胡海岩院士作客中国振动工程学会网上学术课堂

发布者:孙加亮发布时间:2020-07-30浏览次数:691


漫谈动力学反问题


牛顿根据开普勒定律,即行星运动的一些规律,建立了万有引力定律;英国流体力学家Taylor根据美国原子弹爆炸照片推算出了爆炸当量。通过已知系统和运动来求力,即已知输出求输入,也可以是已知输出求系统,这就是动力学反问题,反问题的研究意义非常重大。本次中国振动工程学会特邀学会理事长、北京理工大学胡海岩院士与您漫谈动力学反问题。

胡海岩,北京理工大学教授,中国振动工程学会理事长。曾任德国Stuttgart大学研究员,美国Duke大学访问教授,南京航空航天大学教授、副校长、校长,北京理工大学校长等。长期从事飞行器结构动力学与控制研究,在振动控制系统的非线性动力学、飞行器机载设备非线性隔振、飞行器结构颤振控制、空间结构展开动力学等方面取得重要进展,获国家自然科学奖2项、国家科技进步奖1项。2007年当选中国科学院院士,2010年当选发展中国家科学院院士。

报告中,胡院士总结了工程中比较常见的动力学正/反问题。他指出,已知系统模型和输入f求输出x,把它叫做正问题中的动态分析;而反问题有很多种,可把它划分成四种反问题。第一种是求系统的模型S,即系统辨识;第二种是求系统的输入f,即载荷辨识;第三种是设计一个系统去满足已知的输入和输出,即动态设计;第四种是设计一个控制器,让系统能够达到要满足的要求,即动态控制。

接下来,胡院士针对每一种反问题(系统辨识、载荷辨识、动态设计和动态控制)做了系统的概述,并结合课题组多年来做的研究工作进行了案例分析。同时,对每一种动力学反问题的研究所面临的挑战和难点也做了归纳总结,既有动力学的理论问题,也有实际的技术问题,值得我们去关注和研究。

最后在总结中,胡院士认为工程师们更关心反问题的研究,因为工程师要设计一个系统,而设计本身就是个反问题,所以对工程师来讲,反问题是很迫切需要的一个技术。同时,胡院士还认为反问题能不能解决,实际上往往取决于这个问题提得好不好,这个问题如果在没有任何物理的直觉下去提的话,可能就是一个无解的问题,或者是解起来很困难的问题。此外,反问题往往涉及到多个尺度,既有空间的,也有时间的。如果不加区分,全都把它放到一起去做是非常困难。比如非线性问题,非线性强求正问题很困难,但是求反问题容易;反过来,如果是一个弱非线性问题,那么求解反问题就很难,所以有时候这两个之间是互补的。所以对正问题有很深刻理解之后才能把反问题提得好。另外,非线性有时候也是很有用的,特别是在设计方面,如何利用非线性来改善系统的特性,最近几年这个领域引起了大家高度的关注。总的来说,胡院士认为要做的事情还非常多,任重道远,唯有创新。


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