大型网架式可展开空间结构的非线性动力学与控制

我国航天工业迫切需要掌握可入轨后展开的大型网架式空间结构技术,以便研制口径十几米、乃至数十米的大型星载天线。该技术的主要科学基础是这类空间结构展开和服役过程的非线性动力学建模、分析和控制。本文综述了与上述科学基础相关的研究进展,提出应重点关注的三个科学问题：一是大型网架式空间结构展开过程的多柔体系统动力学,尤其是如何对微重力环境下索网的接触和缠绕、运动副内碰撞、结构展开与航天器本体间的耦合等导致的非线性动力学进行建模和分析;二是大型网架式空间结构展开锁定后服役的动力学分析,尤其是如何揭示结构柔性、众多运动副间隙、交变热载荷等因素引起的复杂非线性振动机理;三是大型网架式空间结构展开锁定后服役的动力学控制,尤其是如何在欠驱动、低能耗条件下对非线性振动和波动传播提出有效的控制方法。     

结构和系统的动力学与控制专刊序

动力学与控制作为现代力学的一个重要分支,主要研究动力学的基本原理、离散和连续系统的动力学特性及其控制问题.它从动态系统的观点出发,研究系统的各种运动形式、变化规律及其控制策略,为认识自然和科学现象提供理论方法和分析工具,对工程技术发展具有引领和推动作用.从20世纪80年代以来,动力学与控制学科的研究深度和广度都发生了重大的变化,无论在理论和还是应用上都取得重要的进展.当前动力学与控制研究进入一个新的阶段,发展特点表现在以下方面.     

土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法

提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法。该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值与给定值误差函数最小的优化问题。在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替土中爆炸数值分析模型,以便提高反求效率。采用Tikhonov正则化方法克服反求过程中出现的病态问题。在此基础上,引入信赖域管理策略判断当前近似模型与实际模型的逼近程度,以确定最优的反求向量。炸点状态反求结果与实验结果的对比分析表明,该方法能够有效且稳定地通过给定的毁伤效应实现炸点状态的反求,这可为炸点状态的设计提供参考。     

单轴旋转SINS方位陀螺漂移分析与估计

单轴旋转SINS的方位陀螺漂移对长航时导航精度至关重要,方位陀螺漂移的估计是单轴旋转SINS的关键技术之一。通过对单轴旋转SINS方位陀螺漂移估计的主要影响因素进行分析,提出将水平阻尼网络引入到导航流程中,建立带水平阻尼网络的误差模型,利用位置匹配Kalman滤波对方位陀螺漂移进行估计,并设计了一种合理的估计流程,能够全面估计出惯性器件零偏,保证了方位陀螺漂移的估计精度。数学仿真和海上试验结果表明,对陀螺角度随机游走系数约为0.001(°)/h～(1/2)的SINS,经过6 h的估计流程后方位陀螺漂移估计精度优于0.001(°)/h,估计完成后转入纯惯性导航定位精度优于1.5 n mile/24 h(max),验证了该方法的可行性。     

圆管截面齐次广义屈服函数与结构极限承载力

为克服圆管截面广义屈服准则不满足比例加载条件,导致采用弹性模量调整法求解该类结构极限承载力时存在计算结果受荷载初值影响、计算精度受损等问题,利用回归分析和最小二乘法研究建立了圆管截面广义屈服函数的齐次多项式,通过误差分析确定了齐次化多项式的阶次;据此定义了圆管截面薄壁构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,为高承载比薄壁单元的判别及其弹性模量调整提供了动态判据,进而依据能量守恒准则建立了以单元承载比为基本参数的模量调整公式,结合下限原理提出了圆管截面薄壁结构极限承载力分析的弹性模量缩减法。研究表明,选取齐次化多项式的广义屈服函数能更加准确地考虑各项内力对结构极限承载力的综合影响,具有良好的计算精度和效率,可应用于复杂圆管截面薄壁结构的极限承载力分析中。     

