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动力学与控制学报

动力学与控制学报

2025年02期

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研究论文 | 航天器宽频带流体减振支柱设计及特性仿真

研究论文 | 航天器宽频带流体减振支柱设计及特性仿真

摘要为了提高现有三参数隔振器的隔振性能，设计了一种宽频带波纹管流体减振支柱产品原型，该减振支柱通过设计若干只频率阀，用于调节其在低频段的阻尼特性，通过设计带有间隙元件的机加工弹簧作为二级刚度.建立了基于该流体减振支柱的航天器控制力矩陀螺隔振系统的动力学数学模型与仿真模型，仿真结果表明：相对于现有三参数阻尼器，所设计的流体减振支柱获得了低频段高阻尼、高频段小阻尼的自适应外特性，其对低频振动尤其是对共振峰具有明显的抑制作用，在中、高频段的统计隔振效果也更好，即在较宽的频带范围内取得了良好的隔振性能.
研究论文 | 新分数阶jerk混沌系统的有效数值模拟

研究论文 | 新分数阶jerk混沌系统的有效数值模拟

摘要目前大多采用预测校正法来计算分数阶动力系统，其它数值方法使用较少．本文利用拉格朗日多项式插值，详细阐述了一种用于计算分数阶动力系统的数值方法.并利用此方法成功获得了新分数阶 jerk 混沌系统的有效数值解，所得结果与预测校正法的结果进行对比，发现两者十分吻合，验证了方法的有效性.进一步探讨了新分数阶jerk混沌系统在不同系统阶数 α 下的最大Lyapunov指数，得出当系统阶数 α=0.85 、α=0.95 时，系统不稳定，进一步展示了在Caputo意义下的系统相图．研究结果表明，不同的系统阶数 α 对新分数阶jerk混沌系统的动力学行为有显著影响.
研究论文 | 耦合Hirota方程高阶孤子解的动力学特性分析

研究论文 | 耦合Hirota方程高阶孤子解的动力学特性分析

摘要基于二分量耦合Hirota方程,研究了该方程的高阶孤子解并分析其动力学特性.利用Lax对和广义Darboux变换，对该方程的特征函数进行泰勒展开，推导出Hirota方程二阶、三阶孤子解的表达式.分情况讨论谱参数入的实部和虚部，选取不同的自由参数，通过数值模拟得到孤子间相互作用演化图;分析不同参数对孤子振幅变化和传播方向的影响.结果表明，对参数的不同取值会影响孤子之间的相互作用以及传播方向.
研究论文 | 轨道车辆车轮一阻尼器系统振动特性分析

研究论文 | 轨道车辆车轮一阻尼器系统振动特性分析

摘要对于轨道车辆车轮的减振降噪，一般通过安装相应的阻尼器来增加车轮的结构阻尼，从而降低振动噪声.车轮一阻尼器系统为安装了多层式阻尼器的车轮系统.本文对轨道车辆的车轮一阻尼器系统进行了动力学建模,推导出车轮一阻尼器系统的等效模态阻尼比计算模型.提出了一种基于理论模型和仿真、不依赖于模态测试的获取结构模态阻尼比的方法，并用该方法结合Abaqus模态叠加法计算车轮一阻尼器系统的振动频率响应.最后,对车轮一阻尼器系统进行了振动频响函数(FRF)测试，仿真结果与试验结果吻合良好，表明该计算方法是在设计阶段对不同车轮阻尼器方案的减振性能进行定性比较的重要手段.
研究论文 | ROV型深海采矿车动力学建模及路径跟踪控制研究

研究论文 | ROV型深海采矿车动力学建模及路径跟踪控制研究

摘要本文针对传统深海采矿系统中履带车操作稳定性差的瓶颈问题，研究了一种新型的遥控水下机器人(ROV)型深海采矿系统，其中ROV型深海采矿车取代了传统的履带式深海采矿车.ROV型深海采矿车由一个ROV和一个采矿机器人（MRT)组成.首先，假设ROV保持固定深度拖曳MRT，通过类比自行车模型,以此建立了ROV型采矿车的动力学模型.其次，提出了一种分层路径跟踪控制策略，基于ROV型采矿车的运动学模型，设计了线性模型预测控制器(LMPC)以计算收敛 MRT路径跟踪偏差的虚拟控制律，下层PID 控制器计算响应虚拟控制律的ROV控制输人.最后，通过数值模拟初步验证了分层路径跟踪控制策略的可行性.
研究论文 | 低轨巨型星座的内部碰撞风险评估与构型设计策略

