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.     

立方非线性机翼非零平衡点极限环颤振的研究

本文深入研究了在不可压缩流中有立方非线性刚度的二元机翼颤振系统关于非零平衡点发生Hopf分岔的情形.采用中心流行理论对原系统降维得到分岔点处中心流形约化方程,再对约化方程进行化简得到Hopf分岔的A规范形,应用谐波平衡法分析广义气流速度对机翼颤振系统分岔特性的影响,并研究了系统参数对非零平衡点极限环颤振的影响.     

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.     

机翼颤振的非线性动力学和控制研究

介绍应用现代非线性动力学和控制的理论和方法对机翼颤振问题进行的一些研究,主要包括3部分:①针对用活塞理论建立的(高)超音速流中机翼的颤振方程,首先进行稳定性分析,证明Hopf分岔导致系统颤振失稳.然后应用规范型直接法推导出Hopf分岔的规范型,分析其系数表明,随着飞行马赫数提高,Hopf分岔由超临界形式变成亚临界形式,对结构的危害性增大;②针对不可压缩流中具有立方非线性俯仰刚度的二元机翼颤振,应用wash-OUt滤波器技术进行主动控制.对于引入的wash-out滤波控制器,先按Hopf分岔条件确定线性控制增益,再用规范型直接法得到受控系统的规范型,由分岔类型与规范型系数的关系确定非线性控制增益,从而可以将危害性较大的亚临界Hopf分岔变为危害性较小的超临界Hopf分岔;③基于空间Poincare百截面并引入轨迹追踪技术,改进胞映射方法,分析初始条件对含双线性结构刚度因素的机翼颤振的影响.结果显示,初始条件对系统动力学行为有着很大的影响.当两段刚度之比小于某临界值时,不同的初始条件会导致平衡点、极限环振动、复杂的周期运动、混沌和发散运动等不同的运动形式.     

再生型颤振系统的Hopf分岔分析与控制

考虑一类单自由度的非线性再生型切削颤振系统,利用多尺度法分析系统时滞参数对解稳定性的影响,并在此基础上采用非线性位移反馈控制抑制Hopf分岔引起的颤振.理论分析和数值模拟结果验证了所给控制方法在切削颤振控制模型中的有效性.     

含间隙超音速二元弹翼非线性颤振与主动控制

研究含间隙超音速二元弹翼非线性颤振特性和主动控制问题．采用三阶活塞理论建立了含间隙二元弹翼非线性气动弹性动力学方程,利用Hopf分岔理论、谐波平衡法和数值方法,分析了系统的非线性颤振特性．应用基于微分几何法和二次型最优控制相结合的方法设计非线性系统控制器,推迟临界分岔速度．应用滑模变结构控制方法设计控制器,有效抑制非线性颤振,并讨论了控制参数对控制效果的影响．仿真结果表明,所设计的控制律可以有效地实现对含间隙超音速二元弹翼系统非线性颤振的控制．最后计算了在基础激励扰动下系统的动态响应,分别得到了周期运动、多周期运动、概周期运动以及混沌运动．     

正交车铣三维切屑理论建模研究

针对正交车铣复杂运动所产生变深度、变厚度的切屑问题,基于正交车铣切削理论建立有效的无偏心切屑和偏心切屑的数学模型,从而分别获得圆周刃、端面刃的切屑厚度和深度的数学表达式.在相同切削参数条件下,通过理论建模方法和实验测试方法分别获得三维切屑几何形状,对比分析可知,正交车铣三维切屑理论建模是正确的.因此该切屑的理论模型为正交车铣加工机理的研究提供理论基础和参考依据.     

IP3-Ca2+振荡模型的复杂动态

主要运用中心流形定理和分岔理论讨论了 IP₃-Ca²⁺振荡模型的非线性动态,从理论上严格证明了系统不仅存在Saddle-node分岔和 Hopf分岔,而且揭示了系统振荡现象的产生和消失分别是由于平衡点发生Supercritical Hopf分岔和Subcritical Hopf分岔所导致的。通过运用matlab软件进行数值模拟,验证了理论分析结果的正确性。     

液压溢流阀的失稳分析和实验研究

分析了液压回路中溢流阀的结构特点,考虑液压油压缩性、管道弹性和阀芯碰撞阀座时的能量损失,建立了溢流阀量纲一形式的数学模型,并进行了Lyapunov指数分析,目的是研究溢流阀的失稳机理和颤振行为.应用非光滑动态系统理论和MATLAB软件绘制单参数和双参数分岔图,理论解释了阀芯离开阀座时的擦边分岔.结果表明,溢流阀入口流量和预设压力直接决定着阀的振荡特性,并且存在着Hopf分岔、擦边分岔、周期和混沌等现象.搭建了测试平台,得到弹簧预压缩量x0=5mm情况下的阀芯位移分岔图,对数学模型进行了验证.     