Global bifurcations and multi-pulse chaotic dynamics of rectangular thin plate with one-to-one internal resonance

Global bifurcations and multi-pulse chaotic dynamics for a simply supported rectangular thin plate are studied by the extended Melnikov method.The rectangular thin plate is subject to transversal and in-plane excitation.A two-degree-of-freedom nonlinear nonautonomous system governing equations of motion for the rectangular thin plate is derived by the von Karman type equation and the Galerkin approach.A one-toone internal resonance is considered.An averaged equation is obtained with a multi-scale method.After transforming the averaged equation into a standard form,the extended Melnikov method is used to show the existence of multi-pulse chaotic dynamics,which can be used to explain the mechanism of modal interactions of thin plates.A method for calculating the Melnikov function is given without an explicit analytical expression of homoclinic orbits.Furthermore,restrictions on the damping,excitation,and detuning parameters are obtained,under which the multi-pulse chaotic dynamics is expected.The results of numerical simulations are also given to indicate the existence of small amplitude multi-pulse chaotic responses for the rectangular thin plate.     

Projective synchronization of hyperchaotic system via periodically intermittent control

We further study the projective synchronization of a new hyperchaotic system. Different from the most existing methods, intermittent control is applied to chaotic synchronization in the present paper. We formulate the intermittent control system that governs the dynamics of the projective synchronization error, then derive the sufficient conditions for the exponential stability of intermittent control system by using Lyapunov stability theory, and finally establish the periodically intermittent controller according to the stability criterion by which the projective synchronization is expected to be achieved. The analytical results are also demonstrated by several numerical simulations.     

固相合成法制备纳米碳酸锶微球

以六水合氯化锶(SrCl2·6H2 O)和碳酸氢铵(NH4 HCO3)为原料,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,采用阴离子表面活性剂辅助固相球磨法制备纳米碳酸锶微球.样品采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDX)、X-射线衍射仪、红外光谱FTIR、热重仪和差示扫描仪联用(TG—DSC)等手段表...     

前言

<正>王元1930年4月15日生于浙江省兰溪市,祖籍江苏镇江.1952年毕业于浙江大学数学系,经陈建功、苏步青推荐到中国科学院数学研究所工作,在华罗庚指导下研究数论,在解析数论、代数数论以及数论方法的应用等方面取得了突出成就;先后任助理研究员,研究员,数学研究所所长,中国数学会理事长等职务,对中国现代数论的发展和人才培养做出了卓越贡献;于1980年当选中国科学院学部委员(院士);先后荣获国家自然科学一等奖(1982)、何梁何利奖(1994)、华罗庚数学奖(1999)、陈嘉庚物质科学奖(2000)、吴大猷科学普及著作奖金签奖(2002)、国家自然科学二等奖(2008)等.     

HHT时频分析土壤光谱的重金属铜离子污染信息提取模型

土壤中不同浓度Cu2+含量映射到土壤光谱上的信息量十分微弱,并且这些高光谱数据中也存在着难以避免的噪声,因而本研究的关键是如何在土壤光谱复杂的噪声环境中提取微弱Cu2+信息。经验模态分解算法(EMD)能够有效去除高光谱数据中的噪声,且EMD是Hilbert变换对“非线性非稳定”信号时频分析的前提,当引入Huang变换后,可利用Hilbert-Huang变换(HHT)模型时频分析高光谱数据以实现降噪处理与信息提取。通过时频的HHT分析不同浓度Cu2+污染下的土壤光谱,完成从原始光谱经EMD分解出各本征模态函数(IMF)分量的包络线、调制信号和频谱等曲线中挖掘土壤光谱的Cu2+污染信息。研究结果表明,相同浓度Cu2+污染时的土壤光谱HHT时频分析结果相同,不同浓度时则不同,所以也可依据IMF分量反演土壤Cu2+含量。因此,高光谱数据的HHT时频分析能为土壤光谱的信息挖掘、光谱诊断和Cu2+含量反演等提供一种新的方法和思路。