非平稳随机激励下高维非线性系统可靠度分析的概率密度全局演化方法 被引量：3

1

作者 律梦泽 陈建兵 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期903-914,共12页

实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一般连续随机过程的降维概率密... 实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一般连续随机过程的降维概率密度演化方程,给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法。具体地,若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题,则可以构造该物理量在安全域内的吸收边界过程,并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程,即降维概率密度演化方程。方程中的本征漂移系数是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力,可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值构造。采用数值方法求解降维概率密度演化方程,即可获得系统的动力可靠度解答。文中通过两个算例验证了该方法的有效性,并讨论了需要进一步研究的问题。 展开更多

关键词 降维概率密度演化方程 高维非线性随机动力系统 非平稳随机激励 动力可靠度分析 物理驱动

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导向钻具动态测量的三稳随机共振频率提取

2

作者 杨一 周可馨 +1 位作者 张楠 郭安 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期295-306,共12页

在随钻测量过程中,由于钻头切削岩层、钻柱与井壁的碰撞等导致底部钻具产生强烈振动,使钻具动态测量信号淹没在复杂的噪声环境中,对钻具姿态测量产生严重干扰,造成钻具导向控制无效。针对这一问题,利用三稳非线性系统所产生的动力学特性... 在随钻测量过程中,由于钻头切削岩层、钻柱与井壁的碰撞等导致底部钻具产生强烈振动,使钻具动态测量信号淹没在复杂的噪声环境中,对钻具姿态测量产生严重干扰,造成钻具导向控制无效。针对这一问题,利用三稳非线性系统所产生的动力学特性,即随机共振效应对导向钻具动态测量信号的频率进行提取。首先,提出基于尺度变换三稳系统的随机共振频率识别方法,解决钻具动态测量信号的应用限制;然后,研究势函数特征参数对系统共振输出作用的影响规律,并设计相应的势函数特征参数调整方案,实现任意噪声强度下钻具动态测量信号的频率提取。仿真和实钻数据实验结果表明,所提方法可提取信号的信噪比(SNR)阈值低至-19.5 dB,并且可靠性优于双稳态系统,证明了方法的有效性和稳定性。 展开更多

关键词 导向钻具动态测量 随机共振 三稳非线性系统 频率提取

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非线性随机动力系统研究的若干进展 被引量：14

3

作者 徐伟 都琳 许勇 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期951-960,共10页

介绍了非线性随机动力学的响应、分岔、混沌以及混沌同步与控制的研究现状和发展趋势,探讨了随机复动力系统、时滞系统、逼近方法和数值方法研究中的若干问题及其进展。

关键词 非线性随机动力系统 响应 分岔 混沌 同步与控制

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非线性流滞阻尼器耗能结构随机地震响应和首超时间分析 被引量：8

4

作者 李创第 邹万杰 +2 位作者 丁晓华 贺辉 邓航胜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期87-90,137,共5页

对非线性流滞阻尼器耗能结构在Kanai-Tajimi谱地震激励下的随机响应及其随机失效时间和动力可靠性进行了系统研究。首先建立了结构的非线性运动方程;然后,基于随机平均法,将结构响应幅值近似为一维markov扩散过程,获得了扩散过程漂移系... 对非线性流滞阻尼器耗能结构在Kanai-Tajimi谱地震激励下的随机响应及其随机失效时间和动力可靠性进行了系统研究。首先建立了结构的非线性运动方程;然后,基于随机平均法,将结构响应幅值近似为一维markov扩散过程,获得了扩散过程漂移系数和扩散系数的解析表达式;其次,利用扩散过程与FPK方程的对应关系,获得了幅值平稳概率密度函数和幅值任意阶矩的解析表达式;再次,利用幅值与结构位移和速度的相互转化关系,获得了结构位移与速度的平稳联合概率密度函数和位移、速度方差以及位移期望穿越率的解析表达式;最后,利用扩散过程的后向Kolmogrov方程,基于首超失效模型,建立了结构动力可靠性函数方程和结构随机失效时间统计矩方程,并利用一维扩散过程的边界分类性质,将统计矩方程的奇异定性边界条件转化为等价的定量边界条件,进而获得了失效时间任意阶统计矩的解析解,并利用此矩,对结构动力可靠性和失效时间概率分布函数进行了近似分析,给出了算例,从而建立了结构非线性随机地震响应及其随机失效时间和动力可靠性的分析方法。 展开更多

