摘要：考虑含预紧弹簧机械碰撞系统,构建由光滑流映射和不连续映射复合的Poincaré映射,给出Floquet乘子计算的数值方法。数值仿真系统在两参数平面的周期吸引子模式及其参数域,应用延拓打靶法和胞映射法研究周期1吸引子的分岔特征以及不连续擦边分岔、擦边和周期倍化诱导的分岔、亚临界周期倍化分岔和激变等不连续分岔行为,揭示迟滞域和亚谐包含域的形成机理。不连续擦边分岔在相邻1-m与1-(m+1)吸引子的转迁过程中产生迟滞域和亚谐包含域。然而,当预压量等于0时,擦边诱导的鞍结和周期倍化分岔分别产生迟滞域和亚谐包含域。研究结果能够为工程实际含预紧弹簧机械碰撞系统的参数设计与优化提供参考。

摘要：间隙约束悬臂梁广泛应用在机械和工程设计中,其动态力学特性的优劣直接反映主机运行品质的高低,是决定主机能否安全和高效运行的关键因素.从多参数角度研究悬臂梁碰撞系统的动力学可实现系统的动态特性与功能目标的优化设计.考虑间隙约束悬臂梁系统,构建由光滑流映射复合的全局Poincaré映射及其Jacobi矩阵.应用数值方法获得各类吸引子在两参数平面的存在区域,结合数值仿真、延拓打靶法和胞映射研究相邻对称型周期1吸引子经混合运动域的转迁特征及共存吸引子的形成机理,揭示不稳定吸引子在系统动力学演化过程中的重要作用,以及不同类型的激变、迟滞、鞍结型周期倍化分岔和亚临界叉式分岔等不连续分岔行为.结果表明,在含对称间隙弹性碰撞系统中,周期吸引子的不连续分岔呈现9种不同的类型.叉式分岔使多吸引子共存更加普遍.两个反对称的不稳定周期轨道可引起两个共存的混沌吸引子同时发生内部激变.叉式型擦边分岔和9种不连续分岔的定义将进一步丰富非光滑系统动力学.

摘要：以一类单自由度非光滑系统为研究对象。分析了系统n-1周期运动经周期倍化分岔通向混沌运动的动力学行为。研究了系统混沌运动的控制问题,提出了一种无模型自适应参数反馈混沌控制方法。该混沌控制方法基于无模型自适应控制方法的思想设计混沌控制器:仅利用被控系统的输入/输出数据在线估计伪偏导数以建立系统的非参数时变动态线性化模型,进而基于该非参数时变动态线性化模型进行混沌控制器设计。当系统进入混沌运动状态后,利用混沌控制器输出微幅调整量施加于系统的可控参数,对混沌系统进行参数反馈控制,将系统的混沌运动控制为期望的周期运动。该混沌控制方法不依赖被控系统的数学模型,可适用于系统模型未知而仅获得系统输入/输出数据的情况,且具有控制器设计简单、计算量小等优点。数学证明了控制系统的稳定性和收敛性,仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性。

摘要：通过理论分析和数值试验,研究了由连续帐篷微分方程离散化所得新非光滑离散混沌系统在参数小于1时的动力学性质,设计了压缩反馈控制和非线性脉冲反馈控制两种混沌控制方案.结果表明:该系统在参数小于2时具有不同于倍周期分岔机制的混沌突发现象.设计的控制器能把该系统由混沌态稳定到1,2,4,5,6,8,10,12等周期态.控制器的可行性、有效性及鲁棒性通过数值试验得到证实.

摘要：提出一种基于非嵌入多项式混沌方法的非光滑系统不确定度量化模型设计方法。该方法首先对非嵌入多项式混沌方法的数学理论基础进行了介绍,结合多项式混沌方法数学理论基础利用不确定度量化模型参数的概率密度信息,对不确定度量参数的概率分布进行模型设计完成对非嵌入多项式混沌方法的非光滑系统不确定度量化模型设计。利用数值例子表明,该方法在非光滑系统不确定度量化模型设计中的有效性,说明在工程设计中具有广泛的实用价值。

摘要：基于Filippov集值映射和非光滑控制理论,本文给出了右端非光滑的时滞非线性系统的适应L_2控制设计方法.通过扩展链法则到Lyapunov-Krasovkii泛函和扩展适应L_2增益和系统稳定性之间的关系到非光滑系统,适应L_2控制器的设计被引入.在Filippov解的意义下,适应L_2控制器保证非光滑闭环时滞系统扰动衰减且内稳定.

摘要：为了满足垂直管道检测的需求,设计了一种带外鳍振动驱动的机器人,并进行了运动机理研究.根据机器人的结构,考虑摩擦和冲击这两个非光滑非线性因素,建立了机器人系统的非光滑多体动力学模型.进行了机器人的频域和时域响应数值仿真分析,并研究了不同负载质量参数对机器人的影响.开发了机器人样机,包括单片机、无线控制模块等.对机器人进行竖直管道爬行测试,在测试过程中给机器人增加了额外的质量来验证机器人的负载能力.试验结果验证了数值模拟结果的正确性,机器人的最大向上爬行速度为10.8 mm/s.

摘要：针对一类单自由度含间隙和预紧弹簧的弹性碰撞振动系统的分岔控制问题,提出了一种基于Lyapunov指数及径向基函数神经网络的分岔预测及控制方法.首先建立了系统的Poincare映射,推导了弹性碰撞振动系统周期运动存在的条件,研究了在主要分岔参数平面中的动力学分布;其次利用Lyapunov指数分析了系统的稳定性,提出利用追踪Lyapunov指数谱分岔点来预测周期倍化分岔发生的方法;最后基于径向基函数神经网络设计了参数反馈分岔控制器、基于周期倍化分岔点处的最大Lyapunov指数构造适应度函数,并利用Lyapunov指数判断是否实现了分岔控制,以引导自适应混合引力搜索算法对控制器的参数进行优选,从而实现周期倍化分岔控制.

摘要：针对碰撞振动系统具有的吸引子共存现象,在不改变原碰撞系统平衡解结构的前提下,采用线性反馈控制方法研究了一类两自由度含弹性约束碰撞振动系统共存吸引子转迁控制问题。建立了两自由度含弹性约束碰撞振动系统的动力学模型,理论推导得到了系统n-1周期运动的存在条件;利用Floquet理论分析了系统的稳定性、分岔及引起吸引子共存的原因;通过设计合理的线性反馈控制器实现了系统共存吸引子的相互转迁;讨论了不同的控制开始状态和控制参数对控制性能的影响。仿真结果表明,所应用的线性反馈控制方法能有效控制此类非光滑碰撞振动系统共存吸引子之间的相互转迁。

摘要：针对目前胶囊机器人普遍存在爬行速度慢、远程操控过程复杂的问题,开发了用于小内径管道检测的振动驱动机器人.基于非光滑多体动力学,建立了样机动力学特性的数学模型,在建模中考虑了摩擦和冲击两种非光滑非线性,数值分析了机器人的运动行为及参数影响.进行了机器人样机的研制,包含微控制器、无线控制模块等,并在透明亚克力管道中进行测试.机器人长50mm,直径28mm,可以达到7.5mm/s的最大前进速度和-3.5mm/s的最大后退速度.研究证明了该型振动驱动机器人进行小内径管道检测的可行性.