学术背景 在当今复杂网络系统中，状态估计（state estimation）是一个关键问题，尤其是在面对不确定性和噪声时。复杂网络通常由多个相互连接的节点组成，每个节点的动态行为可能受到非线性因素的影响。Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型因其能够有效捕捉不确定信息并描述复杂网络的非线性动态特性，在复杂网络建模中展现了显著优势。然而，传统状态估计方法通常需要详细的噪声统计特性，而在实际应用中，噪声往往是未知但有界的（unknown but bounded, UBB）。集员估计（set-membership estimation, SME）方法在这种情况下提供了一种新的解决方案，它能够在没有精确噪声统计信息的情况下，提供确定的误差边界。 本研究旨在探讨T-S模糊复杂网络（TSFCNs）...

学术背景 在非线性动力学系统中，频率切换现象因其在现实世界中的广泛存在及其独特的快-慢动力学特性，近年来受到了广泛关注。频率切换可以引起某些切换阈值下的发散行为，进而导致与跨临界分岔（transcritical bifurcation）相关的慢激发向量场中的爆发放解（bursting solutions）失稳。这种不稳定性在工程应用中尤为常见，可能会对系统的运行完整性造成根本性损害。因此，研究频率切换系统中爆发放解的稳定性及其调控方法，对于理解和预测系统动态行为具有重要意义。 论文来源 本论文由Jiahao Zhao、Xiujing Han、Jiadong Wang和Meng Han共同撰写，他们均来自中国江苏省江苏大学土木工程与力学学院。论文于2025年2月23日被接受，并于2025年发表...

背景介绍 在航空航天工程中，薄层复合材料结构（如机翼）在高速气流作用下容易发生振动，这种振动可能导致颤振（flutter）或发散（divergence）等不稳定现象，从而影响飞行器的安全性和性能。特别是当复合材料结构中存在分层（delamination）（即层间粘接失效）时，其力学响应会显著改变，进一步加剧振动问题的复杂性。因此，研究分层复合材料板在超音速气流中的非线性振动行为具有重要的工程意义。 然而，现有的研究多集中于完整结构的振动分析，对于分层缺陷的影响尚未得到充分研究。此外，传统的数值模拟方法在处理流体-固体耦合问题时，往往计算成本高昂，且缺乏针对分层结构的专用有限元模型。为此，本文旨在开发一种新的有限元方法，用于分析分层复合材料板在超音速气流中的非线性振动行为，并通过稳定性分析和非...

双重延迟对捕食者-猎物系统影响的稳定性切换曲线方法研究 学术背景 捕食者-猎物模型（predator-prey model）是生态学中研究种群相互作用的基础模型之一。尽管这些模型看似简单，但它们能够产生复杂的动态结构，甚至在某些情况下导致混沌轨迹。捕食者对猎物的消耗率（即功能响应，functional response）在这些模型中起着关键作用。功能响应可以分为仅依赖猎物的类型和同时依赖猎物与捕食者的类型，例如Holling I-IV型和Beddington-DeAngelis、Crowley-Martin等类型。 近年来，研究者们开始关注延迟（delay）对捕食者-猎物系统的影响。延迟在生态系统中普遍存在，例如捕食者的繁殖延迟（reproduction delay）和人类的捕捞延迟（har...

非线性垂直轴旋转机器的参数识别研究：基于降阶建模与数据同化的创新方法 学术背景 在现代工程中，非线性动力系统的建模是一个重要的研究领域。然而，这类系统往往涉及一些难以直接测量或估计的参数，且将所有相关物理现象纳入数学模型会大大增加计算成本。为了解决这一问题，混合孪生模型（Hybrid Twin）应运而生。混合孪生模型结合了系统的物理数学模型和从实际系统中收集的经验数据，通过数据同化技术提高了参数估计和系统行为预测的准确性和可靠性。此外，降阶模型（Reduced Order Model, ROM）的使用显著降低了整个过程的计算负担。 本研究聚焦于垂直轴旋转机器（Vertical Axis Rotating Machine, VARM）的参数识别问题。VARM是一类常见的旋转机器，其振动行为受到...

