吴广明[1]2001年在《混沌振动的系统参数研究及其仿真计算》文中研究表明混沌运动是一种始终局限于有限区域且轨道永不重复的、性态复杂的运动，它是确定系统中貌似随机、不规则的运动。混沌目前是世界性的研究热潮之一，它也正在被越来越多人们所认识。 本论文主要对工程中几类非线性振动系统的微分方程，进行了理论分析和较详细的参数仿真计算，并在一定范围内得出了方程出现混沌的参数值，这对工程实际应用有着重要的价值。 全文分为四部份：第一部份从几个经典的例子入手，引入了“什么是混沌？” 并介绍了混沌研究的历史及其趋势；第二部份较为全面的总结了与混沌振动有关的理论知识；第叁部份是论文的重点，作者对工程中几类非线性振动系统的微分方程进行了理论分析和较详细的混沌参数仿真计算，其中附有大量的图例和详实的数据；第四部份介绍了面向对象的程序的设计和混沌仿真计算程序的编制。
杨智勇[2]2015年在《连续减速带激励下多自由度车辆悬架系统的混沌振动与控制》文中进行了进一步梳理汽车是一个包含多种非线性部件的高度集成系统,如悬架系统、轮胎、座椅中都存在悬架弹簧的刚度、液压阻尼器、流体动压阻尼的非线性以及轮胎刚度的非线性等诸多非线性因素。在路面不平度激励作用下,整个车辆的动力学行为表现出分岔、混沌等复杂的非线性特性。这些非线性现象将导致车辆振动加剧、威胁行车安全和影响舒适性、引起不期望的路面振动和噪声。运用非线性理论研究汽车与路面激励相互耦合、相互激励导致的非线性汽车动力学现象及其抑制方法是一个重要课题。为了更真实地模拟实际的车辆系统,获得更有价值的结果,论文重点以高速路面常见的连续减速带为外部激励,以多自由度非线性车辆悬架系统为研究对象,对具有非线性特性的四自由度半车模型和七自由度整车模型进行混沌振动和混沌控制研究,力图通过对抽象出的数学模型的分析,研究其在不同的激励条件和系统参数改变的情况下的非线性动力学特性,揭示混沌运动的本质及其影响,设计合理的混沌控制方法,从而能够更好地控制系统的混沌振动,最终为车辆悬架控制系统设计以及道路路面的铺装设计等提供重要的理论指导。论文的创新性研究主要包括以下五个方面:①针对高速公路中的一种特殊路面形式连续减速带,通过考虑汽车通过一般路面和连续减速带时与车速耦合作用对车辆的影响,以数学函数模拟车辆通过呈周期和非周期形式铺设的连续减速带路面时的耦合激励,构建了车速—路面—减速带叁者耦合的动态路面激励模型。②以四自由度非线性半车模型为研究对象,通过建立四自由度非线性半车模型的运动微分方程,以数值分析方法研究了其以定速和变速(包括加速和减速)通过连续减速带,在车速—路面—减速带动态耦合激励作用下的非线性动力学行为,得到了其在不同激励情况下的非线性运动状态及其可能出现的混沌现象的临界条件及系统通往混沌的途径。③以七自由度非线性整车模型为研究对象,建立该模型的运动微分方程,通过数值分析方法研究其在车速—路面—减速带耦合激励下,定速和变速通过连续减速带时系统的混沌振动特性,得到了其在不同激励情况下的非线性运动状态及其可能出现的混沌现象的临界条件及系统通往混沌的途径。获得了比四自由度非线性半车模型更为丰富的非线性动力学现象。④以七自由度非线性汽车悬架模型为基础,建立了“人—车—路”十一自由度汽车平顺性分析模型和微分方程,分析汽车悬架系统在不平路面激励下,车辆非线性运动状态与振动幅值和强度的关系,结果显示车辆在拟周期运动状态和混沌运动状态时车辆的振动幅值和强度变化最大,车辆舒适性最差,在周期运动状态时车辆的振动幅值和强度变化最小,车辆舒适性最好。⑤针对汽车在拟周期和混沌态时,汽车的振动幅值和振动强度变化最大,驾乘舒适性最差的问题,通过建立四自由度和七自由度非线性汽车主动悬架模型和运动微分方程,分别以直接状态变量反馈控制方法和滑模变结构控制方法对混沌振动进行控制,研究表明,通过对混沌振动的抑制可有效地降低系统的振动幅值和强度,改善驾乘舒适性。
