• 2019年第17卷第2期文章目次
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    • 二维离散抛物映射的分支

      2019, 17(2):97-103. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-055

      摘要 (582) HTML (0) PDF 652.88 K (833) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究一个二维离散抛物映射的动力学行为.首先,引用文献[1]中关于映射不动点的存在性和稳定性的结果:映射有三个不动点,及当参数b变化时,每个不动点稳定性的充分条件;接着,把b作为分支参数,利用中心流形定理和分支理论,分别导出Fold分支、Flip分支、Hopf分支存在的充分条件;最后通过数值模拟,验证Fold分支、Flip分支、Hopf分支存在条件的理论结果,同时,也发现映射存在复杂的对称性破缺分支.

    • 一种改进蚁群算法的移动机器人快速路径规划算法研究

      2019, 17(2):104-111. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-057

      摘要 (1070) HTML (0) PDF 2.53 M (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:以Dijkstra算法求解移动机器人路径规划(mobile robot path planning,MRPP)问题已得到广泛的应用,但在复杂工况下无法保证求解的正确性和全局最优性.而基于蚁群算法的移动机器人路径规划模型,在一定条件下能可靠地获得全局最优解,但存在求解时间过长的问题.因此,提出一种结合Dijkstra算法和蚁群算法模型两者优势求解MRPP问题的融合优化方法,以实现在短时间内获得全局最优解的目标.首先,应用Dijkstra快速算法在机器人工作环境中粗略寻迹得到最短路径次优解,然后,在次优解路径附近进行工作环境的精确划分;最后,利用蚁群算法在次优解附近精确寻迹,使最终的寻迹结果无限逼近最短路径.仿真结果表明,该融合优化方法既克服了经典蚁群算法求解时间过长的缺点,又能无限逼近全局最优解,寻迹时间较蚁群算法可缩短90%以上.

    • 深水顶张力隔水管钻井作业时的非线性振动特性分析

      2019, 17(2):112-120. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-060

      摘要 (829) HTML (0) PDF 4.84 M (782) 评论 (0) 收藏

      摘要:隔水管是深水钻井过程中的薄弱环节,其横向振动可能引起偏磨、塌陷、断裂等多种失效形式,研究深水隔水管的横向振动特性,可为深水钻井参数选择和钻完井施工设计提供理论依据,提高隔水管的安全可靠性.将深水隔水管简化成EulerBernoulli梁,引入大变形应变位移方程和弹簧边界条件,利用Hamilton原理建立了波流耦合作用下深水隔水管的运动模型,得到了作业工况时隔水管横向振动的非线性动力学方程,Galerkin离散后,通过数值分析方法研究了深水隔水管的振动稳定性机理.分析结果表明,系统的主共振存在多值和跳跃现象,随着隔水管直径与壁厚之间比值D/τ的增大,系统频响振幅逐渐增大;波浪高度与波浪周期比值H/T增大,幅频响应的带宽逐渐增加,不稳定区域逐渐增大;隔水管长度与波浪有效高度的比值l/H会使主共振跳跃幅值明显增大.波浪周期从3~10s变化时,深水隔水管系统经历着周期运动与混沌运动的交替变化,存在倍周期窗口并具有明显的分叉现象.

    • 一类分段线性神经元系统的动力学行为分析

      2019, 17(2):121-126. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-062

      摘要 (946) HTML (0) PDF 1.90 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一类平面上三分段连续线性神经元模型,研究了边界平衡点的持续性分岔(persistence)、非光滑折分岔(nonsmooth fold)的存在条件及一类跨边界周期解. 最后,通过施加缓慢变化的周期外激励研究其对边界分岔和系统周期放电的影响.