关键词 非线性随机响应 随机平均法 首超时间 动力可靠度 非线性阻尼器

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拟哈密顿系统非线性随机最优控制 被引量：9

5

作者 朱位秋 应祖光 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期39-55,共17页

主要介绍近十几年来拟哈密顿系统非线性随机最优控制理论方法及其应用的研究成果,包括基于拟哈密顿系统随机平均法与随机动态规划原理的非线性随机最优控制基本策略,即响应极小化控制、随机稳定化、首次穿越损坏最小化控制、以概率密度... 主要介绍近十几年来拟哈密顿系统非线性随机最优控制理论方法及其应用的研究成果,包括基于拟哈密顿系统随机平均法与随机动态规划原理的非线性随机最优控制基本策略,即响应极小化控制、随机稳定化、首次穿越损坏最小化控制、以概率密度为目标的控制,为将它们应用于工程实际而作的部分可观测系统最优控制、有界控制、时滞控制、半主动控制、极小极大控制的进一步研究,以及综合考虑这些实际问题的非线性随机最优控制的综合策略,非线性随机最优控制在滞迟系统、分数维系统等中的若干应用,介绍与这些研究有关的背景,并指出今后有待进一步研究的问题. 展开更多

关键词 拟哈密顿系统 非线性随机动力学 非线性随机最优控制 随机平均 随机动态规划

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随机结构非线性动力响应的概率密度演化分析 被引量：66

6

作者 李杰 陈建兵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期716-722,共7页

提出了随机结构非线性动力响应分析的概率密度演化方法.根据结构动力响应的随机状态方程,利用概率守恒原理,建立了随机结构非线性动力响应的概率密度演化方程.结合Newmark-Beta时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式,提出了概率密度演化... 提出了随机结构非线性动力响应分析的概率密度演化方法.根据结构动力响应的随机状态方程,利用概率守恒原理,建立了随机结构非线性动力响应的概率密度演化方程.结合Newmark-Beta时程积分方法与Lax-Wendroff差分格式,提出了概率密度演化方程的数值分析方法.通过与Monte Carlo分析方法对比,表明所给出的概率密度演化方法具有良好的计算精度和较小的计算工作量.研究表明:随机结构非线性动力响应概率密度具有典型的演化特征,随着时间增长,概率密度曲线分布趋于复杂. 展开更多

关键词 非线性动力响应 随机结构 时程积分 概率密度演化 守恒 差分格式 计算工作 结构动力响应 复杂 数值分析方法

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软件可靠性混沌模型 被引量：19

7

作者 邹丰忠 李传湘 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期281-291,共11页

在分析软件失效机理后认为 :有些软件失效行为具有混沌性 ,所以可以用混沌方法来处理其软件可靠性推断问题 .但在应用混沌方法前先要进行系统辨识 ,确定为混沌系统后 ,才能应用嵌入空间技术从软件失效时间序列重建系统相空间和吸引子 ,... 在分析软件失效机理后认为 :有些软件失效行为具有混沌性 ,所以可以用混沌方法来处理其软件可靠性推断问题 .但在应用混沌方法前先要进行系统辨识 ,确定为混沌系统后 ,才能应用嵌入空间技术从软件失效时间序列重建系统相空间和吸引子 ,进而用吸引子所揭示的混沌属性来估计软件可靠性 .文中在三个标准数据集的基础上对此进行了实证分析 ,结果表明其中两个数据集源于混沌机制 ,他们的吸引子具有低维的小数极限维数 ,而且预测与实际可靠性吻合较好 .值得指出的是文中所提混沌方法突破了软件可靠性一贯使用随机分析的局限 . 展开更多

关键词 软件工程 软件可靠性 混沌 非线性分析 程序分解

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具有条件马尔科夫结构的离散随机系统最优控制 被引量：7

8

作者 方洋旺 王洪强 伍友利 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期99-102,共4页

基于Bellman随机非线性动态规划法,提出了具有条件马尔科夫跳变结构的离散随机系统的最优控制方法,应用随机变结构系统的性质对最优控制算法进行了简化处理,并将后验概率密度函数用条件高斯函数来逼近,针对一类具有条件马尔科夫跳变结... 基于Bellman随机非线性动态规划法,提出了具有条件马尔科夫跳变结构的离散随机系统的最优控制方法,应用随机变结构系统的性质对最优控制算法进行了简化处理,并将后验概率密度函数用条件高斯函数来逼近,针对一类具有条件马尔科夫跳变结构的线性离散随机系统,给出了其逼近最优控制算法. 展开更多

