变参数欠驱动平面五杆机构混沌运动的研究

发布时间：2017-09-30 22:01

  本文关键词：变参数欠驱动平面五杆机构混沌运动的研究

  更多相关文章： 混沌 欠驱动平面五杆机构 排列熵 时变参数 混沌边缘 静态参数

【摘要】：欠驱动机构在一定参数条件下可产生混沌运动：目前,欠驱动机构混沌运动的研究主要集中在混沌现象的判断及控制等方面。事实上,机构参数的静态、动态变化(时变)对机构的运动状态有至关重要的影响。但这方面的研究目前还比较缺乏。 本文以排列熵为研究工具,对平面欠驱动五杆机构参数发生静态变化和动态变化时机构运动状态的变化、机构运动的混沌边缘进行研究。本论文的研究对于机构混沌运动的控制和反控制具有一定的理论和实际应用意义。 本论文主要的研究工作和结论如下： (1)提出了改进的排列熵计算方法。针对排列熵在计算非线性动力系统混沌边缘灵敏度不高的问题,提出了对排列熵计算中均一化的改进算法,并将改进排列熵的计算方法应用于一维的Logistic映射和二维Henon映射混沌边缘的分析中,说明改进的排列熵算法是有效的。作为一种简便、灵敏的系统运动状态判定方法,排列熵为本文的研究提供了主要的研究工具。 (2)机构参数静态变化是指需要停止机构的运动才能对参数实施变更的情况。本文分别以欠驱动五杆机构的连杆杆长和滑块的质量为静态变化参数,采用SimMechanics对机构进行仿真,利用排列熵对仿真得到的滑块位移数据进行分析,确定机构的运动状态,并确定出机构混沌运动的边缘。研究表明：无论是连杆的杆长,还是滑块的质量,它们的变化都会导致机构运动状态的变化：或者是由周期运动(准周期运动)转变为混沌运动,或者是由混沌运动转变为周期运动(准周期运动)。本文用滑块运动的相图、时域图和最大李雅普诺夫指数验证了由排列熵为研究工具所得到的结论。 (3)机构参数动态变化(简称为参数时变)是指在机构的运动过程中改变参数大小的情况。本文以滑块质量和驱动角速度为时变参数,分别采用计算机仿真和实验的方法,研究了参数由小变大和由大变小两种方式、跨越由静态参数变化确定的混沌边缘时机构运动状态的变化。研究表明：当滑块质量动态变化跨越周期运动变为混沌运动的边缘时,机构的运动状态由周期运动变为混沌运动；当滑块质量动态变化跨越混沌运动变为周期运动的边缘时,机构的运动状态保持混沌运动。当驱动角速度动态变化跨越周期运动变为混沌运动的边缘时,机构的运动状态由周期运动变为混沌运动;当驱动角速度动态变化跨越混沌运动变为周期运动的边缘时,机构的运动状态将由混沌运动变为周期运动,尽管有时混沌运动状态在跨越边缘之后还会持续一段时间,但最终会变为周期运动。这一结论为机构混沌运动的控制和反控制提供了新的思路。
【关键词】：混沌 欠驱动平面五杆机构 排列熵 时变参数 混沌边缘 静态参数
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景、目的及意义11
• 1.2 混沌理论的发展及现状11-14
• 1.2.1 混沌基础理论的发展现状11-13
• 1.2.2 机构学混沌的研究现状13-14
• 1.3 熵理论的发展及应用14-16
• 1.3.1 常用的熵的概念及应用14-15
• 1.3.2 排列熵及应用的研究现状15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 排列熵算法原理17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 排列熵理论的概述17-21
• 2.2.1 排列熵算法简述17-19
• 2.2.2 排列熵算法的参数确定19-21
• 2.3 排列熵算法的改进及应用21-26
• 2.3.1 排列熵算法应用于混沌边缘中的改进21-22
• 2.3.2 Logistic系统混沌边缘的确定22-25
• 2.3.3 Henon映射混沌边缘的确定25-26
• 2.4 改进的排列熵在动态监测中的应用26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 参数静态变化欠驱动五杆机构的混沌边缘28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 欠驱动五杆机构及其SimMechanics仿真模型的建立28-31
• 3.3 以l_2为静态变化参数的混沌边缘分析31-36
• 3.3.1 以l_2为静态变化参数的机构混沌边缘的确定31-33
• 3.3.2 以l_2为静态变化参数的混沌边缘的验证33-36
• 3.4 以滑块质量为静态变化参数的混沌边缘分析36-43
• 3.4.1 以滑块质量为静态变化参数的混沌边缘的确定36-39
• 3.4.2 以滑块质量为静态变化参数的混沌边缘的验证39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 参数时变欠驱动五杆机构的混沌运动研究44-66
• 4.1 引言44
• 4.2 以滑块质量为时变参数的机构仿真研究44-50
• 4.2.1 以滑块质量为时变参数的机构仿真模型搭建44-45
• 4.2.2 以滑块质量为时变参数的机构仿真研究45-50
• 4.3 以驱动角速度为时变参数的机构实验研究50-65
• 4.3.1 欠驱动平面五杆机构实验平台介绍50-51
• 4.3.2 以驱动角速度为时变参数的机构实验台搭建51-55
• 4.3.3 以驱动角速度为时变参数的机构运动状态的实验研究55-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论与展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果74-75
• 附录75-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李哲;一种浑沌振动筛机构[J];北京工业大学学报;1994年01期

2 林德根;鲍晓光;;论熵理论的哲学意义[J];哈尔滨市委党校学报;2009年01期

3 郝成元;吴绍洪;李双成;;排列熵应用于气候复杂性度量[J];地理研究;2007年01期

4 王平立;宋斌;王玲;;混沌时间序列的Kolmogorov熵的应用研究[J];计算机工程与应用;2006年21期

5 吴秀良;范影乐;钱诚;庞全;;基于排列组合熵的语音端点检测技术研究[J];计算机工程与应用;2008年01期

6 冯明库;刘景琳;;连续混沌系统类随机性的符号熵分析法[J];计算机工程与应用;2011年05期

7 冯明库;刘炽辉;刘雄英;;离散混沌系统类随机性的符号熵分析法[J];计算机应用;2009年09期

8 赵贵兵,石炎福,段文锋,余华瑞;从混沌时间序列同时计算关联维和Kolmogorov熵[J];计算物理;1999年03期

9 常宗瑜,王玉新,张策,邱明旭;含间隙机构中的混沌现象[J];机械科学与技术;1998年03期

10 常宗瑜,张策,王玉新;含间隙连杆机构的分叉和混沌现象[J];机械强度;2001年01期

，

本文编号：950617