随着清洁可再生能源的不断发展,利用洋流能为水下微型无线传感器提供电能已成为研究热点。水下涡激振动能量俘获系统是一种在浅海低流速条件下利用涡激振动效应俘获洋流能的发电装置。本文将非线性恢复力、单向轴承及齿轮齿条机构与振...随着清洁可再生能源的不断发展,利用洋流能为水下微型无线传感器提供电能已成为研究热点。水下涡激振动能量俘获系统是一种在浅海低流速条件下利用涡激振动效应俘获洋流能的发电装置。本文将非线性恢复力、单向轴承及齿轮齿条机构与振动钝体结合,提出一种新型基于洋流能的涡激振动能量俘获系统。采用Van der Pol方程描述流体和钝体间的耦合效应,建立系统流-固-电耦合动力学方程。对系统进行稳定性分析,得到系统在单稳、双稳及三稳态情况下的参数数值范围,将3种稳态下系统的振幅比进行对比,发现系统处于三稳态时具有较强的发电优势。借助数值仿真,通过钝体振动的时域图、相图、分岔图及庞加莱截面详细研究流体参数(水流流速)和结构参数(质量比和阻尼比)对系统位移响应的影响,并分析单向轴承对传动轴转速的影响。分析质量比和阻尼比对发电功率的影响。结果表明,三稳态系统拥有非常丰富的非线性动力学行为,出现混沌运动、多周期运动及准周期运动,阻尼比的变化主要影响发电功率的峰值,而质量比的变化主要影响涡激振动的共振区间范围。展开更多
各种微型电子元件在发展过程中逐渐对供电的免维护性提出了更高的要求,且用电器所在的环境中存在着天然的振动能量,收集振动能量进行供电是替代传统能源的有效途径之一.目前振动能量采集技术主要集中于粘性阻尼的采集系统,而van der Po...各种微型电子元件在发展过程中逐渐对供电的免维护性提出了更高的要求,且用电器所在的环境中存在着天然的振动能量,收集振动能量进行供电是替代传统能源的有效途径之一.目前振动能量采集技术主要集中于粘性阻尼的采集系统,而van der Pol阻尼在电子工程、气动力学、生物学等领域有着广泛的应用,但有关van der Pol阻尼振动能量采集系统的工作少有报道.本文研究了van der Pol阻尼下三稳态能量采集器对于低频外部激励的簇发振荡现象和采集性能.运用快慢分析法,分析了系统的簇发振荡机理,观察到了极限环的分岔.采用数值方法,通过转换相图,验证了系统在不同频率比下的分岔机理.根据系统响应的时间历程,发现了大幅度的簇发振荡和较高的稳定电压响应.最后,计算了系统在不同频率比的外部激励下的平均输出电压,与粘性阻尼系统进行了对比,结果表明van der Pol阻尼下三稳态能量采集器具有更高的采集性能.此外,还比较了不同阻尼对输出电能的影响,并讨论了最优输出功率.展开更多
为深入了解Bonhoeffer-van der Pol系统在随机激励下系统动力学行为的演化规律,研究了随机Bonhoeffer-van der Pol系统的稳态响应和随机分岔。借助路径积分方法、高斯闭合方法和蒙特卡洛模拟等,求解了噪声激励下Bonhoeffer-van der Pol...为深入了解Bonhoeffer-van der Pol系统在随机激励下系统动力学行为的演化规律,研究了随机Bonhoeffer-van der Pol系统的稳态响应和随机分岔。借助路径积分方法、高斯闭合方法和蒙特卡洛模拟等,求解了噪声激励下Bonhoeffer-van der Pol系统的平稳解,发现系统参数诱导的随机P-分岔(唯像分岔)现象。通过与蒙特卡洛模拟结果的对比,验证了所述路径积分方法的准确性。展开更多
为了提高在复杂电磁环境中对电力系统谐波幅值的检测灵敏度,本文以保守型混沌系统为理论基础,提出Van der Pol-Duffing保守型强耦合混沌系统。当检测超弱电力信号时,先对混沌系统进行调试,使其达到混沌相态与大周期相态的临界值,再将待...为了提高在复杂电磁环境中对电力系统谐波幅值的检测灵敏度,本文以保守型混沌系统为理论基础,提出Van der Pol-Duffing保守型强耦合混沌系统。当检测超弱电力信号时,先对混沌系统进行调试,使其达到混沌相态与大周期相态的临界值,再将待检测信号输入混沌系统。当系统处于稳定的大周期相态时,可以获得被检测信号的时域、频谱信息,检测各个谐波分量的幅值。通过仿真试验,对Van der Pol-Duffing保守型强耦合混沌系统与单振子Duffing保守型混沌系统的检测误差和灵敏度进行了比较。结果表明,前者的检测误差为0,灵敏度为10-8,比后者误差更低,灵敏度更高。根据研究内容得出结论 :对Duffing振子和Van der Pol振子进行耦合,能明显提升保守型混沌系统对超弱谐波信号的检测灵敏度,并增强检测方法的抗噪能力。展开更多