    • 基于STDP学习规则的视网膜神经回路的特性

      2019, 17(2):127-135. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-069

      摘要 (673) HTML (0) PDF 3.46 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于视网膜的生理解剖结构,构建了包括视锥细胞、水平细胞、双极细胞、AII无长突细胞、神经节细胞、外侧膝状体核和ON通路与OFF通路的视网膜神经回路模型,并在神经节细胞层和外侧膝状体核层的突触连接中引入STDP(SpikeTiming Dependent Plasticity)学习规则,通过添加单一图形刺激和交替图形刺激,比较神经节细胞和外侧膝状体核的电位发放、发放频率以及两者之间突触权重的变化,研究视网膜神经回路的信息传递特性.结果表明:构建的神经回路模型可有效地将光照强度信息转化为发放时序频率信息,且表现出生物视网膜的信息结构特性;STDP学习规则的引入使得外侧膝状体核层接收了相应的刺激模式并学习记忆了这种模式,且ON通路和OFF通路表现出学习独立性;STDP学习规则可以对交替出现的图形刺激,在突触权重的空间分布上进行叠加,且重叠部分的学习效果更加显著.

    • 双叶片整体叶盘的非线性振动分析

      2019, 17(2):136-142. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-053

      摘要 (738) HTML (0) PDF 2.93 M (696) 评论 (0) 收藏

      摘要:论文研究了双叶片整体叶盘的非线性振动问题,将双旋转叶片简化为弹簧旋转曲壳系统,考虑叶片的预安装角和预扭转角的影响,利用Hamilton原理建立了整体叶盘的非线性偏微分运动方程.综合运用Galerkin方法和数值方法,对模型进行了非线性动力学分析,模拟不同转速和激励作用下的叶片运动,得到波形图、相位图和功率谱密度,讨论了转速和外载荷对系统的非线性动力学特性的影响.

    • 一类磁性刚体航天器的混沌控制研究

      2019, 17(2):143-150. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-050

      摘要 (795) HTML (0) PDF 1.81 M (841) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用基于误差线性系统稳定性准则的混沌控制方法,控制具有结构内阻尼的磁性刚体航天器在重力场与磁场共同作用下在圆形轨道的混沌姿态运动.讨论了航天器姿态运动方程中部分参数的取值对于运动姿态的影响,给出了这些参数通过倍周期分岔或逆倍周期分岔通往混沌的途径.当参数使系统做混沌姿态运动时,采用上述方法将混沌运动控制至周期4轨道,并实现周期1、2、4轨道之间转换的灵活控制.此外,分析了控制参数的变化对于控制效果的影响,并分别给出了控制至不同轨道时的输入扰动范围及控制参数范围.仿真结果表明,该方法能够实现混沌姿态运动在预定周期轨道间的灵活控制,且输入扰动量小、控制速度快、具有高精度,从而验证了该方法在航天器混沌姿态运动控制方面的有效性.

    • 超混沌地磁系统的同步控制

      2019, 17(2):151-158. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-054

      摘要 (672) HTML (0) PDF 4.27 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Lyapunov稳定性理论,通过在地磁系统中加入状态反馈控制器,构造出四维超混沌地磁系统,研究其最基本的动力学特性,讨论了该系统的全局指数同步以及存在时滞和分数阶情况下的同步控制问题.数值仿真结果表明所提出方法的可行性和有效性.

    • 一类四维幂零向量场的超规范形及应用

      2019, 17(2):159-167. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-045

      摘要 (686) HTML (0) PDF 380.77 K (778) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究一类具有对称性质的四维幂零向量场的超规范形问题,并将其应用于具有实际工程背景的高维非线性动力学模型的简化.发展与完善由Sanders、Baider和KOW提出的规范形进一步简化的理论,利用线性次数函数、多重李括号与分块矩阵的新记号表示相结合的方法,分别获得四维幂零向量场3次、5次截断的超规范形的一般形式,并将超规范形理论应用于研究环型桁架卫星天线模型的化简问题.本文通过引入并完善大尺寸分块矩阵的新记号表示方法,获得一种处理大尺寸分块矩阵运算的新方法,简化繁琐的大尺寸矩阵的运算,为后续的研究带来便利条件.

