《动力学计算机辅助分析92动力学逆问题与理想约束力课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动力学计算机辅助分析92动力学逆问题与理想约束力课件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、前言 动力学计算机辅助分析基础 动力学逆问题与理想约束力 刚体系静平衡分析 平面机械系统动(静)力学模型的定义,理论力学CAI 版权所有, 2000 (c) 上海交通大学工程力学系,理论力学 CAI,刚体系动力学计算机辅助分析,动力学逆问题与理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,2,动力学逆问题与理想约束力,前言 动力学逆问题 理想约束力与拉格朗日乘子的关系,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,3,动力学逆问题与理想约束力,前言 动力学逆问题 理想约束力与拉格朗日乘子的关系,刚体系动力学及
2、其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,4,前言,两类动力学问题 已知外力求系统各运动学量称为动力学正问题 求产生系统给定运动的力（偶）称为动力学逆问题 逆动力学分析在机械系统动力学与控制中占有很重要的地位,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/前言,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,5,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/前言,控制刚体系运动的方式 力控制 驱动控制,力元,时间或位形坐标的函数,力元在动力学方程中的地位,外力,已知系统的运动求外力,力控制,消去l，微分运算,动
3、力学正问题,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,6,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/前言,驱动控制,力学模型：驱动铰,动力学方程中的地位,驱动铰作为一种约束它减少了系统的自由度,驱动力(偶)为理想约束力(偶)，与拉格朗日乘子有关,已知系统的运动外主动力求拉格朗日乘子,理想约束力(偶),约束关系是时间的已知函数,驱动力(偶),动力学 “逆” 问题,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,7,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/前言/例,例,复摆质量为m，绕O的转动惯量为J，质心C1到O的距离为l 铰O上安装一驱动马达
4、，驱动规律为,试分析系统的动力学模型,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,8,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/前言/解,解,惯性基,系统的主约束方程,质心连体基,描述铰O的约束,附加驱动约束,驱动约束的理想约束力,引入拉格朗日乘子,位形坐标,与铰O的理想约束力相关,引入拉格朗日乘子,描述铰O上以已知规律运动的马达,与铰O的驱动力偶相关,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,9,动力学逆问题与理想约束力,前言 动力学逆问题 理想约束力与拉格朗日乘子的关系,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力,2020/8/8,理论力
5、学CAI 动力学计算机辅助分析,10,动力学逆问题,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题,已知系统的运动求拉格朗日乘子,数学模型,已知条件,求解结果,线性代数方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,11,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题,加速度约束方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,12,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/例,例,复摆质量为m，绕O的转动惯量为J，质心C1到O的距离为l 铰O上安装一驱动马达，驱动规律为,求系统拉格朗日乘子的表达式,2020/8/
6、8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,13,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,解,惯性基,系统的约束方程,质心连体基,引入拉格朗日乘子,位形坐标,雅可比,增广主动力阵,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,14,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,惯性基,质心连体基,位形坐标,系统动力学方程,拉格朗日乘子方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,15,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,拉格朗日乘子方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分
7、析,16,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,加速度约束方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,17,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,18,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,直接套用公式,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,19,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/逆问题/解,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,20,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆
8、问题理想约束力/逆问题/解,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,21,动力学逆问题与理想约束力,前言 动力学逆问题 理想约束力与拉格朗日乘子的关系,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,22,理想约束力与拉格朗日乘子的关系,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,考虑铰Hk,连接刚体Bi与Bj,铰点,定义惯性基,质心连体基,质心连体基,铰Hk约束方程,引入拉格朗日乘子,运动学关系,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,23,刚体系动力学及其计算机辅助分析/
9、动力学逆问题理想约束力/理想约束力,考虑铰Hk,连接刚体Bi与Bj,铰点,主矢,主矩,刚体Bj 作用于Bi与的理想约束力向 简化,铰点连体基,理想约束力,问题,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,24,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,铰点连体基,推导,刚体位形坐标,惯性基,质心连体基,刚体位形坐标,刚体位形速度,常值阵,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,25,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,26,刚体系动力学及其计算机辅助分析
10、/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,对于系统,铰,刚体,铰Hk约束方程,引入拉格朗日乘子,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,27,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,铰,刚体,动力学方程,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,28,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,动力学方程,铰Hk约束力,向铰点简化的增广力阵,向Ci简化的增广力阵,铰Hk约束力增广力的虚功相等,铰Hk约束力增广力阵与相应的拉格朗日乘子的关系,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,29,刚体系动力学及其
11、计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,30,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力/例,例,复摆质量为m，绕O的转动惯量为J，质心C1到O的距离为l 铰O上安装一驱动马达，驱动规律为,求铰O的约束反力与驱动力矩,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,31,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力/解,解,惯性基,系统的约束方程,质心连体基,位形坐标,铰连体基,铰点O,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,32,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力/解,铰O的约束反力,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,33,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力/解,驱动力矩,2020/8/8,理论力学CAI 动力学计算机辅助分析,34,刚体系动力学及其计算机辅助分析/动力学逆问题理想约束力/理想约束力,动力学方程,铰Hk约束力,向铰点简化的增广力阵,向Ci简化的增广力阵,铰Hk约束力增广力的虚功相等,铰Hk约束力增广力阵与相应的拉格朗日乘子的关系,小结,