朱真兵[3]2002年在《工程混沌振动系统分析及计算机仿真》文中进行了进一步梳理混沌振动是混沌理论与机械振动理论相结合而形成的一门新兴学科。 混沌振动以其深刻的理论意义及广阔的应用前景，吸引着越来越多的学者。但由于其应用难度大，有关于这方面的成果较少。因此，加快混沌振动的应用研究，就成为了当前十分迫切的研究课题。 本论文的研究工作正是在这种背景下进行的。本文选取含间隙平面曲柄滑块机构这一典型的工程混沌振动系统为研究对象，研究其动力学行为，以期将混沌振动理论研究与工程实用结合起来，使学科前沿的理论成果能对具体的结构设计发挥指导作用。 全文主要内容包括： 一、基本概念和理论介绍。其中包括混沌的定义及其特征，相空间基本概念。在介绍混沌时，分析了几个经典的混沌实例，有连续系统中的洛仑兹吸引子、日本吸引子，以及离散系统中的虫口方程。在介绍相空间时，则以受迫杜芬方程和虫口方程为例。然后讨论了混沌运动的几种刻画方法，有庞加莱映射、功率谱及自相关、李雅普洛夫指数。其中重点论述了李雅普洛夫指数的定义及其意义。此外，对含间隙机构及混沌振动的研究现状与发展趋势也进行了一些有益的探讨。 二、含间隙机构的动力学建模及运动微分方程的求解。采用Dubowsky冲击副模型，利用扰动坐标法和拉格朗日方程对同时含有两个间隙的曲柄滑块机构进行动力学建模，得到了相应的运动微分方程组。鉴于建模所得到的微分方程组的强非线性特征，采用Gear改进方法(刚性方法)进行了较全面地数值仿真计算，分析了含间隙机构的动力学响应及其混沌性质，并研究了运动副间隙、曲柄速度、运动副接触刚度等因素对动力学响应的影响。 叁、混沌控制。简述了混沌振动的控制方法及其实际应用，并提出了如何保持混沌振动的建议。
孙乐[4]2011年在《考虑主销间隙的转向轮摆振的非线性特性研究》文中研究指明日常生活中,汽车转向轮摆振是一种十分普遍的现象。摆振的存在严重影响了汽车的操纵稳定性、平顺性和行驶安全性,对其进行研究具有重要的理论意义和实用价值。本文主要针对非独立悬架的汽车转向轮摆振,通过魔术轮胎公式和二状态间隙机构动力学模型引入轮胎侧向力和间隙接触碰撞力两种力的非线性因素建立了汽车转向轮摆振的非线性数学模型。首先运用动力学分岔理论和常微分方程理论,对自激摆振的分岔特性进行研究和分析,利用MATLAB软件进行数值仿真计算。分析不同初始激励、转向结构参数和轮胎参数对摆振系统的影响。之后详细介绍了运用拉格朗日方程的方法建立含转向节主销与衬套间隙的转向轮摆振模型的过程,对比分析有无主销间隙及改变间隙大小对摆振系统产生的影响。并在特定参数组合条件下进行数值仿真,分析含间隙摆振系统的初始条件的敏感性、相轨迹、庞加莱截面及功率谱图。本文最后对上述工作进行了总结,认为汽车转向轮自激摆振是一种Hopf分岔现象,系统分岔点的数值即为摆振时的车速,分岔后所形成的极限环对应转向轮的摆振现象;含主销间隙的摆振系统发生摆振时,振幅明显增大,且对应的摆振车速范围扩大;主销间隙的存在可能使自激摆振由周期振动变为非周期往复运动,非线性间隙接触碰撞力对汽车摆振进一步产生混沌现象有着非常重要的作用。
