基于可观测性分析的光纤陀螺SINS/测速仪组合系统技术

为了简化求可观测度的过程,便于导航时利用状态变量可观测性分析结果进行姿态解算。在仔细研究了分段定常系统(PWCS)的可观测性分析方法,以及基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法的基础上,提出了一种改进的状态可观测性分析方法,该方法在求可观测度时,不需要量测值,利用可观测性矩阵奇异值分解后的V阵即可进行可观测性分析;利用该理论得到的结果,在SINS/测速仪组合导航解算过程中只对可观测度好的俯仰角误差和横滚角误差进行反馈校正,不反馈可观测度较差的航向角误差,仿真结果证明,这种有选择的反馈校正方法可以保证姿态角在导航开始几秒钟内就快速收敛。     

高层框架分析的状态变量传递法

取高层框架柱端位移和对应的柱端力作为状态变量,利用传递矩阵和逐层分析的方法来分析以框架。文中取框架的每一层作为基本单元,建立基本单元端部的状态变量与相邻基本单元端部状态变量之间的转换关系。分析过程中,框架烽的增加仅增加上乘的次数,而待求的基本未知量的数目始终保持不变,从而提高了计算机分析问题的能力。     

一种改进的延时反馈混沌控制方法

基于Pyragas延时反馈混沌控制方法和相空间压缩法（限制器），提出了一种改进的延时控制方法，即将空间压缩作为系统状态变量的一种约束施加到延时反馈混沌控制中。以Roessler系统为例数值验证了此方法。结果表明此方法可以将混沌系统很快控制到一个期望的周期轨道上，与原始的延时反馈方法相比缩短了控制时间。     

层状压电压磁弹性介质空间问题的数据分析与处理

从横观各向同性层状压电压磁弹性介质空间问题出发，利用状态变量法和0层面的边界条件，得到适用于计算不同状态变量的关系矩阵，以及状态变量表示的多层压电压磁弹性介质在Hankel变换空间中的解。在选择性计算的基础上，对不同的状态变量分别采用各自的方式修正关系矩阵，有效地避免了直接计算所产生的计算结果失真现象。为解决诸如此类的更复杂的问题奠定了理论基础。     

采用静电陀螺监控器／惯性导航系统的水下组合导航系统研究

本文推导了静电陀螺监控器（ＥＳＧＭ）系统的运动方程和机械编排，并进行了模拟仿真，给出了仿真误差曲线。同时，还建立了以半解析式惯性导航系统误差为状态变量的系统状态方程，采用卡尔曼滤波技术，对ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合系统进行仿真。结果表明，组合系统可以大大延长惯导的重调周期，提高潜水下航行的保密性，ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合使用是保证潜艇长时间水下航行的有效方法。     

组合导航系统初始对准的稳定性分析及其控制

针对INS/GPS组合导航系统的初始对准问题，说明当载体受到周期性激励时（由风浪、地面振动等因素引起），状态变量的估计结果也会出现周期性振荡，从而影响系统状态变量的估计精度，通过仿真说明了利用线性反馈可以消除周期性激励对系统的影响。     

采用卡尔曼滤波器的GPS／INS姿态组合系统的研究

阐述了利用位置和速度以及GPS姿态作为观测量的GPS/INS组合导航系统原理,建立了状态变量为21维的组合系统动态方程,给出了用于卡尔曼滤波的GPS姿态误差模型,并对组合系统进行模拟分析,基于这种组合方式,使系统的位置和航向测量精度获得大幅度提高。     

一种改进的2n因子乘积形式的逆矩阵求解算法

复杂结构的有限元分析需要耗费巨大的内存和计算机时间。在此过程中，有限元线性方程组的求解时间占很大比例，因此，发展高效的线性方程组求解算法是提高有限元分析效率的关键，针对矩阵求逆问题，该文将有限元方程组的系数矩阵视为等分块矩阵，并基于等分块矩阵的概念推广了传统的逆矩阵的n因子和2n因子乘积形式。推广后得到的这组乘积形式在适当条件下又分别可以退化到传统的逆矩阵的n因子2n因子乘积形式，应用基于推广后得到的这组乘积形式的求逆算法来求解板材冲压成形有限元数值模拟中的大型有限元线性方程组，结果表明，该算法可以显著地提高大型有限元线性方程组的求解效率。     

基于加性四元数误差方程的惯性/天文姿态组合算法

针对采用旋转四元数误差进行的组合导航误差建模中状态方程的非线性化问题,提出一种新的惯性/天文组合姿态组合算法,以姿态加性四元数误差和陀螺漂移为状态变量,推导系统线性化状态方程,并以天文导航和惯导姿态四元数之差为量测量,建立系统量测方程,然后利用卡尔曼滤波实现对该组合模式的信息融合,仿真分析表明,所设计的基于姿态四元数误差和陀螺漂移的组合模式能够有效估计系统状态误差,姿态误差0.02°左右,验证了其有效性,可避免较为复杂的非线性滤波器的使用,为工程实践提供了理论支持.     