研究论文 | 低轨巨型星座的内部碰撞风险评估与构型设计策略

摘要本文主要研究了低轨(low-Earth orbit，LEO)巨型星座部署期间的内部碰撞风险，并以构建的Walker 星座为例,探讨了轨道倾角和相位参数对星座内部碰撞风险的影响.研究采用了未考虑摄动效应的球面几何法和考虑摄动效应的碰撞概率法，计算了星座的最小距离和碰撞概率这两个风险指标.碰撞风险分析结果表明，考虑摄动后星座的最小距离整体有所减小；同时，最小距离指标和碰撞概率风险指标的最优构型在考虑摄动时表现出一致性.此外，研究发现星座的最小距离随轨道倾角增加呈 2^° 至 6^° 的周期性波动.据此，提出了一种通过微调轨道倾角来降低碰撞风险的优化策略，并设计了一种在计算资源受限时提升分析精度的构型设计策略，即针对倾角和相位参数的“几何法初筛一摄动细筛"策略.
研究论文 | 一种高超声速飞行器上升段燃耗最优控制方法

研究论文 | 一种高超声速飞行器上升段燃耗最优控制方法

摘要针对高超声速飞行器(hypersonic vehicles,HSV)上升段燃耗最优控制问题，基于间接法，引人了三角正则化方法.该方法弥补了间接法的不足：对复杂最优控制问题的一阶最优必要条件的推导烦琐，奇异最优控制求解难，且控制不平滑.针对间接法转化的两点边值问题中，协态变量初值猜测难以给出而使求解易发散的问题，引入并改进了延拓法.其用简化问题的解作为延拓初值，通过求解一系列两点边值问题，逐步逼近到原复杂问题.计算表明，上述方法能够可靠求解复杂模型下HSV上升段燃耗最优控制问题.
研究论文 | 基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模

研究论文 | 基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模

摘要动力学模型是模拟物理系统的一种有效工具，能够帮助人们深人理解物理系统的运行规律，为物理系统的预测、优化设计以及控制系统的开发提供理论支持.近年来，基于数据驱动的动力学建模方法引起了学界的广泛关注.已有研究虽然取得了一定成果，但仍存在一些不足之处.本文深人研究了基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模问题，并在拉格朗日神经网络(LNN)的基础上提出了一种改进的数据驱动建模方法——拓扑拉格朗日神经网络(TLNN).相较于LNN,TLNN通过嵌入多体系统的拓扑信息，实现了神经网络学习性能的提高.预测结果显示，使用相同训练数据集，相较LNN、哈密顿神经网络(HNN)以及神经常微分方程(NODE)三种数据驱动建模方法，TLNN可以建立精度更高的铰接多刚体动力学代理模型.另外，本文对数据驱动建模过程所涉及广义坐标选择问题进行讨论.训练和预测结果均显示，相较于选择关节相对角度进行数据驱动建模，采用刚体绝对姿态角进行建模可以获得精度更高的动力学代理模型.
研究论文 | 具有非线性耗散项的非对称双稳系统的振动共振研究

研究论文 | 具有非线性耗散项的非对称双稳系统的振动共振研究

摘要振动共振现象在弱信号检测和能量采集等领域具有重要应用价值，然而现有工作多集中于对称双稳系统或线性耗散情形.为此，本文研究了双频信号驱动下具有非线性耗散项的非对称双稳系统中的振动共振现象．运用快慢变量分离法得出系统在低频处的响应幅值．根据响应幅值的解析表达式，研究了双频周期信号的参数、非线性耗散参数和非对称参数对振动共振现象的影响．结果表明：非线性耗散系数的增大会使系统发生更弱的振动共振现象;在含有非线性耗散项的系统中，非对称参数的变化可以改变振动共振的形态，对称的双稳系统会发生双共振，而非对称的双稳系统发生单共振；非对称参数不影响共振发生的位置，但是能够减弱响应幅值;理论预测与数值模拟结果吻合较好，验证了理论分析的有效性.
研究论文 | 电突触对海马体CA1区的尖波涟漪的动力学补偿机制研究