关键词 随机系统 最优控制 条件马尔科夫结构 Bellman随机动态规划法

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非线性随机结构动力可靠度的密度演化方法 被引量：28

9

作者 陈建兵 李杰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期196-201,共6页

建议了一类新的非线性随机结构动力可靠度分析方法。基于非线性随机结构反应分析的概率密度演化方法,根据首次超越破坏准则对概率密度演化方程施加相应的边界条件,求解带有初、边值条件的概率密度演化方程,可以给出非线性随机结构的动... 建议了一类新的非线性随机结构动力可靠度分析方法。基于非线性随机结构反应分析的概率密度演化方法,根据首次超越破坏准则对概率密度演化方程施加相应的边界条件,求解带有初、边值条件的概率密度演化方程,可以给出非线性随机结构的动力可靠度。研究了数值计算技术,建议了具有自适应功能的TVD差分格式。以具有双线型恢复力性质的8层框架结构为例进行了地震作用下的动力可靠度分析,与随机模拟结果的比较表明,所建议的方法具有较高的精度和效率。 展开更多

关键词 非线性 随机结构 动力可靠度 概率密度演化 TVD差分格式 地震作用 框架结构

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随机外激励下齿轮非线性系统的全局分析 被引量：10

10

作者 刘梦军 沈允文 董海军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第13期1182-1185,共4页

结合随机激励下齿轮非线性系统的特点 ,研究了一种分析齿轮非线性随机系统的全局初值特性的方法。把系统所在的状态空间转化为胞空间 ,在胞空间内 ,用胞的中心点的初值特性来近似表示整个胞的初值特性。分析了系统的运动特性 ,通过Monte... 结合随机激励下齿轮非线性系统的特点 ,研究了一种分析齿轮非线性随机系统的全局初值特性的方法。把系统所在的状态空间转化为胞空间 ,在胞空间内 ,用胞的中心点的初值特性来近似表示整个胞的初值特性。分析了系统的运动特性 ,通过MonteCarlo方法计算出胞与胞相互映射时的转移概率 ,获得了系统的转移概率矩阵 ,进而利用Markov链理论 ,对随机外激励下含间隙和时变刚度的单对齿轮非线性系统进行全局特性分析 。 展开更多

关键词 齿轮系统 随机外激励 非线性动力学 全局分析 胞映射

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非线性随机动力系统的概率密度演化分析 被引量：11

11

作者 陈建兵 刘章军 李杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期312-317,共6页

阐述了基于概率密度演化理论进行多自由度结构非线性随机动力反应分析的基本思想。采用随机过程的正交分解或物理系统建模的思想,实现随机激励的随机函数表述。对由此获得的随机状态方程采用概率密度演化理论求解,可以获得随机动力系统... 阐述了基于概率密度演化理论进行多自由度结构非线性随机动力反应分析的基本思想。采用随机过程的正交分解或物理系统建模的思想,实现随机激励的随机函数表述。对由此获得的随机状态方程采用概率密度演化理论求解,可以获得随机动力系统反应的概率密度函数及其演化。以某剪切型框架结构的非线性随机地震反应分析为例,说明了所发展方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 随机动力系统 非线性 概率密度演化 概率守恒 正交分解

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畸形波作用下四立柱张力腿平台动力响应研究 被引量：7

12

作者 谷家扬 吕海宁 杨建民 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第5期25-36,共12页

介绍了畸形波生成的方法并对各种线性合成畸形波的效率进行了对比。选用改进的随机波加瞬态波的方法模拟强非线性波———"新年波"的波形。采用微元法对张力腿平台的立柱和浮筒进行离散,编制程序对张力腿平台在强非线性波作... 介绍了畸形波生成的方法并对各种线性合成畸形波的效率进行了对比。选用改进的随机波加瞬态波的方法模拟强非线性波———"新年波"的波形。采用微元法对张力腿平台的立柱和浮筒进行离散,编制程序对张力腿平台在强非线性波作用下的耦合动力响应进行了数值模拟,重点比较分析了张力腿平台在随机波及畸形波中所受波浪力、平台动力响应、系泊系统张力特性及浪向角对平台运动的影响。研究表明:在"新年波"作用下,0°浪向时,平台在x和z方向所受波浪力较随机波增长了约1/4,纵荡、垂荡及纵摇响应值分别增加了33%,38%和12%,张力腿张力幅值增加约20%,位于平台四角的张力腿张力有所差异,相邻两根张力腿的张力差别不大,浪向角对平台运动响应、张力腿张力的影响畸形波大于随机波的作用。为今后考虑强非线性波浪影响时张力腿平台的设计提供了借鉴和参考。 展开更多

