量不同时的关系。     

模型预测控制器权重参数整定非线性规划法

模型预测控制(MPC)权重参数的整定是其取得良好控制性能的关键。针对基于双层结构多目标优化的MPC权重参数整定方法存在求解过程较慢、耗时较长的问题,提出了一种非线性规划整定方法。该方法将MPC权重参数整定中每个时间采样点的MPC子优化问题等价为外层MPC权重参数整定优化问题的最优KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件,将MPC权重参数整定的双层多目标优化问题转化为单层非线性规划问题。仿真案例表明,基于单层非线性规划整定方法的MPC控制性能优于或近似于基于双层多目标优化整定方法的MPC控制性能;而且基于单层非线性规划的整定方法能够快速获得MPC权重参数,时间成本由基于多目标优化整定方法所需的1.0～1.5 h缩短到10～90 s。     

扁锥壳的非线性动力行为

由扁锥壳的非线性动力学变分方程和协调方程,在夹紧固定的边界条件下,用Galerkin方法得到一个含二次项的非线性微分方程.为了讨论混沌运动,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解.对于扁锥壳的非线性动力自由振动方程,给出了准确解.继而求出Melnikov函数,给出了发生混沌的临界条件,通过数值仿真证实了混沌运动的存在.     

Silicon carbide resonant tuning fork for microsensing applications in high temperature and high G shock environments

We present the fabrication and testing of a silicon carbide(SiC)balanced mass double-ended tuning fork that survives harsh environments without compromising the device strain sensitivity and resolution bandwidth.The device features a material stack that survives corrosive environments and enables high-temperature operation.To perform high-temperature testing,a specialized setup was constructed that allows the tuning fork to be characterized using traditional silicon electronics.The tuning fork has been operated at 600 ℃ in the presence of dry steam for short durations.This tuning fork has also been tested to 64 000 G using a hard-launch,soft-catch shock implemented with a light gas gun.However,the device still has a strain sensitivity of 66 Hz/με and strain resolution of 0.045 με in a 10 kHz bandwidth.As such,this balanced-mass double-ended tuning fork can be used to create a variety of different sensors including strain gauges,accelerometers,gyroscopes,and pressure transducers.Given the adaptable fabrication process flow,this device could be useful to micro-electro-mechanical systems(MEMS) designers creating sensors for a variety of different applications.     

非线性动力系统混沌特性的可视化分析

文章在概述了混沌系统运动特性的基础上 ,应用可视化语言编制了非线性 Duffing方程和虫口模型函数的混沌系统可视化分析程序 ,可绘制出相空间的轨线图和奇怪吸引子仿真图。利用 Poincarè映射、L yapunov指数等方法 ,证明了混沌现象在现实动力系统中的存在 ,分析了混沌现象演化的过程。通过仿真实验分析 ,可以全面理解和分析混沌动力系统特性     

基于小波分析确定离散动力系统的最大Lyapunov指数

通过计算小尺度小波变换模数的最大Lyapunov指数,得到离散动力系统的最大Lyapunov指数.结果表明,不同的变换尺度对计算结果影响不同,而选用不同的小波函数对计算结果影响不大.利用小尺度小波变换模数来计算最大Lyapunov指数能有效克服极强的大尺度噪声的干扰.     

分数阶Lorenz系统的混沌控制方法

分数阶混沌系统已经引起了人们的广泛关注,论文研究了分数阶Lorenz系统的混沌控制方法,基于分数阶线性系统平衡点渐近稳定性理论,利用反馈控制方法得到了分数阶Lorenz系统混沌控制器设计方案,结合预估校正方法设计算法进行数值仿真,验证了所得方案的有效性.