非线性反馈采样系统混沌研究

本文在SISO线性系统经非线笥反馈构成的系统中引入采样，讨论非线性反馈采样系统的混沌行为。当采样周期在到一定程度后，系统将产生Lui-Yorke定义下的混沌。给出了典型例子，计算机仿求取其Lyapunov指数验证了理论分析的正确性。     

Numerical solutions of linear quadratic control for time-varying systems via symplectic conservative perturbation

Optimal control system of state space is a conservative system, whose approximate method should be symplectic conservation. Based on the precise integration method, an algorithm of symplectic conservative perturbation is presented. It gives a uniform way to solve the linear quadratic control (LQ control) problems for linear time-varying systems accurately and efficiently, whose key points are solutions of differential Riccati equation (DRE) with variable coefficients and the state feedback equation. The method is symplectic conservative and has a good numerical stability and high precision. Numerical examples demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Numerical solutions of linear quadratic control for time-varying systems via symplectic par conservative perturbation

Optimal control system of state space is a conservative system, whose approximate method should be symplectic conservation. Based on the precise integration method, an algorithm of symplectic conservative perturbation is presented.It gives a uniform way to solve the linear quadratic control (LQ control) problems for linear time-varying systems accurately and efficiently, whose key points are solutions of differential Riccati equation (DRE) with variable coefficients and the state feedback equation.The method is symplectic conservative and has a good numerical stability and high precision. Numerical examples demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

Dynamic response of elastic rectangular plates by spline state variable method

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｔｒａｎｓｉｅｎｔｌｏａｄｓｓｕｃｈａｓｂｏｍｂ＿ｌｏａｄ,ｅａｒｔｈｑｕａｋｅａｎｄｓｏｏｎ,ｅｎｇｉｎｅｅｒｓｐａｙｓｐｅｃｉａｌａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｓａｆｅｔｙｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.Ｔｈｅｒｅｉｓｌｏｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｏｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｏｔ…     

考虑损伤的内变量黏弹-黏塑性本构方程

基于Rice 不可逆内变量热力学框架,在约束构型空间中讨论材料的蠕变损伤问题. 通过给定具体的余能密度函数和内变量演化方程推导出考虑损伤的内变量黏弹-黏塑性本构方程. 通过模型相似材料单轴蠕变加卸载试验对一维情况下的本构方程进行参数辨识和模型验证,本构方程能很好地描述黏弹性变形和各蠕变阶段.不同的蠕变阶段具有不同的能量耗散特点. 受应力扰动后,不考虑损伤的材料系统能自发趋于热力学平衡态或稳定态. 在考虑损伤的整个蠕变过程中,材料系统先趋于平衡态再背离平衡态发展. 能量耗散率可作为材料系统热力学状态偏离平衡态的测度;能量耗散率的时间导数可用于表征系统的演化趋势;两者的域内积分值可作为结构长期稳定性的评价指标.      

层状层电介质空间轴对称问题的状态空间解

从横观各向同性压电介质空间轴对称问题的基本方程出发,建立了压电介质空间轴对称问题的状态变量方程,对状态变量方程进行Hankel变换,得到以状态变量表示的单层压电介质在Hankel变换空间中的解,讨论了3种不同特征根的情况,利用提出的解得到了半无限压电体在垂直集中载荷和点电荷作出下的Boussinesq解。利用传递矩阵方法导出了多层压电介质空间轴对称问题解一般解析式。     

Formulation of a damage internal state variable model for amorphous glassy polymers

