参激微机械谐振器幅频响应的翘尾效应及其电热调控 被引量：1

1

作者 刘中华 徐友良 宦荣华 《动力学与控制学报》 2024年第10期51-58,共8页

静电参激的微机械谐振器具有响应幅值大、相位噪声小等优势,近年来成为MEMS动力学领域研究热点.本文研究了微机械梁谐振器在强静电参激下的高阶非线性响应及基于电热电流的响应调控方法.首先,实验发现强静电力参数激励下微机械梁谐振器... 静电参激的微机械谐振器具有响应幅值大、相位噪声小等优势,近年来成为MEMS动力学领域研究热点.本文研究了微机械梁谐振器在强静电参激下的高阶非线性响应及基于电热电流的响应调控方法.首先,实验发现强静电力参数激励下微机械梁谐振器的幅频响应不再是Duffing硬化曲线,而在响应后半段出现“翘尾”现象.接着,建立了非线性谐振器的参激动力学模型,理论分析表明“翘尾”现象是由非线性阻尼和高阶非线性刚度共同作用引起.然后,研究了梁本体的电热电流对参激响应的影响规律,电热电流的引入会增加微谐振器的热弹性阻尼和轴向应力,从而实现响应幅值和共振区间的大幅调控. 展开更多

关键词 MEMS谐振器 参激共振 非线性 幅频响应

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计及接触线垂向不平顺的弓网耦合动力学分析 被引量：16

2

作者 宦荣华 焦京海 +2 位作者 苏光辉 刘天赋 朱位秋 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期24-29,共6页

建立弓网系统垂向耦合动力学模型,将接触线垂向不平顺实测数据引入该模型,仿真得到计及接触线垂向不平顺时不同速度条件下的弓网间接触压力值;以接触线垂向不平顺实测数据为基础,建立接触线垂向不平顺谱,对该线路的接触线垂向平顺状态... 建立弓网系统垂向耦合动力学模型,将接触线垂向不平顺实测数据引入该模型,仿真得到计及接触线垂向不平顺时不同速度条件下的弓网间接触压力值;以接触线垂向不平顺实测数据为基础,建立接触线垂向不平顺谱,对该线路的接触线垂向平顺状态进行评估;基于三角级数合成法得到一系列具有相同功率谱密度的接触线垂向不平顺样本,仿真分析得到弓网间接触压力的统计量。通过研究,揭示了接触线垂向不平顺对弓网间接触压力的影响规律。 展开更多

关键词 接触线 垂向不平顺 受电弓 功率谱密度

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计及列车车体随机振动影响时受电弓的随机动力响应 被引量：11

3

作者 宦荣华 潘国峰 +1 位作者 金伟良 朱位秋 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期39-42,共4页

运用随机平均法研究计及列车随机振动影响时受电弓的随机动力响应。首先建立列车随机振动影响下受电弓的动力学理论模型与运动微分方程,然后运用随机平均法得到关于受电弓振幅的伊藤随机微分方程,求解与该方程相应的FPK方程,从而得到计... 运用随机平均法研究计及列车随机振动影响时受电弓的随机动力响应。首先建立列车随机振动影响下受电弓的动力学理论模型与运动微分方程,然后运用随机平均法得到关于受电弓振幅的伊藤随机微分方程,求解与该方程相应的FPK方程,从而得到计及列车随机振动影响时受电弓的稳态响应以及弓网间离线概率的解析解。结果表明,列车车体随机振动对弓网间的受流质量有较大影响,且随着列车速度的提高影响逐渐变大;随着列车振动强度增大,弓网间受流质量明显降低;当速度参数接近1,弓网间发生主共振,受流质量会严重恶化。 展开更多

关键词 受电弓 车体随机振动 随机响应 随机平均法

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基于相干分析的接触导线高度不平顺不利波长研究 被引量：8

4

作者 宦荣华 宋亚轻 朱位秋 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1599-1602,共4页

为了更深入地了解接触导线高度不平顺特性,基于相干分析,研究了接触导线高度不平顺不利波长区间.将国内高铁线路实测接触导线高度不平顺数据作为激扰引入弓网耦合动力学模型中,经仿真计算得到不同速度等级下弓网间接触力的统计量.对弓... 为了更深入地了解接触导线高度不平顺特性,基于相干分析,研究了接触导线高度不平顺不利波长区间.将国内高铁线路实测接触导线高度不平顺数据作为激扰引入弓网耦合动力学模型中,经仿真计算得到不同速度等级下弓网间接触力的统计量.对弓网间接触力与接触导线不平顺作相干分析,研究不同速度等级下影响弓网耦合接触的不平顺不利波长区间和最不利波长.结合分析接触线导高不平顺谱,探讨了不利波长的产生原因.研究结果表明,接触导线高度不平顺最不利波长一般为跨距或者2倍吊弦间距长. 展开更多

