应用库仑摩擦模型、牛顿碰撞模型和第一类Lagrange方程,建立了具有双面约束多点摩擦与碰撞的非光滑多体系统动力学方程(微分-代数方程组);应用增广法将微分-代数方程组转化成常微分方程组;应用微分包含描述库仑摩擦,应用线性互补的理论与方法构造双边约束法向力的互补关系,避免了动力学方程中Lagrange乘子绝对值项给方程数值求解带来的困难;应用试算法、线性互补或水平线性互补等方法给出了非光滑事件(碰撞问题的触离切换和stick-slip的切换)检测的数值计算方法;应用Baumgarte约束稳定化方法给出了非光滑动力学方程的数值积分方法;应用粒子群算法、Newton迭代法和常微分方程的数值算法给出了转动铰含摩擦非光滑动力学方程的数值求解方法。通过构造不连续点的Jacobian矩阵以及应用混沌同步和线性互补方法给出了两种计算非光滑多体系统Lyapunov指数的方法。在本项目中,还应用上述数值方法分析了复杂非光滑多体系统参数(外激励频率、刚度系数、摩擦系数等)的变化对系统动力学行为的影响。另外,利用Lyapunov再设计的方法,给出了一种基于时滞反馈对非光滑系统进行控制的方法。
英文主题词multibody system;bilateral constraint; non-smooth dynamics; linear complementarity problem;Lyapunov exponent