关键词 张力腿平台 非线性动力响应 随机波 畸形波

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随机激励下随机结构动力可靠性灵敏度分析 被引量：17

13

作者 乔红威 吕震宙 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期404-408,共5页

对于随机激励下随机结构动力可靠性的灵敏度分析问题,在加权非线性响应面法的基础之上建立了随机结构动力可靠性灵敏度分析方法。所提方法从随机结构无条件动力可靠度的表达式出发,首先将随机结构的动力可靠性分析问题转化成传统的静力... 对于随机激励下随机结构动力可靠性的灵敏度分析问题,在加权非线性响应面法的基础之上建立了随机结构动力可靠性灵敏度分析方法。所提方法从随机结构无条件动力可靠度的表达式出发,首先将随机结构的动力可靠性分析问题转化成传统的静力可靠性分析问题,然后采用基于加权非线性响应面法的Monte-Carlo可靠性灵敏度分析方法求解动力可靠性灵敏度值。算例表明该方法的计算结果是合理的,并且由于加权非线性法具有较高的效率和精度,因而所提方法具有一定的工程意义。 展开更多

关键词 随机激励 随机结构 动力可靠性 灵敏度 加权非线性响应面法

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色噪声激励下非线性随机经济周期模型及其稳定性分析 被引量：4

14

作者 严惠云 师义民 +1 位作者 苏剑 李爽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期141-145,150,共6页

针对经济变量之间的非线性关系和不确定因素对经济系统的随机干扰问题,根据Goodwin消费函数和Puu函数建立了色噪声激励下的非线性动力学经济周期模型,利用统一色噪声近似原理和等效非线性化方法将模型进行了简化,由此得到了一个等效非... 针对经济变量之间的非线性关系和不确定因素对经济系统的随机干扰问题,根据Goodwin消费函数和Puu函数建立了色噪声激励下的非线性动力学经济周期模型,利用统一色噪声近似原理和等效非线性化方法将模型进行了简化,由此得到了一个等效非线性白噪声模型,以获取判断动力系统稳定性的最大Lyapunov指数。研究结果表明,最大Lyapunov指数与噪声的自相关时间、边际消费率及噪声强度有关。当最大Lyapunov指数的正、负号发生变化时,系统的稳定性也随之改变。若将突发战争、国家宏观经济政策调控等经济系统的外干扰看作色噪声,边际消费作为模型参数,则在边际消费率较小的情况下可以通过加大对经济系统的干预,如国家的经济政策调整等,来稳定经济系统的发展状态。该研究结果可为实现宏观经济的持续增长研究提供参考。 展开更多

关键词 经济周期模型 Gauss色噪声 非线性动力学 LYAPUNOV指数 边际消费

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土层地震反应分析的研究现状 被引量：17

15

作者 齐文浩 薄景山 张忠利 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2010年第S1期368-372,共5页

从确定性分析和不确定性分析两方面对土层地震反应分析的研究现状进行了系统总结。确定性分析以土层地震反应分析方法发展为顺序,介绍了等效线性化方法基本原理及其若干进展、非线性模型的构建形式及其发展状况;不确定性分析以土层地震... 从确定性分析和不确定性分析两方面对土层地震反应分析的研究现状进行了系统总结。确定性分析以土层地震反应分析方法发展为顺序,介绍了等效线性化方法基本原理及其若干进展、非线性模型的构建形式及其发展状况;不确定性分析以土层地震反应分析为方法应用随机过程理论所作的假定为线索,介绍了随机过程理论在土层地震反应分析中的研究、应用及其进展。最后对土层地震反应分析的发展方向进行了分析和展望。 展开更多

关键词 土层地震反应 等效线性化 非线性模型 随机过程

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随机最优控制方法识别动力学系统局部非线性 被引量：2

16

作者 吴志刚 赵正聪 +1 位作者 王本利 马兴瑞 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第5期596-602,共7页

利用随机动态规划方法可以得到线性二次型高斯问题的最优控制解．基于这一结果与系统辨识问题最优控制解的概念，将动力学系统中局部非线性结构参数的辨识问题转化为求解对应线性系统的最优控制问题，利用线性系统随机最优控制的理论与... 利用随机动态规划方法可以得到线性二次型高斯问题的最优控制解．基于这一结果与系统辨识问题最优控制解的概念，将动力学系统中局部非线性结构参数的辨识问题转化为求解对应线性系统的最优控制问题，利用线性系统随机最优控制的理论与方法，结合FSM（ForceStateMapping）方法，提出了识别动力学系统中局部非线性回复力类型及结构参数的新方法．所研究系统由大的线性子结构与一个或多个非线性子结构组成，其中线性结构的模型参数已知，待辨识量为局部非线性结构参数． 展开更多