关键词 接触网 导高不平顺 相干分析 不利波长 不平顺谱

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受电弓弓头悬挂系统的随机跳跃与分岔 被引量：2

5

作者 宦荣华 宋亚轻 朱位秋 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期321-326,共6页

基于随机平均法研究考虑刚度非线性时DSA X型受电弓弓头悬挂子系统的随机动力学特性.建立弓头悬挂子系统的非线性动力学模型,基于受电弓的结构参数计算获得非线性刚度.弓网间接触压力简化为对弓头悬挂系统的周期和随机组合外激励,建立... 基于随机平均法研究考虑刚度非线性时DSA X型受电弓弓头悬挂子系统的随机动力学特性.建立弓头悬挂子系统的非线性动力学模型,基于受电弓的结构参数计算获得非线性刚度.弓网间接触压力简化为对弓头悬挂系统的周期和随机组合外激励,建立描述弓头悬挂动态行为的非线性随机微分方程.基于随机平均法得到弓头悬挂子系统的稳态响应统计量,研究非线性强度对稳态响应的影响规律.结果表明,弓头滑板的稳态响应出现随机跳跃,随着非线性强度的变化随机跳跃会产生或消失,即发生分岔. 展开更多

关键词 受电弓 弓头悬挂 刚度非线性 随机跳跃 分岔

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随机激励的非线性Markov跳变系统的稳态响应 被引量：1

6

作者 宦荣华 马云双 +1 位作者 郝琪 朱位秋 《动力学与控制学报》 2016年第2期165-169,共5页

大量实际工程问题需要用同时包含连续和离散变量的Markov跳变系统来描述.本文介绍了一类随机激励的单自由度(强)非线性Markov跳变系统的稳态响应的研究方法.首先,基于随机平均法导出具有Markov跳变参数的平均It随机微分方程,原系统方... 大量实际工程问题需要用同时包含连续和离散变量的Markov跳变系统来描述.本文介绍了一类随机激励的单自由度(强)非线性Markov跳变系统的稳态响应的研究方法.首先,基于随机平均法导出具有Markov跳变参数的平均It随机微分方程,原系统方程的维数得到降低.接着,根据跳变过程原理,建立Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程组,方程组中的方程与系统的结构状态一一对应且互相耦合.求解该FPK方程组,得到Markov跳变系统的稳态随机响应及其统计量.最后,以一个高斯白噪声激励的Markov跳变Duffing振子为例,计算得到不同跳变规律下系统的稳态响应.研究结果表明,Markov跳变系统的稳态响应可以看作是各结构状态子系统稳态响应的加权和,加权值由跳变规律决定. 展开更多

关键词 MARKOV跳变 随机激励 非线性 随机平均法

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接触网上跨输电线断线运动轨迹研究 被引量：12

7

作者 黎锋 罗明 宦荣华 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第9期93-98,共6页

研究目的:随着国内高速铁路和高压输电线路的快速建设,高压输电线跨越铁路接触网的现象越来越普遍。然而,自我国高速铁路开通运营以来,曾发生多次因上跨输电线断线而导致接触网故障,严重影响高速铁路运营安全,因此急需对接触网上跨输电... 研究目的:随着国内高速铁路和高压输电线路的快速建设,高压输电线跨越铁路接触网的现象越来越普遍。然而,自我国高速铁路开通运营以来,曾发生多次因上跨输电线断线而导致接触网故障,严重影响高速铁路运营安全,因此急需对接触网上跨输电线采取必要的防护措施展开研究。本文针对大风或覆冰等典型极限工况,研究上跨输电线断线后的运动轨迹,为接触网防护结构大小设计提供依据。研究结论:(1)对于最大风条件下,输电线断线后,跨越高差14 m时最大横向漂移位移超过30 m;(2)对于最大覆冰条件下,输电线断线后,跨越高差14 m时最大横向漂移位移不到3 m;(3)基于Recurdyn的动力学仿真,为接触网故障仿真提供了新的有效技术手段;(4)该研究结论可用于确定接触网上跨输电线防护结构纵向长度。 展开更多