王沙燚[5]2008年在《灾害系统与灾变动力学研究方法探索》文中进行了进一步梳理灾害系统是一个极其复杂的巨系统,它的发生、演化都具有相当复杂的特征,如有序化、突跳性、不可逆性、长期不可预测性以及模糊性、灰色特性等,这些特征都是传统的牛顿力学所不能描述的。然而,耗散结构、协同、突变论、混沌理论等非线性理论和复杂性科学的出现,使得从总体上研究系统灾变的非线性动力学发生、演化过程及控制因素成为可能。以耗散结构、协同、突变论、混沌理论的非线性理论强调了系统发生、演化的方向,亦即系统演化的不可逆性。开放的灾害系统吸收负熵流,系统的各个组成部分之间存在非线性作用,并在涨落作用下通过自组织和突变形成新的有序的结构—耗散结构。本文从耗散结构和自组织的角度研究整理了实际工程中的滑坡、围岩系统演化、水土流失、生物湮灭等灾变过程的发生、演化,总结了复杂性科学在煤矿安全管理中的指导作用,并介绍了耗散理论在社会经济、证券市场、气象、水文循环中的应用。突变理论是研究系统的状态随外界控制参数连续改变而发生不连续变化的数学理论,是研究灾变系统突跳特性的重要工具。本文介绍了尖点突变模型在系统危险性评价、预测和采矿、水利工程中灾害分析的应用,以及在隧道、地下硐室施工中防灾的指导作用;介绍了含软弱夹层岩体边坡失稳问题和建筑火灾的燕尾突变模型的应用。针对灾害系统的模糊性和灰色特性,本文介绍了利用模糊理论和灰色预测理论,为灾害系统的分级、综合评价、聚类分析和灾害的预测等问题整理出了较系统的解决办法。此外,灾害链理论是近几年才发展起来的灾害理论,本文介绍了基于灾害链式发生机理的防灾减灾新方法的当前有关成果。信息熵是热力学熵的推广,是系统混乱程度的测度。灾害系统的发生就是降维、有序化的过程,因此,用信息熵的演化来描述灾害系统的发生、演化特征是可行的。本文在修正一些既有灾害熵表述的不足之处基础上,构造灾变信息熵基本量的特征,并提出了基于损伤张量第一不变量构造损伤信息熵的观念。介绍了信息熵应用于系统的安全评价以及水文循环等实际问题中。混沌论是上世纪60年代才建立起来的科学,混沌是指在确定性系统中出现的无规则性或不规则性,灾害的混沌特征主要表现在短期可预测而长期不可预测的特征。用Lyapunov指数、Kolmogorov熵、分数维等研究、预测灾害系统的演化,以达到防灾的目的。本文介绍了滑坡、基坑的非线性混沌预测以及基于混沌理论的冲击地压预测的具体方法。本文总结大量的灾害研究的资料,并以此为基础探索、总结了灾害系统的非线性与灾变动力学的研究内容和方法,从大系统角度讨论了如何研究灾害孕育、演化、发生、传播、影响,评定、预测和防止的普遍规律和方法。提出了建立灾害系统和灾变动力学的思想和理论框架体系,为灾害研究以及防灾减灾提供了新思路。
王博华[6]2012年在《轧机主传动非线性扭振系统分岔和混沌行为研究》文中认为轧机主传动系统是轧钢机的重要组成部分，近年来随着轧制速度的一再提高，轧机主传动系统的扭转振动现象日益突出。轧机发生扭振时会影响到产品的质量和产量，严重时甚至会对轧制设备造成破坏性损害，因此轧机主传动系统的扭振问题对于现代钢铁行业具有重要的研究价值。本论文以轧机主传动系统为研究对象，从扭振系统建模、稳定性分析以及扭振控制叁个方面对轧机非线性扭振系统展开研究，用解析的方法给出扭振系统的失稳振荡规律以及控制策略，推动轧机振动理论及工程应用的进一步发展。