    • 半主动控制接地式动力吸振器参数优化及性能比较

      2019, 17(2):168-177. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-048

      摘要 (550) HTML (0) PDF 4.14 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:将半主动开关型控制策略应用到接地式动力吸振器中,并进行性能分析和参数优化.首先,利用平均法求得两种半主动接地式动力吸振器的近似解析解,并与相应数值解对比,验证了解析解的正确性与高精度.然后,对两种半主动控制接地式动力吸振器进行参数优化,获得系统最优控制结果和对应最优参数,确定了半主动控制最优控制策略,对影响优化结果的三个关键参数进行了特性分析.最后,和另外两种传统吸振器对比,用随机激励进一步验证了半主动开关位移速度控制策略(Onoff DBG)最为有效.

    • 多模块浮动机场的纵荡饱和控制

      2019, 17(2):178-184. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-049

      摘要 (713) HTML (0) PDF 1.44 M (604) 评论 (0) 收藏

      摘要:浮动机场是由多个浮体模块通过柔性连接器串联的超大型海洋平台.本文研究近岛礁部署的浮动机场纵荡响应控制技术,改善平台的稳定性和操作性.为此提出一种基于模型的非线性MIMO控制方法,抑制多模块浮体之间的纵荡响应.首先,采用网络动力学的方法建立浮动机场的动力学控制模型;然后,考虑作动器输出力饱和约束条件下,结合反步法和饱和辅助系统推导出作动器控制律.数值仿真以五模块浮动机场为算例,验证控制方法的可行性和有效性,并与PID算法进行了比较.

    • 超声挤压轴承转子系统动力学特性研究

      2019, 17(2):185-190. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-077

      摘要 (765) HTML (0) PDF 3.58 M (709) 评论 (0) 收藏

      摘要:现代旋转机械中转静子之间的相对转速越来越高、间隙越来越小,因此,如何有效地减少转静子接触面间的摩擦具有重要的意义.由于超声波悬浮技术的快速发展,超声挤压轴承逐渐被应用在小型或微型的旋转机械上.近场超声悬浮效应作为一种减少振动的方法,具有超声悬浮、超声减摩等作用.超声挤压轴承是由压电陶瓷矩形薄片与金属铝薄壁圆筒组合而成;利用ANSYS软件对压电换能器进行了模态分析,得到其振型及谐振频率,由此确定压电换能器最佳工作的形状尺寸及频率.从气体润滑原理出发,推导出气体挤压膜雷诺方程,并运用有限差分方法对其进行简化求解.通过求解分析出当给定超声波频率时,超声悬浮力与悬浮间隙、超声波振幅等因素有关,其关系如下:超声挤压轴承的悬浮力随着悬浮间隙的增大而逐渐减小;随着超声波振幅的增大而逐渐增大.当超声频率一定时,探究超声轴承在不同悬浮间隙和不同超声振幅条件下对超声挤压轴承转子系统的影响,对其进行动力学分析;之后又采用单一变量法进行试验研究证明其正确性.结果表明:该轴承可以达到稳定工作的效果,在压电换能器的谐振频率下工作时效果好且更加稳定.

    • 噪声诱使模块化神经元网络产生随机多共振现象

      2019, 17(2):191-196. DOI: 10.6052/1672-6553-2018-076

      摘要 (1098) HTML (0) PDF 1.26 M (688) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,研究了噪声在多模块神经元网络中诱导的随机多共振现象.随机多共振现象是指存在不同的噪声强度,系统在这些噪声强度下对阈下信号的响应达到局部最优.其次,以FitzHughNagumo神经元构成的模块化神经元网络为研究对象,通过数值模拟发现,神经元网络的系统响应随着噪声强度的增加多次达到局部最优,即产生随机多共振现象.同时,通过分析神经元网络平均膜电位的时序图,发现噪声通过诱导神经元网络在一个周期内产生多次发放进而诱导多次共振.最后,我们分析了两个子网络中加入不同强度的噪声时,噪声诱导神经元网络中的随机多共振现象.结果显示,当两个子网络加入不同强度的噪声时,随机多共振现象也会产生.

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