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在自然科学与社会科学中,许多动力系统,它们的演化趋势不仅依赖于系统当前的状态,也依赖于系统过去某一时刻或一段时间的状态,这类系统称之为时滞动力系统,用以描述它们的微分方程称为时滞微分方程。
时滞现象在控制系统中尤为常见,甚至严格说来是不可避免的。这是因为从观测系统行为、完成控制策略到执行控制,必然要消耗一定的时间,从而造成测控环节的时滞。己有的研究表明,即使是对于小时滞的情况,简单地忽略时滞来研究系统的动力学行为也往往会导致错误的结论,而一些动力学现象只有考虑到时滞的存在时才能得以合理地解释。
时滞也可以被利用来改善控制系统的性能,例如控制混沌,设计动力吸振器等。不仅如此,最近几十年来,自然科学与社会科学的其它领域也都提出了大量的时滞动力学问题,如机械系统,电路系统,神经网络,光学系统,流行病学,生态系统等,社会科学方面主要是各种经济现象时滞的描述,如市场供求关系问题,财富分布理论,运输调度问题等,因此,时滞系统动力学越来越受到更加广泛的重视。
时滞反馈控制的新颖思想和诸多优点使得它已逐渐成为控制混沌的一种重要理论方法和技术手段,在混沌控制理论体系中占有举足轻重的地位.
本课题即以脉冲流引起管道颤振时的第一阶模态的Mathieu控制方程为研究对象,利用时滞反馈控制法,引入位移和速度时滞反馈,建立仿真模型,研究系统特性,记录不同频率激励下,时延与阻尼参数改变时对系统性能的影响。
再设计与之相对的Mathieu模拟电路,以验证仿真结果。其中对电路设计的关键环节,如时滞环节、高速乘法器等,提出了各自的设计方案。
该课题研究成果对于在动力学系统中,如高层建筑、液体管道等工程实例中普遍存在的二自由度振动想象,做了有效地研究和数据、现象记录,并发现了对系统公式推导猜想以外的新的运动现象,有待进一步理论研究。此外,还对设计与之相关的时滞动力系统的关键环节,如时滞环节,提出了有效的设计方案,具有一定的设计参考价值。