关键词 接触网 输电线 断线 运动轨迹 大风 覆冰

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接触网上跨输电线断线冲击载荷研究 被引量：3

8

作者 黎锋 罗明 宦荣华 《中国铁路》 2017年第3期75-81,共7页

通过多体系统动力学仿真软件Recur Dyn,建立覆冰输电线和接触网防护结构的柔性多体系统动力学模型,分析覆冰输电线断线后对接触网防护结构及其地面的冲击载荷。研究接触刚度、接触阻尼、摩擦系数等仿真参数对冲击载荷的影响规律。研究表... 通过多体系统动力学仿真软件Recur Dyn,建立覆冰输电线和接触网防护结构的柔性多体系统动力学模型,分析覆冰输电线断线后对接触网防护结构及其地面的冲击载荷。研究接触刚度、接触阻尼、摩擦系数等仿真参数对冲击载荷的影响规律。研究表明,由于输电线变形及与防护结构间的摩擦,冲击载荷主要集中在沿输电线的水平方向。研究结果可用于防护结构的强度设计,研究不同接触参数对冲击载荷的影响规律,为防护结构材料和外形选择提供理论依据。 展开更多

关键词 接触网 上跨输电线 断线 冲击载荷 柔性多体系统 动力学仿真软件

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装甲车辆座椅非线性随机振动的最优半主动控制 被引量：6

9

作者 胡凌俊 刘彬 +2 位作者 宦荣华 朱位秋 刘岩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第23期220-224,共5页

装甲车辆在崎岖路面上行驶时,其内部座椅在随机载荷作用下产生剧烈振动,严重影响乘员的乘坐舒适度,因此需对座椅的随机振动加以控制。旨在研究装甲车辆座椅非线性随机振动的最优半主动控制方法。首先,以装甲车辆座椅系统为研究对象,建... 装甲车辆在崎岖路面上行驶时,其内部座椅在随机载荷作用下产生剧烈振动,严重影响乘员的乘坐舒适度,因此需对座椅的随机振动加以控制。旨在研究装甲车辆座椅非线性随机振动的最优半主动控制方法。首先,以装甲车辆座椅系统为研究对象,建立装甲车辆座椅的非线性随机动力学模型。接着,应用随机平均法和随机动态规划原理给出了最优半主动控制力的具体形式,得到了座椅系统在未控状态和受控状态下稳态响应的概率密度、均方值等统计量,最后通过数值模拟验证了理论方法的正确性。结果表明在受控状态下,该控制策略对稳态响应均方值的控制效果达到了85.0%,具有良好的减振效果。 展开更多

关键词 随机振动 非线性系统 磁流变阻尼器 最优控制

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扭杆式履带车辆机电悬架的非线性随机最优振动控制 被引量：2

10

作者 严京玺 夏磊 +2 位作者 宋慧新 宦荣华 朱位秋 《力学与实践》 北大核心 2020年第6期717-725,共9页

履带车辆在崎岖的路面上行驶时,其车体在随机路面作用下产生剧烈振动,严重影响作战人员的工作环境与行进间的射击精度,因此需要对车体的振动加以控制。本文研究了考虑电机执行器有界时扭杆式履带车辆机电悬架非线性随机振动的最优控制... 履带车辆在崎岖的路面上行驶时,其车体在随机路面作用下产生剧烈振动,严重影响作战人员的工作环境与行进间的射击精度,因此需要对车体的振动加以控制。本文研究了考虑电机执行器有界时扭杆式履带车辆机电悬架非线性随机振动的最优控制。首先根据扭杆式悬架空间结构和空气弹簧力学模型,建立了机电悬架的非线性随机动力学模型。随后,基于随机动态规划原理建立机电悬架系统动态规划方程,考虑到电机执行器的执行能力有限,求解该方程确定了随机最优有界控制策略。最后,通过对比受控与未受控系统的响应统计量,对提出控制策略的控制效果进行评估,并讨论了控制回路时滞对控制效果的影响规律。结果表明提出的控制策略可以有效降低履带车辆机电悬架系统的非线性随机振动,并且控制策略对系统参数变化具有较好的鲁棒性,为保证主动控制力的有效性,时滞时间应控制在0.15 s以内。 展开更多

关键词 随机振动 非线性系统 最优控制 履带车辆

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MEMS力平衡加速度传感器以测量误差最小为目标的控制算法 被引量：3