关键词 参数辨识 随机最优控制 动力学系统 局部非线性

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半潜式平台动力定位系统优化控制器设计 被引量：2

17

作者 徐荣华 王钦若 宋亚男 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第17期232-234,共3页

基于滚动优化机制,设计了随机波上的非线性半潜式平台动力定位系统控制器;基于最优预测机制,将每个控制周期内的半潜式平台动力定位系统控制器设计问题转化为一个带约束的非线性优化问题求解;基于系统演化方程的迭代公式,消去目标函数... 基于滚动优化机制,设计了随机波上的非线性半潜式平台动力定位系统控制器;基于最优预测机制,将每个控制周期内的半潜式平台动力定位系统控制器设计问题转化为一个带约束的非线性优化问题求解;基于系统演化方程的迭代公式,消去目标函数中状态变量,获得非线性优化问题的非线性约束表达式;给出示例说明了该控制器设计过程,仿真验证了该控制策略和控制器的有效性。 展开更多

关键词 半潜式平台 动力定位 控制器 非线性 随机 优化

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随机水力激励下机组轴系的动力响应 被引量：6

18

作者 白冰 张立翔 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期398-403,423,共7页

简要分析了水轮发电机组轴系上的作用力,包括导轴承上的非线性油膜力、转子与转轮上的机械不平衡力、转子上的不平衡磁拉力和转轮上的水力不平衡力.采用零均值i.i.d.随机数序列模拟作用于水轮机转轮上的随机水力激励,通过调整随机数方... 简要分析了水轮发电机组轴系上的作用力,包括导轴承上的非线性油膜力、转子与转轮上的机械不平衡力、转子上的不平衡磁拉力和转轮上的水力不平衡力.采用零均值i.i.d.随机数序列模拟作用于水轮机转轮上的随机水力激励,通过调整随机数方差来改变随机水力激励的大小,建立了水轮发电机组轴系的非线性动力学模型.求解得到了机组轴系关键部位(转子、转轮和3个导轴承)响应的时域波形图、轴心轨迹图、频谱图和庞加莱图,以及系统响应的分岔图.结果表明:水轮机转轮上作用的随机水力激励对于轴系上部的上导轴承、发电机转子影响较小,对于下导轴承影响适中,对于轴系下部的水导轴承和水轮机转轮影响比较大.随着随机水力激励增强,水导轴承处和水轮机转轮处轴的横向摆度均发生明显的分叉,已明显影响了轴系的振动形态和振动稳定性. 展开更多

关键词 水轮发电机组 轴系 动力响应 随机水力激励 非线性磁拉力 非线性油膜力

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斜拉桥地震响应非线性时程分析 被引量：2

19

作者 李丽 蒋泽汉 +1 位作者 邱新林 王振领 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第B11期39-43,共5页

基于有限单元法 ,推导出多自由度结构体系在地震作用下的增量形式的运动方程 ,建立了大跨度斜拉桥的地震激励模型。考虑结构的几何非线性 ,采用增量动力平衡迭代格式的Newmark β法进行非线性时程分析 ,并以某主跨 36 0m的斜拉桥为例进... 基于有限单元法 ,推导出多自由度结构体系在地震作用下的增量形式的运动方程 ,建立了大跨度斜拉桥的地震激励模型。考虑结构的几何非线性 ,采用增量动力平衡迭代格式的Newmark β法进行非线性时程分析 ,并以某主跨 36 0m的斜拉桥为例进行了线性、非线性动力分析 ,验证了方法的可行性 。 展开更多

关键词 非线性时程分析 斜拉桥 随机过程 非线性振动 增量动力平衡迭代格式

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迟滞的磁流变阻尼器的随机最优控制力 被引量：3

20

作者 任倩 应祖光 《噪声与振动控制》 CSCD 2004年第3期9-11,共3页

用Bouc Wen迟滞模型描述磁流变阻尼器的动力学特性,分离阻尼器控制力的半主动部分和被动部分,被动部分结合到受控系统。先将该系统变换成等价的非迟滞的非线性随机控制系统,再运用随机平均法导出关于能量的It^o随机微分方程。根据随机... 用Bouc Wen迟滞模型描述磁流变阻尼器的动力学特性,分离阻尼器控制力的半主动部分和被动部分,被动部分结合到受控系统。先将该系统变换成等价的非迟滞的非线性随机控制系统,再运用随机平均法导出关于能量的It^o随机微分方程。根据随机动态规划原理,建立控制总能量的动态规划方程,并由此确定非clip的最优控制力。最后通过数值结果表明该控制力的有效性。 展开更多

关键词 振动与波 迟滞的磁流变阻尼器 非线性随机最优控制 随机动态规划 随机平均

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