江苏大学学报（自然科学版）

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和谐制造：制造走向制造与服务一体化

杨叔子, 史铁林

2009, 30(3): 217-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.001

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杨叔子院士作为我国著名的机械工程专家、教育家，立足于机械工程领域，把机械工程同控制论、信息论、系统论紧密结合，致力于同微电子技术、计算机技术、信息技术、网络技术等新兴技术领域交叉的研究与教学，特别是在先进制造技术、设备诊断、信号处理、无损检测新技术、人工智能与神经网络的应用等方面取得了一系列成果，并荣获国家自然科学奖、国家发明奖等多项荣誉。2008年11月18日，杨叔子院士应邀参加江苏大学主办的“高等教育改革发展30年高层论坛”，并作了题为“走向制造与服务一体化的和谐制造”的学术报告，反响强烈。本文根据报告整理而成，并经本人校阅，特此刊发以飨读者。

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细长火箭内壁打磨机器人无冗余干涉规避与优化

柳洪义, 孙一兰, 刘志忠, 崔丹丹

2009, 30(3): 224-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.002

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针对应用于自由操作空间的机器人冗余度碰撞规避方法，无法解决细长型固体火箭发动机壳体内壁打磨机器人各关节间、关节与内壁间的干涉规避，提出了一种在受限操作空间中机器人无冗余自由度的干涉规避方法．在不增加机器人自由度的前提下，通过数学模型判别在壳体内壁打磨轨迹上各关节间、关节与壳体内壁间是否发生干涉，动态地对末端执行器的打磨接触面进行调整、改变各关节位置与姿态，以实现干涉规避；并且以关节速度变化的平稳性为性能指标、干涉规避为约束条件，进行运动学优化与仿真试验．仿真结果表明，打磨机器人满足打磨轨迹、无干涉碰撞。且各关节的速度变化平稳均匀．

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动态称量信号小波变换强制性阈值去噪方法

张西良, 杨伟玲, 李萍萍 , 张世庆 , 徐云峰

2009, 30(3): 228-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.003

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针对目前离散小波变换阈值去噪仍保留较多的噪声或者产生不期望的震荡等问题，通过对离散小波变换阈值去噪效果分析，提出适合动态称量信号特点的强制性阈值去噪方法，建立强制性阈值去噪分解重构算法，并应用MATLAB语言实现．试验表明：动态称量信号去噪后得到的质量值稳定性较好，相对误差在一1．5％～2．0％之间，且动态称量信号数据处理速度得到提高．

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蝗虫在滑板表面滑移效应的测试

王立新, 周强, 程小桐

2009, 30(3): 232-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.004

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为给蝗虫灾害机械化捕集装置中落蝗滑板选取及倾斜角度的设定提供理论支持，利用自制的滑移试验箱与自组建的视频监控系统，采用比照试验法，测试了蝗虫在不同材料与不同倾斜角度滑板的滑移效应，分析了影响蝗虫在滑板表面滑移行为的因素．试验结果表明：以镀锌铁板，PVC板和普通玻璃板为滑板时，滑移效应均随倾斜角的增加而增强；倾斜角确定时，镀锌铁板具有最强的滑移效应，PVC板其次，普通玻璃板最弱；镀锌铁板更适合作蝗虫机械捕集机构的落蝗滑板，相应的最小倾斜角宜为40°；蝗虫的滑移效应不但受到虫体重力和滑板倾斜角的影响，还因蝗虫脚掌与附着物表面存在的机械锁合和柔性平面接触两种作用而受到滑板表面粗糙度和硬度的影响．