11

作者 刘志强 夏磊 +2 位作者 张猛 黄志龙 宦荣华 《动力学与控制学报》 2022年第6期94-100,共7页

力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平... 力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平衡传感器为对象,提出了一种以测量误差最小为目标的力平衡加速度计最优控制算法.引入测量误差新变量,将难以处理的力平衡控制转化为以响应最小为目标的经典控制问题,在此基础上获得了最优控制力的解析表达式,实现了对未知加速度信号的实时高精度检测.分别针对三种不同类型的输入加速度信号(阶跃、周期和随机)进行检测仿真,发现提出的算法能够准确地检测各类输入加速度信号,测量信号频带达kHz量级,同时在该控制算法下敏感元件的振动响应也得到有效控制,保证了加速度传感器的大动态范围.研究成果可为高精度和宽频带力平衡加速度传感器的研究提供基础. 展开更多

关键词 MEMS 最优控制 振动 力平衡传感器

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基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制研究 被引量：2

12

作者 卢可 宦荣华 +1 位作者 朱位秋 姜文东 《力学与实践》 北大核心 2019年第3期278-282,共5页

本文主要研究了基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制方法并分析了控制力时滞对控制效果的影响规律。首先,对压电叠堆惯性作动器的动力学特性进行分析,建立了考虑惯性作动器动力学的主结构的随机动力学模型;接着,提出主结构随机振动&#... 本文主要研究了基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制方法并分析了控制力时滞对控制效果的影响规律。首先,对压电叠堆惯性作动器的动力学特性进行分析,建立了考虑惯性作动器动力学的主结构的随机动力学模型;接着,提出主结构随机振动'线性'二次高斯控制(linear quadratic Gaussian,LQG)方法,并探讨了作动器惯性质量和刚度等对控制效果的影响规律;最后,研究了控制力时滞对控制效果的影响,并提出了利用时滞优化控制效果的方法。研究结果表明,压电叠堆惯性作动器对结构的随机振动具有较好的控制效果,当控制时滞时间τ=0.025 s时控制效果可以得到进一步优化。 展开更多

关键词 随机激励 时滞 压电叠堆惯性作动器 线性二次高斯控制

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MEMS电容式加速度计的四拱梁悬挂设计与参数优化 被引量：1

13

作者 张猛 施展 +3 位作者 张华杰 赵梦石 郭一凡 宦荣华 《力学与实践》 北大核心 2022年第6期1351-1356,共6页

微机械结构的设计是MEMS电容式加速度计研究的重要内容。本文设计了一款四拱梁悬挂的MEMS电容式加速度计结构,建立了四拱梁悬挂结构的力学模型,对拱梁的结构参数进行了优化分析并获得了最优悬挂参数,接着利用COMSOL软件对微机械结构的... 微机械结构的设计是MEMS电容式加速度计研究的重要内容。本文设计了一款四拱梁悬挂的MEMS电容式加速度计结构,建立了四拱梁悬挂结构的力学模型,对拱梁的结构参数进行了优化分析并获得了最优悬挂参数,接着利用COMSOL软件对微机械结构的自振特性进行了分析,并研究了静电对微结构自振频率的影响。研究表明,设计的四拱梁加速度计具有结构稳定、敏感方向位移灵敏度好、自振频率可调等特点,可为高性能的MEMS电容式加速度计的研制提供理论参考。 展开更多

关键词 微结构 微机电系统 动力学 电容式加速度计

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基于柔性多体动力学的三维接触网振动及零部件疲劳寿命分析 被引量：1

14

作者 黎锋 罗明 +1 位作者 皋金龙 宦荣华 《电气化铁道》 2020年第S01期21-25,共5页

本文针对高速电气化铁路接触网风致振动、弓网耦合振动以及零部件疲劳寿命,研究了基于柔性多体系统动力学的三维弓网耦合动力学模型建模方法,提出了基于反馈控制方法的三维接触网静态找形算法,以及多种吊弦疲劳分析模型和疲劳寿命分析算... 本文针对高速电气化铁路接触网风致振动、弓网耦合振动以及零部件疲劳寿命,研究了基于柔性多体系统动力学的三维弓网耦合动力学模型建模方法,提出了基于反馈控制方法的三维接触网静态找形算法,以及多种吊弦疲劳分析模型和疲劳寿命分析算法,并开发了相应核心功能模块,包括线路及接触网参数化建模,接触网风致振动分析,弓网耦合振动分析,关键零部件疲劳寿命分析,以及自动生成分析报告的后处理模块。 展开更多

关键词 多体动力学 三维接触网 风致振动 弓网耦合振动 疲劳寿命

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