具有迟滞非线性的高超声速机翼颤振分析

本文采用两自由度的二元机翼模型,研究高超声速机翼由于气动弹性引起的机翼颤振问题.考虑了由于机翼连接部位的松弛和摩擦引起的机翼迟滞非线性特性的影响,采用三阶活塞理论给出高超声速机翼的非线性气动力和气动力矩.通过数值模拟,获得系统的时域响应曲线和Poincare图,分析发现,随着系统参数的变化,二元机翼会出现极限环、分岔等复杂的动力学行为,并发现迟滞非线性参数对系统极限环幅值、分岔和混沌特性有较大影响.     

机床切削颤振的定常与时变特性

1.定常与时变切削试验系统严格地说,处于切削加工过程中的机床切削系统(由机床结构和切削过程共同构成的闭环系统)是一个时变系统,当系统参数的时变速度较颤振发生、发展以致形成的速度慢得多时,可将系统在一定时间间隔(或刀具与工件相对运动的一定距离间隔)内作为定常系统处理;反之,当这两种速度相当时,则应作为时变系统处理.在VDF 车床上车削细长轴(图1),颤振一般在工件中部L/3范围内发生,当工件转速为662r/min、进给量为0.08mm/r 时,刀架在床身     

高速切削刀具磨损表面形态研究

对立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具及超细晶粒硬质合金刀具高速铣削灰铸铁、调质45#钢和淬硬45#钢时的刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,不同刀具材料与工件材料匹配时的刀具磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃、剥落和破损等;高速切削时刀具的前刀面磨损形态不同于常速切削时的磨损形态,即磨损不表现为月牙洼的形式,而是表现为切削刃处磨损最大的斜面磨损形式,前刀面磨损区域随切削速度提高而减小,但磨损深度增大.研究结果可用于指导高速切削刀具材料的设计、合理选用及刀具磨损控制.     

一类机床速度型切削颤振中的内共振现象

本文利用非线性振动理论，建立了由刀架弹性子系统与工件弹性子系统在百线性动态切削力相耦合下的多自由非线性系统的速度型切削颤振理论模型，数值模拟结果显示，此系统存在内共振现象，并对文献（１）的部分实验结果给出了一种理论解释，从而分析了产生速度型切削颤振的原因，解释了速度型切削调振发生的振同理，理论配实验结果相吻合，为解决加振问题提供了一种新的途径。     

微池润滑刀具干切削过程中的减摩机理

通过在前刀面月牙洼磨损区域加工装填MoS2固体润滑剂的微孔产生"微池效应"来改善刀具的摩擦学特性,制备了YG8微池润滑刀具.以该微池刀具对45#钢进行干切削试验,结果表明:微池刀具与普通的YG8刀具相比具有良好的摩擦磨损特性,切削力明显减小,前刀面摩擦系数显著降低.通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)对微池刀具前刀面观察研究,分析了刀具自润滑机理:微池刀具前刀面小孔中的润滑剂受热膨胀及切屑摩擦挤压作用析出,在前刀面表面拖覆形成固体润滑层,直接渗入到刀屑接触区域,从而起到减摩润滑作用,改善刀具基体减摩抗磨性能.润滑膜层在切削加工中是一个润滑膜形成、磨损、再形成的循环过程,微池润滑刀具在微孔完全磨损的整个生命周期内始终具有自润滑效果.     

聚晶立方氮化硼刀具切削高锰钢的磨损机制

在半精加工试验条件(切削深度ap=0．5mm，进给量f=0．3mm／r，干切)下研究了聚晶立方氮化硼刀具切削奥氏体高锰钢时的磨损机制，用WDH-Ⅱ型光电温度计测量了切削温度，用工具显微镜测量后刀面磨损量，进而考察了切削时间和切削速度对后刀面磨损量的影响，采用S-250MK型扫描电子显微镜观察刀具前、后刀面的磨损形貌和组成变化．结果表明：当切削温度为400～750℃时，聚晶立方氮化硼刀具同高锰钢中的γ相及其析出相(Fe，Mn)3C之间产生严重的机械磨损；当切削温度超过800℃时，聚晶立方氮化硼刀具同高锰钢单一γ相之间产生扩散磨损；聚晶立方氮化硼刀具适合于高速切削.     