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静电喷雾灭蝗机具的机械设计

葛福才, 许友谊, 沈良钧, 许乔宝, 葛涛

2009, 30(3): 236-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.005

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为适应大面积高效地面喷洒药液防治蝗虫灾害，基于静电喷雾理论设计了喷洒灭蝗机具．机具已成功地应用于新疆草原灭蝗工作中，并取得了良好的效果．该机具以四轮驱动越野车作为载具，安装了发电机组、喷洒风筒部件、机架部件、高压静电发生部件、喷筒回转部件、电动推杆部件、底架部件、加药泵部件、储液罐部件等．实现了在驾驶室内可控制喷雾的启停、喷筒的俯仰及左右摆动．阐述了动力传送、喷洒风筒、喷筒回转部件和机架制动器等主要部件的工作原理、设计过程及运动分析．导出了喷筒回转部件中电动推杆工作行程的计算公式和介绍电磁制动控制器的设计结构及运动分析．

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烧结机星轮变齿距设计与应用

何云华, 白明华, 梁宏志, 郑海武

2009, 30(3): 241-245. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.006

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通过分析带式烧结机台车的运行状态，找到其速度不均匀产生的原因，提出星轮的变齿距设计．根据台车列辊轮轮距的交替变化，确定星轮相隔布置的两类齿距和偶数齿数．将啮合原理与星轮同辊轮啮合的具体工况相结合，推导出星轮的基本齿廓曲线方程．此外台车运行时需要转弯，建立分段的星轮实际齿廓曲线，并将该分段曲线用统一方程表达．由此设计制造了双联轮齿和星轮体，并成功应用于生产现场，台车速度的不均性基本消除．

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一种改进的再生制动控制策略优化

张京明, 崔胜民, 宋宝玉, 孙刚

2009, 30(3): 246-250. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.007

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为了充分利用混合动力汽车的再生制动能量，提高整车燃油经济性，通过分析混合动力汽车再生制动系统的工作原理，依据理想的前后轮制动力分配曲线，基于比例控制策略，提出了一种并行制动力的分配策略，以对摩擦制动力和再生制动力进行合理分配．进而以平均再生制动力为目标，选取制动控制策略控制曲线上的关键点坐标为控制变量，对并行再生制动控制策略进行了优化设计．选取Saturn SL1为研究车型，在市区15工况下进行了仿真研究．结果表明，优化后的并行控制策略既可以满足制动安全性的要求又可以回收更多的制动能量．

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基于平顺性和道路友好性的重型货车悬架优化

陈一锴, 何杰, 郭彦, 彭佳, 高梦起

2009, 30(3): 251-255. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.008

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提出一种基于车辆动力学仿真的重型货车悬架系统多目标优化策略，可同时改善车辆的平J惯性和道路友好性，从而缓解驾驶疲劳、延长道路使用寿命．基于车辆动力学原理在Matlab／Simulink平台上构建了10自由度钢板悬架重型货车一路面系统的动力学模型，选择与该车匹配的被动空气悬架并设计半主动空气悬架模糊控制器；仿真并分析钢板悬架车辆模型、被动空气悬架车辆模型、半主动空气悬架车辆模型的使用效果；以被动空气悬架作为进一步优化的对象，归纳其平顺性和道路友好性随阻尼系数的变化规律，从而得到使车辆综合性能最优的悬架阻尼系数．

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自励式缓速器制动力矩控制方法

杨效军, 何仁

2009, 30(3): 256-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.009

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为实现自励式缓速器制动力矩的智能化控制，以流过励磁线圈的电流为基准划分了制动力矩档位，提出了以可控硅导电角为控制对象的制动力矩控制方法．分析了励磁线圈驱动电路及可控硅导电角触发电路，并基于可控硅导电角时序图，推导了各种档位下可控硅导电角的计算公式及低车速时最高档位判别公式，为实现自励式缓速器制动力矩的智能化控制提供了理论指导．试验测试结果表明，自励式缓速器可基本上实现制动力矩控制的精确性和实时性．

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[Bmim]Cl-AlCl3催化蒽与2-氯丙烷的Friedel-Crafts烷基化