双臂空间机器人有限时间自适应鲁棒轨迹跟踪控制研究 研究背景与问题 随着空间技术的快速发展，空间机器人在在轨服务、卫星组装、航天器燃料补给等任务中扮演着越来越重要的角色。然而，空间机器人系统在执行任务时面临诸多挑战，特别是其基座执行器的摩擦非线性特性和外部时变扰动的不确定性，严重影响了系统的轨迹跟踪性能。传统的控制方法在处理这些问题时往往表现不足，尤其是在高精度和高动态性能要求的任务中。因此，如何有效地补偿这些非线性摩擦和外部扰动，提升空间机器人的轨迹跟踪能力，成为当前研究的热点问题。 本研究针对双臂空间机器人（Dual-Arm Space Robot, DSR）系统，提出了一种基于单框架控制力矩陀螺（Single Gimbaled Control Moment Gyroscopes, SGC...

学术背景介绍 摆的运动是经典力学中的基础问题之一，而柔性可拉伸弦上的摆振动则涉及更为复杂的非线性动力学现象。这类问题在实际应用中具有广泛的意义，例如在工程结构、生物力学和材料科学中。然而，由于弦的柔性和可拉伸性，摆的振动不仅涉及横向振动，还包括纵向振动，这使得问题变得尤为复杂。传统的研究方法往往难以处理这种多自由度、非线性耦合的振动系统。 本文的作者们旨在研究柔性可拉伸弦上摆的非线性振动现象，特别是横向和纵向振动的相互作用及其能量传递机制。通过提出一种解析渐近方法，作者们成功地将高频和低频运动分离，并揭示了系统中的共振现象。这一研究不仅为理解复杂的非线性振动系统提供了新的理论工具，还为相关工程应用提供了重要的参考。 论文来源 本文由 A. A. Malashin, A. D. Ostromo...

背景介绍 在现代科学和工业研究中，非牛顿流体（non-Newtonian fluids）的动力学行为因其独特的流变特性（rheological properties）和广泛的应用而备受关注。与牛顿流体（Newtonian fluids）不同，非牛顿流体如聚合物、浆液和生物流体在剪切应力（shear stress）和应变率（strain rate）之间表现出复杂的非线性关系。特别是Casson流体，因其屈服应力（yield stress）和非线性应力-应变关系，在生物流体动力学和工业过程中具有重要意义。然而，传统的整数阶导数模型在描述这些流体的行为时存在局限性，尤其是在涉及记忆效应（memory effects）和边界浓度动力学（boundary concentration dynamics）...

多区域互联电力系统在拒绝服务攻击下的稳定性分析 学术背景 随着现代社会对电力需求的不断增加，电力系统的稳定性和安全性成为了至关重要的问题。为了满足电力需求，多个发电区域通过互联的方式形成了一个整体系统，以确保即使某个区域发生故障，其他区域仍能继续供电。然而，随着电力系统的复杂化和网络化，网络攻击（尤其是拒绝服务攻击，Denial of Service, DoS）对电力系统的威胁日益增加。DoS攻击通过阻断通信通道，可能导致系统不稳定甚至崩溃。因此，研究多区域互联电力系统（Multi-Area Interconnected Power System, MAIPS）在DoS攻击下的稳定性，具有重要的理论和实际意义。 本文的研究正是基于这一背景，旨在探讨如何在DoS攻击下保持MAIPS的稳定性，并...

背景介绍 柔性电容式压力传感器因其高灵敏度、快速响应和良好的机械柔韧性，在智能机器人、医疗监测和人机交互等领域具有广泛的应用前景。然而，传统的介电弹性体（dielectric elastomers）通常具有较低的介电常数，限制了其电容信号的变化范围。为了提高电容传感器的性能，研究人员通常通过在弹性体中添加高介电常数的无机陶瓷或导电材料来增强其介电性能。然而，这些填料通常是刚性的，容易导致弹性体硬化，降低其柔韧性，并且在高压下容易发生渗流现象（percolation），导致材料从介电性转变为导电性，从而失去电容传感的功能。 液态金属（Liquid Metal, LM）由于其固有的流动性和高介电常数，被认为是解决这一问题的理想材料。然而，如何在保持高液态金属填充率的同时避免渗流现象，仍然是当前研...