时滞反馈控制的若干问题

近几十年来, 时滞系统动力学的研究得到了众多学者的大量关注, 研究者在时滞系统的稳定性、非线性、辨识、时滞消除与利用技术等方面做了大量研究, 取得了许多成果. 本文主要介绍作者十多年来在时滞系统动力学方面的研究成果, 包括时滞辨识、两种基于时滞方程的控制律的设计方法、时滞鲁棒控制律的设计、时滞正反馈控制技术、非线性结构时滞控制律的设计、时滞实验等内容.     

切削刀具多层涂层的力学特性和耐磨性

利用纳米硬度计研究了硬质合金基体上ＣＶＤ沉积ＴｉＮ,ＴＩＮ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＴｉＣ、ＴｉＮ／ＴｉＮ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＴｉＣ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＴｉＣ和ＴｉＮ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＴｉＣ／Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）／ＴｉＣ等４种涂层的硬度和断裂韧性。讨论了载荷与压入深度关系曲线上的台阶和载荷与压入深度平方关系曲线上的直线段与涂层的断裂失效的界面失效的关系,指出可用临界载荷ｐｔ和ｐｉ来分别描述涂层的断裂     

壁板颤振的分析模型、数值求解方法和研究进展

研究壁板颤振问题需要计及大挠度变形下结构的几何非线性效应,不仅涉及气动弹性稳定性,而且关心结构的非线性颤振响应.该文回顾了飞行器壁板颤振问题的国内外研究情况,评述了在壁板颤振研究中采用的分析模型、数值求解方法以及在理论分析和试验方面的研究成果,并提出了今后壁板颤振问题的4个研究方向.      

切削刀具刃口带有负倒棱时剪切角的理论计算

本文根据试验观察,提出了刀具刃口带有负倒棱时的切削模型。在这个模型中,刀具刃口存在一个金属死区。以新模型为基础。对切削过程中刀具刃口处消耗的能量进行了理论分析与公式推导,并根据最小能量原理对重要参数——剪切角进行了理论计算。所作工作的特点是:在能量分析中计入了被挤压层金属通过刀具刃口时消耗的过剩变形能;进行有关材料变形与物理特性的计算时,考虑了温度与应变率的影响。利用新研制的在线显微摄影装置进行验证试验的结果表明,理论计算与实际取得了很好的一致。     

碰摩转子映射系统的延迟反馈混沌控制

将转子的碰摩映射在擦边轨道附近进行局部化,并通过实验数据去拟合局部映射,然后采用变量延迟反馈控制法对该系统进行控制.通过选取合适的控制增益,将转子系统的碰摩运动镇定到周期1转道上,从而实现对碰摩转子系统混沌运动的控制.     

具有采样反馈的力控制系统稳定性

基于计算机的数字采样控制对离散信号进行运算并向作动器提供控制输入,是当前的主流控制技术.数字采样控制系统是这样一类控制系统,其控制对象由微分方程(组)描述,而控制律由离散采样信号给出.以采样PD(proportional-derivative)反馈作用下的单自由度力控制系统为例,基于离散系统的稳定性分析方法,研究采样控制律对控制系统稳定性的影响.为了突出采样反馈的作用,将系统取为无刚度、无阻尼的最简单形式.不同于已有研究假设位移采样信号与速度采样信号相互同步,本文研究当位移采样信号与速度采样信号不同步时受控系统的稳定性,发现位移采样信号与速度采样信号的采样周期不同组合对受控系统在增益平面上的稳定性区域有重要影响.结果表明,对所关心的三种数字采样反馈控制律,当位移采样信号滞后于速度采样信号一个采样周期时,受控系统具有最大的稳定性区域且对相同的增益值可以有最好的稳定效果.论文对这种现象进行分析,给出了一种力学解释.     

考虑间隙反馈控制时滞的磁浮车辆稳定性研究

常导磁吸型(EMS)磁悬浮列车在悬浮控制中的每个环节,时滞是不可避免的,当时滞超过一定程度后,系统有可能失稳.本文针对EMS磁浮列车控制环节的临界时滞与车辆参数(如运行速度、反馈控制增益、导轨参数和悬挂参数)的关系开展研究.建立了磁浮车辆/导轨耦合动力学模型,车辆包含1节车辆和4个磁浮架,考虑车辆的10个自由度,每个磁浮架上包含4个悬浮电磁铁.导轨模拟为一系列简支Bernoulli-Euler梁,采用模态叠加法对导轨振动方程进行求解.采用传统线性电磁力模型实现车辆和轨道的耦合.采用比例-微分控制算法对电磁铁电流进行反馈控制,实现车辆稳定悬浮,并假设时滞均发生在控制环节,且只考虑间隙反馈控制环节的时滞.采用四阶龙格库塔法对耦合系统动力学方程进行求解,编写了数值仿真程序,计算得到车辆导轨耦合系统在考虑间隙反馈控制时滞时的响应.将系统运动发散时的时滞大小视为临界时滞,开展了参数规律影响分析.通过分析,给出了提高时滞条件下车辆稳定性的方法,包括增大导轨的弯曲刚度和阻尼比,减小间隙反馈控制增益并增大速度反馈控制增益,以及增大二系悬挂阻尼.      

