小垂度粘弹性索非线性响应及振动主动控制

研究具有初始应力的小垂度粘弹性索的非线性动态响应及振动主动控制。在假定索材料的本构关系为一般微分本构类型的基础上,建立小垂度粘弹性索的运动微分方程;应用Galerkin方法将其转化为可用Runge-Kutta数值积分方法求解的一系列三阶非线性常微分方程。在仅考虑面内的横向振动及忽略非线性的情况下得到了连续状态空间中的状态方程,将状态方程离散为差分方程形式,并用矩阵指数来逐步近似状态转移矩阵;基于二次性能指标的最小化得到了最优的控制力与状态向量。最后通过数值仿真研究说明了粘性参数对索动态响应的影响。     

基于主动轮廓模型的EAST等离子体边界重建

通过分析等离子体边界的等磁通特性,利用主动轮廓模型进行边界重建,给出了主动轮廓的能量计算方法、重建算法、边界磁通和初始轮廓的确定方法。利用EAST实验数据对边界的重建测试表明,该算法具有良好的准确性和实时性。     

旋转运动柔性梁的时滞主动控制实验研究

对旋转运动柔性梁的时滞主动控制进行实验研究,验证时滞反馈控制的有效性. 实验中采用交流伺服电机带动柔性梁旋转运动,柔性梁上粘贴有压电作动器,用于控制梁的弹性振动. 实验研究考虑如下3种情况:(1)仅使用电机扭矩进行控制,电机扭矩存在时滞;(2)使用电机扭矩和压电作动器同时控制,仅压电作动器存在时滞;(3)使用电机扭矩和压电作动器同时控制,电机和压电作动器存在不同的时滞量. 重点通过实验验证时滞反馈控制的可行性和有效性.      

Active vibration control of nonlinear benchmark buildings

The present nonlinear model reduction methods unfit the nonlinear benchmark buildings as their vibration equations belong to a non-affine system. Meanwhile, the controllers designed directly by the nonlinear control strategy have a high order, and they are difficult to be applied actually. Therefore, a new active vibration control way which fits the nonlinear buildings is proposed. The idea of the proposed way is based on the model identification and structural model linearization, and exerting the control force to the built model according to the force action principle. This proposed way has a better practicability as the built model can be reduced by the balance reduction method based on the empirical Grammian matrix. A three-story benchmark structure is presented and the simulation results illustrate that the proposed method is viable for the civil engineering structures.     

细胞力学

本文介绍细胞力学领域中目前研究的主要问题,着重阐述一些常用的和新近发展起来的实验技术,并介绍理论上的若干发展,其中包括细胞的大变形和主动变形方面的研究成果。      

主动约束层阻尼梁的数值模型

为对主动约束层阻尼结构建立精确完善的数学模型，采用有限元建模，并考虑到压电材料的机电耦合效应和粘弹性材料的本构关系随温度、频率的变化而变化的特点，将有限元方法与粘弹性材料的GHA模型相结合，从而避免因粘弹性材料导致的非线性微分方程，能直接求解模态频率、模态阻尼及结构响应。为进一步设计控制器，先在物理空间进行动力缩聚，将系统降至适当的维数，然后在状态空间用鲁棒防阶的方法进一步降阶。这样既能大大降低系统维数，又能保证降阶后系统稳定、可控、可观。这对于重量轻、柔度大、低频密集的大型空间柔性结构尤其重要。     

一种解耦式主动脚轮全向移动机器人的标定方法

由于机器人的加工制造和装配等因素引起的几何参数误差影响了运动学模型的准确性,因此会同时降低运动控制和里程计精度.为提升全向移动机器人的运动精度,提出了一种针对基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人的分步标定方法,该方法通过限制关节空间运动输入来简化运动学矩阵,并利用最小二乘法获得运动学参数的实际值,从而提升运动学模型的精度.搭建了基于解耦式主动脚轮的全向移动机器人实验平台,并通过仿真和实验对标定算法进行验证,实验结果显示在平面内三个自由度上速度控制精度和里程计精度均得到了显著提升,证明了标定算法的有效性.     

数学核心概念主动建构的教学设计原则与策略

主动建构是学生通过真正经历学习活动，通过现象获以经验掌握规律，并形成数学学科素养的过程.本文中阐述了基于核心概念主动建构设计的原则，并指出初中数学的“数与代数”“图形与几何”“概率与统计”“综合与实践”四个领域核心概念的主动建构设计策略.     

含时滞的参数不确定主动悬架离散系统鲁棒控制

针对主动悬架存在传输时滞和参数不确定性的控制问题，设计了含时滞的参数不确定鲁棒控制器。首先，运用线性分式变换方法推导出含时滞的参数不确定主动悬架状态空间方程，采用零阶保持器取值处理和双线性变换，建立主动悬架离散控制系统模型。其次，以车身垂向加速度为车辆悬架系统的最优化输出目标，采用Lyapunov泛函方法，推导出系统渐进稳定的鲁棒控制器充分条件，得到满足最优H_∞性能指标约束的反馈控制律，再通过求解线性矩阵不等式获得控制器参数。最后，进行数值算例仿真，结果表明，相较于只考虑时滞的控制器，含时滞的参数不确定鲁棒控制器具有更好的控制效果和鲁棒性，且受采样周期与不确定参数的耦合影响较小。     

基于后缘小翼的翼型反流动态失速主动控制试验研究

针对直升机旋翼反流区因反流动态失速导致的非定常载荷、阻力激增以及负升力等问题,开展了基于后缘小翼的翼型反流动态失速主动控制试验研究.采用动态压力测量结合翼型表面压力积分的方法,重点分析了后缘小翼不同的振荡相位差、幅值和减缩频率对反流动态失速控制的影响规律,对比了后缘小翼动态偏转和固定偏转的差异,试验雷诺数Re=3.5×10⁵.结果表明,当后缘小翼与翼型以相同的频率正弦振荡运动,且二者的相位差为0°时,能改善反流动态失速过程中钝几何前缘的流动分离,并在反流状态下实现了翼型负升力系数下降21.2%,阻力系数下降37.5%,俯仰力矩系数迟滞环面积下降44.6%的控制效果;动态偏转的后缘小翼对翼型反流动态失速的控制效果随后缘小翼振荡幅值的增加而增加,但进一步增加振荡幅值对于控制效果的提升有限;当减缩频率增加时,动态偏转的后缘小翼对反流状态下翼型阻力的控制效果会更加明显;后缘小翼的动态偏转与固定偏转都能有效改善翼型在反流中的动态气动性能,但是动态偏转对于不同翼型迎角的适应能力优于固定偏转,并取得了更好的非定常载荷控制以及更好的阻力和负升力改善效果.