研究论文 | 电突触对海马体CA1区的尖波涟漪的动力学补偿机制研究

摘要电突触在成人大脑中的占比较少，故有关电突触对神经元网络复杂时空放电动力学特性影响的研究相对较少.近年来，越来越多的研究指出，电突触在神经元之间的信息传递、神经环路发育以及神经系统工作机制的理解等方面均发挥着重要作用.CA1区域的尖波涟漪(sharp wave-ripples，SWR)同步振荡是海马体实现记忆巩固和重放的重要动力学放电特征.当仅包含化学突触的CA1神经元网络中无法出现SWR时,不同神经元之间的电突触是否能诱发SWR进而提供相应的补偿，目前尚不清楚.为此，我们构建了一个包含三类神经元[兴奋性锥体神经元（pyramidal cell，PC）、小清蛋白阳性篮细胞（parvalbumin-positive bas-ket cell, PV⁺BC) 、轴突一轴突细胞(axo-axonic cell,AAC)]的海马体CA1区的神经元网络.研究结果指出，当CA1神经元网络内的化学突触减弱而无法产生SWR同步放电时，PC中的电突触、 PV⁺BC 中的电突触对 SWR均有促进作用;且PC中的电突触以及两类神经元中都存在电突触时，对SWR的补偿最有效.
研究论文 | 类Chen-Qi四维超混沌系统预定时间自适应同步

研究论文 | 类Chen-Qi四维超混沌系统预定时间自适应同步

摘要本文应用预定时间控制理论，设计了基于正切函数、双曲正切函数、指数函数的三种自适应控制器和参数估计律，以实现类Chen-Qi超混沌的驱动系统与同类型的参数未知的响应系统，在预定时间内达到同步,完成理论证明.应用数值仿真，考察了同步误差曲线、控制输入曲线图等，对比了三种控制器的效果.结果表明：当驱动系统为混沌运动时，设计的控制器能使响应系统在预定时间内同步到混沌运动，四个状态的同步误差收敛时间相差较小.当驱动系统为周期运动时，设计的控制器能使响应系统同步到周期运动，但四个状态的同步误差收敛时间相差较大.其根本原因是三次非线性项带来的不平衡、不匹配.同时也表明：基于正切函数的自适应控制器和参数校正律，相比其余两种控制器和参数自适应律，对状态初值和系统参数有更大的适应范围，普适性更好.
观点与争鸣 | 轨道交通基础设施服役性能智能评定与健康管理

观点与争鸣 | 轨道交通基础设施服役性能智能评定与健康管理

1科学问题背景今天的中国已成为世界第一大规模的轨道交通建设“工地”、世界第一大规模的轨道交通装备制造及需求“市场”，例如截至2022年底，高铁运营里程突破了4.5万千米，已成为我国的世界高铁名片.随着我国轨道交通建设存量的不断增加，相应的养护维修增量不断扩大，导致我国轨道交通基础设施从“建设为主"向“建养并重"和“智能化"转变.但是，在自主感知、智能识别、认知推理、智能评定、智慧管理、绿色养维

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目录

研究论文 | 航天器宽频带流体减振支柱设计及特性仿真

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研究论文 | 新分数阶jerk混沌系统的有效数值模拟

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研究论文 | 耦合Hirota方程高阶孤子解的动力学特性分析

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研究论文 | 轨道车辆车轮一阻尼器系统振动特性分析

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研究论文 | ROV型深海采矿车动力学建模及路径跟踪控制研究

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研究论文 | 基于数据驱动的平面铰接多刚体系统动力学建模

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