根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹...根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的'跳跃现象'和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态,说明液压缸非线性动态特性复杂多变。展开更多
文摘随着清洁可再生能源的不断发展,利用洋流能为水下微型无线传感器提供电能已成为研究热点。水下涡激振动能量俘获系统是一种在浅海低流速条件下利用涡激振动效应俘获洋流能的发电装置。本文将非线性恢复力、单向轴承及齿轮齿条机构与振动钝体结合,提出一种新型基于洋流能的涡激振动能量俘获系统。采用Van der Pol方程描述流体和钝体间的耦合效应,建立系统流-固-电耦合动力学方程。对系统进行稳定性分析,得到系统在单稳、双稳及三稳态情况下的参数数值范围,将3种稳态下系统的振幅比进行对比,发现系统处于三稳态时具有较强的发电优势。借助数值仿真,通过钝体振动的时域图、相图、分岔图及庞加莱截面详细研究流体参数(水流流速)和结构参数(质量比和阻尼比)对系统位移响应的影响,并分析单向轴承对传动轴转速的影响。分析质量比和阻尼比对发电功率的影响。结果表明,三稳态系统拥有非常丰富的非线性动力学行为,出现混沌运动、多周期运动及准周期运动,阻尼比的变化主要影响发电功率的峰值,而质量比的变化主要影响涡激振动的共振区间范围。
文摘各种微型电子元件在发展过程中逐渐对供电的免维护性提出了更高的要求,且用电器所在的环境中存在着天然的振动能量,收集振动能量进行供电是替代传统能源的有效途径之一.目前振动能量采集技术主要集中于粘性阻尼的采集系统,而van der Pol阻尼在电子工程、气动力学、生物学等领域有着广泛的应用,但有关van der Pol阻尼振动能量采集系统的工作少有报道.本文研究了van der Pol阻尼下三稳态能量采集器对于低频外部激励的簇发振荡现象和采集性能.运用快慢分析法,分析了系统的簇发振荡机理,观察到了极限环的分岔.采用数值方法,通过转换相图,验证了系统在不同频率比下的分岔机理.根据系统响应的时间历程,发现了大幅度的簇发振荡和较高的稳定电压响应.最后,计算了系统在不同频率比的外部激励下的平均输出电压,与粘性阻尼系统进行了对比,结果表明van der Pol阻尼下三稳态能量采集器具有更高的采集性能.此外,还比较了不同阻尼对输出电能的影响,并讨论了最优输出功率.
文摘为深入了解Bonhoeffer-van der Pol系统在随机激励下系统动力学行为的演化规律,研究了随机Bonhoeffer-van der Pol系统的稳态响应和随机分岔。借助路径积分方法、高斯闭合方法和蒙特卡洛模拟等,求解了噪声激励下Bonhoeffer-van der Pol系统的平稳解,发现系统参数诱导的随机P-分岔(唯像分岔)现象。通过与蒙特卡洛模拟结果的对比,验证了所述路径积分方法的准确性。
文摘为了提高在复杂电磁环境中对电力系统谐波幅值的检测灵敏度,本文以保守型混沌系统为理论基础,提出Van der Pol-Duffing保守型强耦合混沌系统。当检测超弱电力信号时,先对混沌系统进行调试,使其达到混沌相态与大周期相态的临界值,再将待检测信号输入混沌系统。当系统处于稳定的大周期相态时,可以获得被检测信号的时域、频谱信息,检测各个谐波分量的幅值。通过仿真试验,对Van der Pol-Duffing保守型强耦合混沌系统与单振子Duffing保守型混沌系统的检测误差和灵敏度进行了比较。结果表明,前者的检测误差为0,灵敏度为10-8,比后者误差更低,灵敏度更高。根据研究内容得出结论 :对Duffing振子和Van der Pol振子进行耦合,能明显提升保守型混沌系统对超弱谐波信号的检测灵敏度,并增强检测方法的抗噪能力。
文摘根据非线性动力学的观点,通过理论分析和试验验证,研究非线性弹簧力和非线性摩擦力对液压缸动态特性的作用。得出三种不同节流调速回路工况下液体弹簧刚度随位移变化规律,发现不同工况各自呈现出软弹簧特性或硬弹簧特性。提出非线性弹簧力作用可以用有阻尼的Duffing方程描述,非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述,非线性弹簧力和非线性摩擦力耦合作用可以用Lienard方程描述。指出液压缸低速爬行原因是在特定工况下软弹簧特性引起的'跳跃现象'和非线性摩擦力引起的自激振动共同作用的结果。方程的解在不同工作条件下具有不同的形态,说明液压缸非线性动态特性复杂多变。