袁新华, 陈敏, 戴起勋, 程晓农

2009, 30(3): 261-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.010

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研究了在氯代1-甲基-3-丁基咪唑（[Bmim]Cl-AlCl3）离子液体室温催化下，多环芳烃蒽与2-氯丙烷的Friedel-Crafts烷基化反应．GC／MS分析表明反应生成了精细化工中间体2-异丙蒽；用GC考察了不同反应条件对2-异丙蒽收率和选择性的影响，AlCl3在[Bmim]Cl-AlCl3离子液体中的物质的量比为0．67，m（[Bmim]Cl-AlCl3）：m（蒽）=8：1，n（2-氯丙烷）：n（蒽）=1．5：1，反应温度30℃，反应时间4h时，2-异丙蒽的收率和选择性最高，分别为69．2％和77．1％．[Bmim]Cl-AlCl3离子液体对环境无污染，且可循环使用．经萃取、重结晶等方法得到2-丙蒽纯品，并通过GC，GC／MS，FTIR和1HNMR对反应产物进行了定性和定量测试．

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ZrW2O8的负热膨胀特性表征

刘红飞, 程晓农, 张志萍

2009, 30(3): 265-269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.011

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以分析纯ZrO2和WO3为原料，采用分步固相法合成负热膨胀ZrW2O8粉体和陶瓷．采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对产物结构及形貌进行表征，采用3种不同的方法测得ZrW2O8负热膨胀系数，研究了不同测量方法对ZrW2O8负热膨胀系数测量的影响．研究结果表明：合成的产物为单一的立方晶体结构的α-ZrW2O8，采用高温X射线衍射和PowerX软件测得样品从室温至600℃范围内的平均热膨胀系数为-5．605×10^-6 K^-1；而采用热膨胀仪测得从室温至600℃范围内ZrW：0。陶瓷棒和冷压成型ZrW2O8粉体棒的平均热膨胀系数分别为-10．709×10^-6K^-1和-4．490×10^-6K^-1，测试方法、致密度和微观结构对样品的负热膨胀系数均有影响．

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补气位置对改善射流泵空化性能的试验

龙新平, 关运生, 王丰景, 向清江

2009, 30(3): 270-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.012

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对面积比为2．78和4．94的射流泵分别进行了试验，测得不同空化工况下在喉管不同位置补气时噪声和振动的变化．试验结果表明，不同空化阶段在喉管的任何位置补气，都可以降低射流泵的空化噪声和振动；随着补气量的增加，空化噪声和轴向振动加速度的降低也越明显，噪声的最大降低值可达5．1dB，轴向振动加速度最大可降低4．3m／s^2；补气可以改善射流泵喉管内的压力分布，破坏极限工况下流动的臃塞现象，提高射流泵的空化性能；在喉管最低压力点处及邻近上游位置补气可更有效地抑制射流泵的空化，最优的补气位置为距喉管入口的1～3倍喉管直径处．

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基于附壁射流理论的全射流喷头射流元件设计

李红, 袁寿其, 向清江, 陈超

2009, 30(3): 274-278. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.013

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采用附壁点模型及控制面模型分析射流附壁模型，推导出附壁半径，以及对应各种位差时的附壁距离的计算方法．编程对10PXH，30PXH隙控式全射流喷头射流元件的附壁半径、附壁距离进行了初步计算，计算结果与实际采用的结构尺寸基本吻合，可以用来指导射流元件的结构设计．并利用木村模型对射流核心区域的流动进行了分析，核心区域的计算结果表明射流元件内附壁现象基本上发生在初始段内．

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往复泵曲轴设计应用程序开发及应用

施卫东, 蒋小平, 许建强, 叶晓琰, 胡敬宁

2009, 30(3): 279-283. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.014

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随着往复泵朝着大型化、超高压方向发展，为消除往复泵曲轴设计与强度校核中工作量大、过程繁琐、易出错等弊端，利用0bjectARX，APDL等二次开发工具以及基础类库MFC、ADO数据库接口、曲线离散技术、图表数字化技术等在VC＋＋6．0上开发出一个运行在AutoCAD平台上的动态链接库应用程序，实现了曲轴设计、强度校核、ANSYS的启动调用、曲轴有限元分析的自动化与参数化绘图．对国内外4台往复泵机组曲轴的实例校核表明，程序在解决往复泵机组扩容计算、缺陷曲轴的改造、中外机组曲轴对比分析、提高往复泵曲轴设计效率等方面具有很好的应用．

