绳索系统建模、动力学和控制

【作者】 金栋平； 胡海岩；

【机构】 南京航空航天大学振动工程研究所；

【摘要】 绳索具有重量轻、阻尼小、抗拉强度高、以及较好的柔性等特征。除去某些特别场合,在柔索的力学模型中可略去其抗压、抗扭和抗弯曲作用。在自然界,一些植物与柔索的这些特征相似,例如柔软下垂的树枝条等。现代工艺几乎可以制造出满足各类工程要求的绳索。因此,绳索在土木工程、电力与通信工程、航空航天等领域得到了广泛应用。绳索系统具有无限自由度,当计入非线性因素的作用时,其面内和面外的振动相互耦合,呈现非常丰富的非线性动力学行为。另外,绳索系统经常工作在风、流体、微重力、电磁力等作用下,进一步加剧了其动力学的复杂性。绳索系统的动力学现象引起了工程界和力学界的关注。本文对绳索在重要工程系统中的应用及相应的动力学现象进行概述,给出了柔索的若干动力学建模方法,以横向流体激励下行进索为例研究了其非线性动力学行为。最后,对绳索系统的动力学和控制研究进行了总结,并指出了值得进一步关注的若干问题。更多还原