首先，考虑系统结构参数和外扰激励等非线性因素的影响，基于广义耗散系统Lagrange原理，建立具有非线性刚度和外扰激励作用下轧机主传动非线性扭振系统的动力学普遍方程。设计时滞非线性反馈控制器，在主共振情况下，利用多尺度法对受控系统进行摄动分析，根据Hopf分岔理论研究时滞参数对系统Hopf分岔及极限环的影响，给出极限环的稳定条件和幅值计算公式，最后用数值模拟对所得结论进行验证。其次，考虑组合谐波激励的影响，利用多尺度法求解主传动系统发生组合共振时满足的分岔响应方程并进行奇异性分析，得到了系统稳态响应的转迁集。根据异宿轨道参数方程，求解异宿轨道的Melnikov函数，并给出系统发生Smale马蹄变换意义下混沌的临界条件。最后采用数值方法，通过分岔图，最大Lyapunov指数图，相轨迹图和庞加莱截面图研究系统参数对混沌运动的影响。最后，考虑刚度强非线性的影响，运用MLP法对具有二次、叁次非线性刚度的强非线性扭振系统进行动力学响应求解，利用奇点稳定性和奇异性原理研究主传动系统在自治和非自治条件下的分岔行为。在主共振的条件下，讨论分岔响应方程的稳定性，给出分岔曲线的拓扑结构。应用数值方法作出系统响应随扭转刚度变化的分岔图，研究扭振系统周期、倍周期以及混沌运动的演化过程。最后，利用直接变量反馈法将主传动系统的混沌振动控制到稳定的周期二运动。
尹万建[7]2007年在《汽车空气弹簧悬架系统的非线性动力学行为研究》文中研究表明汽车悬架系统在汽车的行驶平顺性、操纵稳定性和制动性等方面都起着至关重要的作用，传统的汽车设计理论中总是将汽车悬架看作线性系统，而空气弹簧悬架由于其材料非线性、几何非线性和接触非线性而呈现出很强的非线性特征，这种非线性特征在汽车行驶平顺性的贡献值得研究，本文力图将非线性动力学研究方法引入车辆悬架动力学分析和设计理论中。本文以膜式空气弹簧悬架为研究对象，通过理论分析和试验研究，得到了空气弹簧悬架的动力学模型。在此基础上，采用非线性动力学的解析方法对空气弹簧悬架进行动力学求解，分析了其在确定性激励情况下的动力学行为，得到了单自由度空气弹簧悬架系统在单频、两频激励情况下的解析解及其可能出现的混沌现象的临界条件，重点分析了两自由度空气弹簧悬架系统动力学行为，得到其出现内共振和非内共振的近似解析解及其非线性特性。本文还研究了空气弹簧悬架的非线性特性对整车行驶平顺性、操纵稳定性和制动性的影响，将非线性动力学方法引入车辆悬架性能分析中，研究表明，空气弹簧悬架要明显优于螺旋弹簧悬架。通过空气弹簧悬架最优控制研究，为优化悬架参数提供了理论依据。论文的主要创新在于：确定了膜式空气弹簧悬架的动力学模型；分析了空气弹簧悬架在单频、双频激励情况下的动力学行为；研究了空气弹簧悬架系统可能出现混沌对车辆性能的影响；得到1／4车两自由度空气弹簧悬架系统的非内共振和内共振条件下的解析解；将非线性动力学与车辆悬架动力学有机结合起来。其中图71幅，表6个，参考文献152篇。