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风力发电非并网系统的模型试验

顾为东

2009, 30(3): 284-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.015

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为解决风电在电网中的贡献率难以超过10％的世界性难题，针对风的高度不稳定性导致风电大幅度波动这个原因，提出发展非并网风电的新思路，即大规模风电不并入电网，直接应用于一系列能适应风电特性的终端用户．通过模型试验对非并网风电直接应用于氯碱和电解铝生产的可行性进行研究．试验结果表明，氯碱和铝电解生产均能较好地适应风电特性，生产过程中的电压或电流波动，只影响产品的产量，不影响产品的质量和工艺流程；双路供电时，网电自动为风电补充，保证了电解槽的稳定生产．利用非并网风电进行大规模工业化生产具有很大可行性．

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基于快速提升小波变换的谐波实时检测新方法

刘慧, 刘国海, 沈跃

2009, 30(3): 288-292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.016

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提出一种基于提升小波变换的有源电力滤波器谐波实时检测方法．以经典Daubechies小波为谐波检测基函数，利用欧拉算法因子化分解得到其第二代小波提升步骤；通过当前采样值与历史采样值构造改进型数据帧实现小波实时算法，并采用周期延拓处理数据帧边界．搭建dSPACE试验平台，自编Simulink／Embedded Matlab Function函数实现检测算法，将Simulink／RTW和dSPACE／RTI生成C代码载入实时硬件系统进行分析．试验结果表明：该方法能准确实时地分离出电网稳态谐波分量，暂态跟踪调整时间少于一个周波；较第一代Mallet小波算法加速近一半；改进的实时数据帧构造方法硬件实现更加快速．

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基于高斯混合密度模型的医学图像聚类方法

宋余庆, 王春红, 陈健美, 谢从华

2009, 30(3): 293-296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.017

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研究了医学图像的聚类问题，提出一种基于高斯混合密度模型的K-EM聚类算法，并将此算法用于人体腹部图像数据，实现肝、肾、脾等主要器官的分类．在算法中，随机选取腹部图像像素数据，用QAIC信息准则确定训练样本的最佳类别数；用K均值聚类算法得到混合模型的初始参数；用期望最大（EM）算法多次迭代建立腹部图像数据的混合密度模型；运用贝叶斯准则，将腹部图像所有像素值划分到混合模型中相应的模型分支，得到每个器官像素值划分的正确率与误判率．试验结果表明，新算法分类的平均正确率高于85％、误判率低于10％，优于K均值算法．

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基于双基数子集表示的快速标量乘算法

王圆圆, 殷新春

2009, 30(3): 297-301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.018

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为了减少双基数表示时间，提出双基数子集的概念，将存储空间和预计算时间从n^2降低到3n-2，同时给出求子集表示的贪婪算法．给出基于双基数子集的标量乘算法，由于搜索空间的降低，整数的双基数子集表示个数稍微多于双基数表示个数，新算法使用混合坐标进行优化．从运算量、存储空间上，将新算法分别与传统固定基点的窗口算法和Dimitrov的基于双基数链的算法进行比较，结果证明新算法显著优于前人算法．

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WO3-Fe2O3异质结的制备及光催化活性

谢吉民, 吕平, 吕晓萌, 丁建林, 林家敏

2009, 30(3): 302-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.019

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利用新型燃烧法和水热法分别制得α-Fe2O3及六方晶系无水WO3，再用溶剂分散法制得WO3-Fe2O3异质结．采用XRD，TEM，BET比表面积、紫外-可见漫反射谱（DRS）等技术对WO3-Fe2O3进行了表征，并以罗丹明B的光催化降解为探针反应，评价了其光催化活性．结果表明，复合氧化物WO3-Fe2O3的粒子形态均为棒状，粒径约为80nm，比表面积为46．91m2／g；在可见光区有强吸收，带隙估算为2．4eV；对多种染料具有光催化降解活性，其中0．1gWO3-Fe2O3（ω（Fe2O3）=5％）在可见光作用下，100mL 10mg／L的罗丹明B降解率可达到97．73％，表现出明显的可见光降解活性．通过计算半导体能带位置，讨论了光催化反应活性提高的机理．

