MODAL SYNTHESIS METHOD FOR NORM COMPUTATION OF H∞ DECENTRALIZED CONTROL SYSTEMS (Ⅱ)

When using H ∞ techniques to design decentralized controllers for large systems,the whole system is divided into subsystems, which are analysed using H∞ control theory before being recombined. An analogy was established with substructural analysis in structural mechanics, in which H ∞ decentralized control theory corresponds to substructural modal synthesis theory so that the optimal H ∞ norm of the whole system corresponds to the fundamental vibration frequency of the whole structure. Hence, modal synthesis methodology and the extended Wittrick-Williams algorithm were transplanted from structural mechanics to compute the optimal H∞ norm of the control system. The orthogonality and the expansion theorem of eigenfunctions of the subsystems H∞ control are presented in part (Ⅰ)of the paper. The modal synthesis method for computation of the optimal H ∞ norm of decentralized control systems and numerical examples are presented in part (Ⅱ).     

对动力修正方法SDM3.0的探讨与改进

本文运用理论分析、实验与计算的结果对引进的美国SMS公司的结构动力修正软件SDM3.0作了比较详细的探讨,指出了SDM3.0的优点、局限性与使用范围.提出了改进这一软件的方法,研制了相应的软件.结果表明:改进后的方法及相应的软件是有效和成功的.     

DYNAMICS ANALYSIS OF STOCHASTIC SPATIAL FLEXIBLE MULTIBODY SYSTEM 1)

轻质、高精度的柔性多体系统被广泛应用于实际工程领域中.由于实际设计公差、制造误差及环境温度等多种不确定因素的存在,使得柔性多体系统的结构参数(物理参数和几何参数)表现出随机性.具有随机结构参数的动力学模型能够客观地反映出真实系统的动力学行为,且结构参数的不确定性对空间柔性多体系统动力学响应的影响是不容忽视的.针对具有多个随机参数的空间柔性多体系统,提出了一种基于广义alpha算法的非侵入式随机柔性多体系统动力学计算方法.采用绝对节点坐标公式(absolute node coordinate formulation, ANCF)来描述柔性体, 推导建立多体系统动力学模型.利用混沌多项式展开(polynomial chaos expansion, PCE)法构建系统随机动力学方程的代理模型,然后将随机响应面法(stochastic response surface method, SRSM)嵌入广义-alpha方法中,分别采用改进抽样的回归方法(regression method of improved sampling, RMIS)和单项求容积法则(Monte Carlo simulation, MCR)来确定样本点.将数值计算结果与蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation, MCS)结果进行对比, 验证了所提算法的有效性.在相同的定积分精度的条件下,根据单项求容积法则确定的样本点的计算结果稳定性更强, 且其计算效率更高.     

用模态试验结果修改力学模型初探

利用试验模态分析结果,对有限元力学模型本身或其中某些参数进行修改是必要的和有工程意义的。这一“修改”既是数学上的优化问题又是工程设计问题。本文介绍自研制的“结构动力修改程序”,述及一般原理及框图,并给出一个悬臂梁实例。     

投影云纹法在研究加劲板后屈曲平衡路径及后屈曲模态转化过程的应用

本文应用投影云纹法研究受压加劲板的大挠度非线性问题。用投影云纹法测量加劲板后屈曲平衡路径,记录了随着载荷的增加,加劲板后屈曲模态变化的全过程。将云纹图输入微型计算机处理,获得了加劲板的全场位移和全场应力的分布情况。用投影云纹法所测得的结果同理论计算值基本吻合。     

压电智能板结构的H∞振动控制

研究了压电智能板结构的H∞振动控制问题。先采用4节点矩形弯曲薄板单元(含12个位移自由度,2个电自由度)的有限元模型,利用Ham ilton原理得到了智能板结构的运动微分方程,然后综合运用模态截断法、最小实现法和平衡降阶法,对压电智能板结构的系统状态方程进行了降阶处理,得到了可观可控且低阶的近似状态方程,针对该降阶后的系统,利用H∞控制理论求解出能抑制干扰的动态输出反馈控制器,并将该控制器作用到降阶处理前的原系统中,从而能实现原系统抗干扰的振动控制。最后,以智能悬臂薄板结构为例,讨论了降阶过程中出现的一些问题和结论,并求出了相应的动态输出反馈控制器。仿真结果表明,文中的方法可实现压电智能板结构对干扰的抑制。     

基于复模态的控制力矩陀螺配置优化

由于陀螺耦合效应,系统动力学方程的特征值和特征向量皆为复数形式,不便于进行控制力矩陀螺的配置优化和控制律设计。本文基于复模态理论,构造出一种实数域上的伪模态矩阵,从而实现方程解耦。综合考虑结构模态、控制输入能量和传感器接收能量的复合优化准则,获得了控制力矩陀螺的最优配置。结果表明,采用线性二次型最优控制,能够快速将结构的响应振幅降至5%以内,验证了使用伪模态矩阵进行方程解耦的可行性及控制的有效性。     

条带式太阳帆的结构动力学分析

依靠光压推进,太阳帆被认为是最可行的星际探测航天器,太阳帆结构总体方案主要有两类:桅杆式和旋转式,其中,帆膜被分割成窄条的条带式太阳帆在桅杆式太阳帆中具有较为理想的结构效率,如何准确计算条带式太阳帆的结构动力学特性值得研究.本文对条带式太阳帆结构的振动特性和结构稳定性进行研究,将太阳帆看作是由若干个桅杆-膜带组件依次连接而成的整体结构,桅杆-膜带组件由4根桅杆段和4条薄膜条带组成,分段轴压作用下的桅杆与薄膜条带耦合振动.考虑帆面薄膜条带与支撑桅杆之间的耦合振动,采用分布传递函数法建立了的条带式太阳帆的结构动力学模型,推导了条带式太阳帆结构自由振动和失稳载荷的求解方法.研究表明:条带式太阳帆构型有利于提高太阳帆结构的整体刚度和结构稳定性,随着帆面薄膜条带数目的增加,太阳帆结构的振动频率和失稳载荷增大;随着帆面薄膜预应力的增大,太阳帆结构振动的基频减小,稳定性变差;随着支撑桅杆刚度的提高,太阳帆结构整体的振动频率和失稳载荷增大.本文建立的解析求解方法具有求解效率快和精度高的特点,为条带式太阳帆的结构设计和姿态控制提供了有力的分析工具.      

Analytical Solutions to Expansion of Cylindrical Cavity in Linear Softening Soil

Based on the results of conventional triaxial compression tests for a soil, a trilinear elasto-plastic model is proposed to simulate the stress-strain softening curve. According to this curve, the constitutive relation between the bulk strain and two pr…     

Periodic Solutions of Delay Differential Equations with a Small Parameter: Existence,Stability and Asymptotic Expansion

We consider a scalar delay differential equation with a small parameter, and employ Walthers method to obtain a result on the existence and stability of a slowly oscillatory periodic solution that represents a refinement of the estimate for the Lipschitz constant of a returning map. We also develop a matching method and obtain asymptotic expansions of the slowly oscillatory periodic solution and its minimal period.Dedicated to Professor Shui-Nee Chow on the occasion of his 60th birthdayAMS subject classifications: 34K15; 34K20; 34C25.