一个非线性气动力模型的分岔研究

研究一个来自工程中的非线性力学模型,我们运用常微分方程几何理论和非线性动力学的分岔理论对其进行奇点类型分析,讨论其周期运动的存在性和Hopf分岔、全局分岔等问题,并进行数值模拟对理论结果进行验证．通过理论分析和数值模拟的研究方法,得到了所研究系统较为全面的定性结果．     

驱动忆阻性负载逆变系统中Hopf分岔控制的研究

针对驱动忆阻性负载逆变系统易发生Hopf分岔、导致系统出现振荡频率大于工频频率但远小于开关频率的不稳定现象，提出交流输出电压微分反馈控制方法，实现了对系统中Hopf分岔行为的有效控制。驱动忆阻性负载逆变系统因Hopf分岔引起的振荡现象属于慢尺度不稳定行为，因此建立了交流输出电压微分反馈控制下系统的平均模型，基于谐波平衡法求得系统变量的周期解，以Floquet理论揭示了系统中出现慢尺度不稳定行为的机理，给出了确保系统稳定运行的控制参数取值范围。此外，通过计算Floquet乘数对积分参数的敏感值，分析了交流输出电压微分反馈控制下系统在积分参数受到扰动时的抗干扰能力。研究结果表明：交流输出电压微分反馈控制方法可有效控制驱动忆阻性负载逆变系统中的Hopf分岔行为，能大幅度增加确保系统稳定的控制参数取值范围，并可增强系统的抗干扰能力。最后，通过PSpice仿真结果和电路实验结果的一致性，验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

一类神经元模型的Hopf分岔

用非线性动态系统的观点看待神经元的静息和周期放电现象.通过对神经元简化数学模型的理论分析,将神经元的静息态对应模型的稳定平衡态.神经元的神经可激活性对应模型参数处于分岔点附近,神经元的周期放电态对应模型在第1次Hopf分岔之后出现的极限环稳态,用模型的二次Hopf分岔后极限环消失及稳定的不动点重新出现说明神经过程中发生的过强抑制现象.     

螺旋立铣刀正交车铣轴类零件切削力建模分析

针对螺旋立铣刀无偏心或下偏心正交车铣轴类零件,研究了立铣刀圆周刃切除工件的切屑几何形状和切入切出角,沿铣刀轴向划分若干个微元体,对每个微元体建立瞬时切削力计算公式,并求积分得到瞬时正交车铣切削力预测模型,仿真分析正交车铣切削力.在车铣复合加工中心进行无偏心正交车铣切削力实验,将仿真结果和实验结果进行对比,验证了切削力预测模型的正确性.     

糖酵解模型的动力学分析

主要研究了糖酵解模型由产物ADP流出速率常数σ2引起的Hopf分岔,探讨了糖酵解过程中广泛存在的振荡现象产生的原因.首先研究了平衡点的个数,然后利用Lyapunov稳定性定理研究了平衡点的稳定性,最后利用Hopf分岔理论研究了其Hopf分岔.证明了该Hopf分岔是已发现的糖酵解过程中广泛存在的振荡现象(即周期解)产生的原因,即参数σ2在其临界值σ2c处模型会发生超临界Hopf分岔,分岔出稳定的周期解.并利用软件WinPP进行了数值模拟,结果与理论分析相吻合.     

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.     

车铣加工表面层残余应力的研究

本文通过对多种金属材料进行车铣加工实验，从表面层残余应力的性质及其大小等方面，对车铣加工进行深入的理论分析，从而为选择合理的工艺参数提供依据，以提高车铣的加工效率和工件的表面质量，达到指导实际生产加工的目的。     

基于状态反馈和Washout滤波器的Qi系统Hopf分岔控制

针对一类Qi系统的Hopf分岔问题,首先,通过计算分岔稳定性指标判定系统的Hopf分岔类型;然后分别采用状态反馈控制器及Washout滤波器控制系统的分岔行为,并采用NormalForm(规范型)方法讨论控制参数对分岔位置及分岔极限环幅值的影响,同时借助Matlab软件对理论结果进行数值仿真.理论结果和数值仿真表明:控制器中的线性增益能提前、延迟甚至消除原系统Hopf分岔行为,控制器中的非线性增益能改变原系统的Hopf分岔类型.最后对两种控制方法进行对比,结果表明,Washout滤波器相对于含线性项和非线性项的状态反馈控制器而言,控制效果较明显.     

Houart-Dupont钙振荡模型的复杂动态

运用中心流形定理和分岔理论分析了Houart-Dupont钙振荡模型的非线性动态,包括随参数变化时平衡点的类型及其稳定性的变化,从理论上严格证明了系统振荡现象产生与消失是由于平衡点发生了2次supercritical Hopf分岔导致的。通过运用matlab软件进行数值模拟,验证了理论分析结果的正确性。     

超音速气流中受热壁板的非线性动力学分析

研究了超音速气流中受热壁板的非线性动力学行为.用规范型方法研究了受热壁板由于Hopf分岔产生的颤振.数值模拟验证了理论分析的结果.利用Runge-Kutta方法对系统进行了计算,给出了系统的相图、分岔图,发现该模型存在混沌运动.当系统参数变化时,该系统可经过倍周期分岔进入混沌或产生阵发性混沌.     

低速气流中二元叶片颤振数值模拟与Hopf分岔分析

针对低速来流,建立了一种低速气流中的二元叶片颤振数值模拟、运动稳定性分析的方法.以速度势函数形式的Laplace方程、非定常Bernoulli方程作为流动控制方程,结合二元叶片沉浮、扭转结构动力模型,通过迭代的方式实现了叶片颤振过程的数值模拟.同时,从非线性动力学角度对计算结果进行了分析,对颤振产生的机理进行了研究.对不同来流速度下某二元叶片的自激振动进行了模拟,结果表明:来流速度是一个影响叶片运动稳定性的重要因素,来流速度增加而导致的叶片颤振是以来流速度为分岔参数的Hopf分岔产生的结果.