混沌系统延迟反馈控制的理论与实验研究

综述了近年来控制混沌的延迟反馈控制技术------DFC控制的相关进展,总结了延迟反馈控制在不动点和不稳定周期轨道镇定方面的局限性和可控性研究的理论成果,介绍了延迟反馈控制在电子线路和磁弹性梁混沌控制方面的实验,并对延迟反馈控制技术未来的研究方向和发展前景进行了预测和展望。      

时滞反馈控制在自参数动力吸振器中的作用

采用时滞状态反馈来控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了主共振和1:2内共振同时发生时系统运动方程的解析解.主要分析了反馈增益系数和时滞对自参数振动系统减振的作用.结果表明,对某一反馈增益系数,存在时滞的某段减振区间,当时滞在该区间调节时,可以减小自参数振动系统中主系统的振动.并且在时滞的减振区间里,存在一个"最大减振点",可以在该反馈增益系数下最大程度的减小主系统的振动.分析还表明,当反馈增益系数和时滞调节到最优值时,主系统的振动最多可以比自参数动力吸振器减振系统减小90%左右.     

利用时滞反馈控制自参数振动系统的振动

主要研究采用时滞状态反馈控制自参数动力吸振器减振系统中主系统的振动问题.系统在简谐激励作用下,采用多尺度方法得到了自参数动力吸振器减振系统中饱和控制的范围.当系统处于饱和控制时,引入时滞状态反馈控制主系统的振动.主要分析了反馈增益系数和时滞两控制参数对主系统振动的影响.结果表明,存在反馈增益系数和时滞的调节区域能够减小主系统的振动.对某一反馈增益系数,可以在某段区间内调节时滞以减小主系统的振动.在时滞的调节区间内存在一个时滞的``最大减振点',能够在该反馈增益系数下最大程度地减小主系统的振动.研究还表明,随着反馈增益系数的不断增大,时滞在``最大减振点'时系统的减振能力也不断提高.通过合理的选择反馈增益系数和时滞两参数,主系统的振动几乎可以完全消除.      

FEEDBACK CONTROL OPTIMIZATION FOR SEISMICALLY EXCITED BUILDINGS

A feedback control optimization method of partially observable linear structures via stationary response is proposed and analyzed with linear building structures equipped with control devices and sensors. First, the partially observable control problem of the structure under horizontal ground acceleration excitation is converted into a completely observable control problem. Then the It6 stochastic differential equations of the system are derived based on the stochastic averaging method for quasi-integrable Hamiltonian systems and the stationary solution to the Fokker-Plank-Kolmogorov （FPK） equation associated with the It6 equations is obtained. The performance index in terms of the mean system energy and mean square control force is established and the optimal control force is obtained by minimizing the performance index. Finally, the numerical results for a three-story building structure model under E1 Centro, Hachinohe, Northridge and Kobe earthquake excitations are given to illustrate the application and the effectiveness of the proposed method.     

结构控制中输出反馈鲁棒极点配置优化方法

给出了输出反馈鲁棒性极点配置的数学描述和数值解法,基于任何结构控制都要求极点对系统矩阵元素的改变不敏感,通过选择鲁棒度量,并以其尽可能小为判据,用优化方法寻求近似解,最后将该方法应用于一个大跨度桥在确定的运动载荷作用下的控制,计算结果表明方法合理、有效。     

密频系统的反馈控制

研究了如何将结构重频系统设计中的反馈控制律用到含有密频子结构的系统上去，主要解决了如何估计将重频系统控制律用到相应的密频系统对闭环系统的（指数）衰减律的影响，原系统的结构参数有少量变化后的新系统以及原系统是不可控的密频系统的情形．理论和数值算例表明，只要对重频系统设计的反馈律作正确的坐标变换，应用到上述三种情形时，其闭环系统的衰减律的误差只有相应频率分散度的一阶小量