耿兆云[8]2013年在《汽车非线性悬架控制策略研究》文中进行了进一步梳理随着生活水平的提高，人们对汽车的乘坐舒适性（行驶平顺性）提出了更高要求。汽车悬架系统是影响乘坐舒适性的重要部件。汽车可控悬架系统能够通过对行驶路面、汽车的运行工况和载荷等状况的监控，实时产生所需的悬架控制作用，“主动地”调节悬架的特性和工作状态，使悬架的特性与行驶道路状况相适应，可有效提高汽车的乘坐舒适性和驾驶安全性(操纵稳定性)，研制采用优良的控制策略和新型的电控技术的可控悬架是车辆悬架技术发展的重要趋势。控制策略是实现悬架系统最优控制的保证。实际的汽车悬架是非线性系统。已有的汽车悬架控制策略大都选用悬架系统线性模型作为研究对象，且方法单一，各有优缺点。本论文在对比已有控制方法，分析悬架系统基本性能指标和建立路面输入模型的基础上，主要开展了如下两个方面、具有创新性的研究工作。1、研究汽车非线性悬架系统中混沌振动的自适应跟踪控制方法。从1/4车单自由度的汽车非线性悬架数学模型出发，首先分析了双正弦路面激励下的悬架系统混沌振动现象，然后以提高车辆悬架系统行驶平顺性为目的，从具有时变系统参数和随机路面激励作用的悬架系统模型出发，实施主动控制策略，提出一种具有自适应特性的反馈跟踪控制方法，并采用李雅普诺夫稳定理论证明了控制器的渐进稳定性。MATLAB仿真结果表明：车辆在不同行驶速度和等级路面激励情况下，该控制方法不仅能有效抑制悬架的混沌振动，且能有效降低悬架垂直振动加速度。2、研究非线性悬架系统的最优模糊并联控制策略。从1/4车2自由度的汽车非线性悬架模型出发，首先利用线性最优控制理论，以悬架垂直振动加速度、悬架动行程以及轮胎动位移构建加权二次型目标函数，根据目标函数最小原则，设计出最优控制器，以及基于模糊控制理论，设计出悬架系统的二输入单输出模糊控制器，开展单一控制策略研究。然后将最优控制器与模糊控制器相并联，分别研究有无控制作用耦合环节的复合控制策略。MATLAB/Simulink环境下的仿真结果表明，相比单一控制策略，最优控制器与模糊控制器的复合控制策略具有更好的控制效果，特别是引入控制作用耦合环节的复合控制方法可进一步降低悬架垂直振动加速度和悬架动行程，明显提高了车辆的行驶平顺性，同时也改善了汽车的行驶安全性。研究结果为探索可控悬架系统的有效控制策略，提高车辆行驶平顺性和操控稳定性提供了有益的理论方法参考。
何四祥[9]2007年在《混沌在结构工程中的应用研究》文中认为混沌作为非线性科学研究的核心内容，近二十年来引起了人们的广泛关注，并在混沌理论的探讨和混沌工程应用等方面均取得了可喜的研究成果。本文在基于混沌理论研究成果的基础上，对混沌的特性做了详细的分析，利用数值仿真的方法研究几类混沌吸引子在相空间的动态特性，针对混沌在桩、非线性双曲薄壳、地震和混凝土中的应用进行系统特性分析，探讨了混沌控制、同步和优化的应用价值，从而充分地揭示了混沌在结构工程应用中所具有的美好前景。主要内容如下： 第一章回顾了混沌的起源与发展，论述了混沌在工程中的应用意义和涉及到的几方面内容，提出本文的研究内容和研究目标。 第二章首先给出了混沌的几种定义、混沌运动的特征和通往混沌的道路，较系统地描述了混沌数据的分析方法。 第叁章首先论述了振动的发展历程，给出混沌振动的一个简单实例，然后分析了混沌振动的几何特征和混沌振动的数值识别方法。 第四章首先简单介绍了系统仿真软件Simulink，然后利用Simulink仿真了Lorenz混沌吸引子和强迫Vanderpol振子。 第五章研究了桩在轴向荷载和横向荷载下的振动分析，通过比较结果得出一定有意义的结论。 第六章研究了非线性双曲薄壳的的混沌运动，并通过分析得出非线性双曲薄壳的的混沌运动规律。 第七章研究了分形与混沌在地震中的应用研究，首先分析了分形及其数学基础，然后分析了地震波的分形特性。 第八章对混凝土的分形及其裂缝的混沌特性进行了初步研究，首先分析了混凝土的分形结构及其特性，然后研究了混凝土的裂缝演变动力学方程和混沌诊断与判据。 第九章介绍了混沌控制、同步与优化。介绍了混沌控制、同步和优化发展方向和应用价值。