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新型锰配合物[Mn（PyPhen）2Cl2]的水热合成与晶体结构

车广波, 李秀颖, 徐占林, 刘春波, 闫永胜

2009, 30(3): 306-308. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.020

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利用[2，3-f]吡嗪并[1，10]邻菲罗啉（PyPhen）为配体，通过水热法合成新型的锰配合物[Mn（PyPhen）2Cl2]，应用元素分析、红外光谱、热重分析和X射线单晶衍射对其结构进行了表征．单晶结构分析表明，该晶体属于单斜晶系，C2／c空间群，晶胞参数分别为α=0．84747（10）nm，b=1．25129（14）nm，c=2．2705（3）nm，β=94．9550（10）°，V=2．3988（5）nm^3，Z=4，R1=0．0374，wR2=0．0914．[Mn（PyPhen）2Cl2]中的锰原子采取扭曲的八面体配位构型，配位单元间通过Py-Phen配体的霄一百堆积作用构筑成一个三维超分子结构．

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双向荷载下多裂纹弹塑性双参数断裂分析

王钟羡, 焦广臣

2009, 30(3): 309-312. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.021

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运用J-A2双参数理论，对具有共线双裂纹的平板进行弹塑性断裂分析．采用ABAQUS有限元分析软件，分别计算单向加载及双向加载，在不同载荷比时，具有不同裂纹尺寸与不同裂纹间距情况下主裂纹的断裂驱动力和约束参数．分析结果表明：与裂纹平行的横向荷载对裂纹尖端约束参数A2影响很大，在J-积分相同的情况下，横向荷载越大裂纹尖端约束水平越低；在单向加载情况下，随着相邻次裂纹长度的增加，主裂纹尖端约束水平提高；而在双向加载情况下，随着相邻次裂纹长度的增加，主裂纹尖端约束水平降低；但无论是单向加载还是双向加载，随着裂纹间距的增加，主裂纹尖端约束水平均降低．

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考虑剪切变形的RC结构梁柱单元模型

张强, 周德源, 朱梦阳, 朱立猛

2009, 30(3): 313-316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.022

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基于纤维模型有限单元柔度法，考虑轴向、弯曲和剪切效应，对钢筋混凝土结构承受单调荷载作用进行非线性分析．应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论，在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元弹塑性刚度的影响，建立能够考虑梁柱非线性剪切变形的纤维单元在复杂加载历史中的切线刚度矩阵．在所建立的截面刚度矩阵中，剪切变形和轴向、弯曲变形不耦合，而剪切和弯曲力在单元层面耦合，且在梁单元上满足力的平衡关系．将计算结果和钢筋混凝土柱的加载试验结果相比较，验证了模型的有效性．

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奇异椭圆方程对称解的存在性

金玲玉, 王霞, 房少梅

2009, 30(3): 317-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.023

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研究了一类带奇性的P-Laplace方程，利用集中紧性原理，分S=0，s≠0两种情形对方程中可能存在的Dirac函数进行讨论，得到PS条件成立的最小能量水平，并通过一系列精巧的估计验证这个PS条件，得到方程G-对称解的存在性．

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一类三阶脉冲微分系统的稳定性

姚洪兴, 朱清

2009, 30(3): 321-324. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2009.03.024

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通过构造等价系统和Lyapunov函数，研究了一类三阶脉冲微分系统零解的稳定性．并通过Lyapunov直接方法给出一类三阶脉冲微分系统零解的稳定性的判定准则．当P（t）=1时得出推论：一般三阶脉冲微分系统零解的一致稳定的充分条件．同时研究了脉冲效应对系统稳定性的关键影响，并给出相关例子进行数值仿真．

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