The following article proposes a damage model that is implemented into a glassy, amorphous thermoplastic thermomechanical inelastic internal state variable framework. Internal state variable evolution equations are defined through thermodynamics, kinematics, and kinetics for isotropic damage arising from two different inclusion types: pores and particles. The damage arising from the particles and crazing is accounted for by three processes of damage: nucleation, growth, and coalescence. Nucleation is defined as the number density of voids/crazes with an associated internal state variable rate equation and is a function of stress state, molecular weight, fracture toughness, particle size, particle volume fraction, temperature, and strain rate. The damage growth is based upon a single void growing as an internal state variable rate equation that is a function of stress state, rate sensitivity, and strain rate. The coalescence internal state variable rate equation is an interactive term between voids and crazes and is a function of the nearest neighbor distance of voids/crazes and size of voids/crazes, temperature, and strain rate. The damage arising from the pre-existing voids employs the Cocks–Ashby void growth rule. The total damage progression is a summation of the damage volume fraction arising from particles and pores and subsequent crazing. The modeling results compare well to experimental findings garnered from the literature. Finally, this formulation can be readily implemented into a finite element analysis.     

利用无网格伽辽金法分析材料稳态蠕变问题

稳态蠕变是高温环境下材料的一个重要的考虑问题,它也是材料破坏的一种重要形式。由于存在划分网格,利用传统有限元法模拟稳态蠕变有一定的不足之处。作为一种新兴的数值模拟方法,无网格法不需要划分单元,只需将求解问题离散成独立的结点,计算过程可以局部细化。利用连续介质的虚功原理,将无网格伽辽金法应用于稳态蠕变的数值模拟,推导了稳态蠕变的无网格伽辽金法控制方程。利用罚参数来实现稳态蠕变的不可压缩条件和本质边界条件,能够保证求解过程中刚度矩阵的对称正定性。通过实例的计算结果表明,无网格伽辽金法在求解稳态蠕变时具有较高的计算精度,结果与理论解结果吻合,而且前后处理较为简单。     

金属蠕变与蠕变破坏理论综述

本文对金属在均匀单向与复杂应力状态下的蠕变与蠕变破坏行为及结构物蠕变下持久性发展了系统的试验与理论研究。 在试验研究中本文考虑了各种金属在恒应力与变应力下的行为,应力集中,加载方式对蠕变破坏的影响;同时还提出了材料的结构损伤的新的量测方法。     

变转速工况下高速列车轴承转子系统特性分析

高速列车的发展使得其关键零部件——轴承的安全问题日益突出. 现有的轴承模型均是建立在匀速工况下, 不能描述系统在变转速工况下运动状态. 为了解决这个问题, 建立了一个变转速工况下高速列车轴箱轴承转子系统动力学模型, 模型通过角度迭代计算得到了滚动体在不均匀时间内转过的总角度, 进而确定了滚动体在任意时刻的空间位置. 在匀速工况和变转速工况下, 对具有外圈故障的轴承模型进行了实验对比, 验证了模型的有效性. 利用轴心轨迹定性分析了外圈故障、内圈故障和滚动体故障对系统稳定性的影响, 并通过实验验证了分析结果的可靠性. 利用二维不变矩作为特征指标定量分析了三类故障对系统稳定性的影响. 分析结果表明: 当轴承角加速度较小时, 外圈故障对系统稳定性影响最大; 当轴承角加速度较大时, 滚动体故障对系统稳定性影响最大, 但是影响程度随着故障尺寸的变大而逐渐减小. 同样地, 利用二维不变矩作为特征指标进行了系统的稳定性临界状态分析, 确定了在不同转速工况下和不同故障类型下临界状态对应的最大故障尺寸. 研究结果表明: 随着轴承内圈转速的上升, 不同故障类型对应的最大尺寸都会减小, 其中滚动体故障尺寸大都是最小的, 说明滚动体故障对系统稳定性影响最大.      

Discrete time transfer matrix method for dynamics of multibody system with flexible beams moving in space

In this paper,by defining new state vectors and developing new transfer matrices of various elements moving in space,the discrete time transfer matrix method of multi-rigid-flexible-body system is expanded to study the dynamics of multibody system with flexible beams moving in space.Formulations and numerical example of a rigidflexible-body three pendulums system moving in space are given to validate the method.Using the new method to study the dynamics of multi-rigid-flexible-body system moving in space,the global dynamics equations of system are not needed,the orders of involved matrices of the system are very low and the computational speed is high,irrespective of the size of the system.The new method is simple,straightforward,practical,and provides a powerful tool for multi-rigid-flexible-body system dynamics.