郭春阳[10]2016年在《舰炮出弹平台的非线性动态特性研究》文中研究说明对于现代的海战中,舰炮作为舰艇的主要作战武器,在反舰作战、对岸火力打击和舰艇防空中具有不可替代的作用。随着现代军事技术的进步以及海军战略思想和海战模式的变化,对舰炮的弹库系统提出了更高的要求,因此设计出能够高速、稳定、可靠、准确供补弹药的自动化弹库系统已经成为国内外舰炮学者的研究重点。本文针对弹库提出了一种采用弹箱转运方式的新型方案,出弹平台作为弹箱转运系统的核心组成部分,其振动特性直接影响供弹的速率、精度以及系统运行的可靠性,因此采用理论研究与仿真分析相结合的方式,运用刚度的非线性理论和混沌振动理论,对出弹平台的非线性动态特性进行研究。结合国内外模块化弹库、转运机构的相关结构和原理,提出弹箱转运系统的结构方案,首先确定其设计准则和工作原理,然后着重介绍了出弹平台的结构方案,滚珠丝杠副作为出弹平台的主要传动部件,概述了其基本特性,建立了滚珠丝杠系统刚度的非线性动力学模型,并对其求解和分析。针对出弹平台刚度的非线性振动问题,首先建立其动力学模型,然后采用迭代法和谐波平衡法求得系统近似解析解,并在Matlab/Simulink环境下进行数值仿真分析,验证了整个系统处于非线性振动状态,得到了系统非线性振动的运动规律以及影响振动特性的系统参数。根据已经建立的出弹平台刚度的非线性动力学模型,应用混沌理论,对系统进行混沌振动分析。首先通过庞加莱截面映像法判别系统在不同参数值时是否发生混沌振动,然后使用分岔理论可以直观的看出系统由周期运动通过分岔进入混沌的过程,接下来分析系统参数对初值的敏感性,描述了系统运动状态随参数的变化规律,最后介绍了混沌振动分形维数的变化规律。在出弹平台刚度的非线性动力学分析和混沌振动分析的基础上,选择BP神经网络对系统混沌振动进行主动控制,使用隔振和减振、合理选择滚珠丝杠支撑方式和出弹平台轴向运动范围以及控制阻尼比等方法进行被动控制,以此来提高出弹平台运行的精度和可靠性。
参考文献：
[1]. 混沌振动的系统参数研究及其仿真计算[D]. 吴广明. 昆明理工大学. 2001
[2]. 连续减速带激励下多自由度车辆悬架系统的混沌振动与控制[D]. 杨智勇. 重庆大学. 2015
[3]. 工程混沌振动系统分析及计算机仿真[D]. 朱真兵. 昆明理工大学. 2002
[4]. 考虑主销间隙的转向轮摆振的非线性特性研究[D]. 孙乐. 湖南大学. 2011
[5]. 灾害系统与灾变动力学研究方法探索[D]. 王沙燚. 浙江大学. 2008
[6]. 轧机主传动非线性扭振系统分岔和混沌行为研究[D]. 王博华. 燕山大学. 2012
[7]. 汽车空气弹簧悬架系统的非线性动力学行为研究[D]. 尹万建. 北京交通大学. 2007
[8]. 汽车非线性悬架控制策略研究[D]. 耿兆云. 广西科技大学. 2013
[9]. 混沌在结构工程中的应用研究[D]. 何四祥. 同济大学. 2007
[10]. 舰炮出弹平台的非线性动态特性研究[D]. 郭春阳. 哈尔滨工程大学. 2016
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