数学建模博士论文范文参考 数学建模博士毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇数学建模博士论文范文参考：水面无人平台动力学建模及姿态稳定性研究
2. 第二篇数学建模博士论文样文：旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究
3. 第三篇数学建模博士论文范文模板：考虑刚柔耦合效应的柔性多体系统碰撞动力学研究
4. 第一、对多体系统动力学的研究现状和柔性多体系统碰撞动力学的研究进展进行了回顾和综述,提出了本文的研究目标和主要研究内容.
5. 第四篇数学建模博士论文范例：水面武器操瞄系统稳定平台姿态测量及控制技术研究
6. 第五篇数学建模博士论文范文格式：高中数学教师数学专业素养研究

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第一篇数学建模博士论文范文参考：水面无人平台动力学建模及姿态稳定性研究

随着世界各国越来越重视海洋资源与海洋权益,各国间领海争端有急剧上升的态势.为维护我国领海主权,保障我国海洋权益,大力发展海军装备意义重大.随着无人化成为了战争的重要发展趋势,水中无人作战系统受到广泛重视,近年来各国相继加大了研究力度.结合水面和水下无人作战系统各自的优点,提出一种多用途水面无人平台的概念,该平台特指一种尺寸较小、结构紧凑、运输组装方便的特种作战平台,可用于预定海域的警戒侦察.该无人平台的结构形式、工作环境及任务要求与通常搭载于诸如车辆、舰船等大型运动载体的常规作战平台有较大差别,需要考虑水面应用环境与小尺寸漂浮平台的特殊性及其导致的动力学耦合问题.围绕该水面无人平台所面临的系统建模和姿态控制问题开展研究,对于水中无人作战系统的发展应用具有重要意义,也可为此类浮式特种平台的开发应用奠定基础.

本文以一种水面无人平台为对象,对该平台的动力学特性及其姿态控制过程中存在的技术和理论问题进行了研究.对负载、载体和环境的特殊性导致的动力学耦合问题,以及在此基础上的平台数学建模和姿态控制策略进行了重点研究.

为获得由浮式单元和平台载体构成的混合多浮体结构漂浮平台的运动特性以指导结构参数设计,基于理想流体三维势流理论和多刚体动力学,建立了漂浮平台的动力学模型.针对几种可行的结构方案,分别建立了漂浮平台整体动力学模型,分析了平台载体的运动响应.为减小流体动力对平台结构的影响,指导浮式单元阵列的排列方式,结合势流理论和GREEN函数法,求解了浮式单元阵列在不同排列方式下的水动力系数,得到了水动力作用与浮式单元阵列排列方式之间的分布规律.

针对水面无人平台的结构特点,基于少自由度并联机构设计了改进的串并联稳定平台,并建立了数学模型.推导了并联稳定平台的运动学逆解方程；通过建立传动支链的速度映射关系,推导了系统的速度雅可比矩阵,基于Lagrange法建立了并联稳定平台的动力学模型.为简化动力学方程,比较分析了各部件惯性参数对平台动力学性能的影响.为了解运动副间隙对平台动力学特性的影响,基于改进的Hertz接触理论和非线性弹簧阻尼模型推导了含间隙传动支链的等效模型,建立了运动副含间隙的并联稳定平台动力学方程,结合数值计算和实验进行了分析验证.

建立了考虑非完整约束特性的无人平台数学模型,为提高此类浮式平台的控制性能提供了一种途径.与现有稳定平台的模型相比,该模型考虑了负载与基座之间的耦合,对系统中的未建模动态进行了定量处理,因而更加接近实际情况.采用虚拟机构法和D-H法划分平台姿态变换矩阵并使其姿态角形式与并联稳定平台一致,基于Lagrange法建立了无人平台的整体动力学模型.针对自由漂浮非完整无人平台的流场作用,给出了恢复力矩的等效解析式和流场耦合项.

鉴于该无人平台耦合作用较强、并联机构控制难度较大的问题,对水面无人平台的控制策略进行了研究,首先为完整约束无人平台设计了能普遍适用的工作空间复合鲁棒控制策略.采用了多自由度干扰观测器补偿系统耦合、参数摄动和干扰对平台的影响,并基于反步法设计了滑模控制器抑制未观测出的干扰并对目标轨迹实施跟踪.对于非完整约束无人平台,在改进复合鲁棒控制策略的基础上,采用部分反馈线性化方法变换非完整约束无人平台数学模型,设计了非完整约束无人平台的控制策略.最后通过仿真验证了上述各控制策略的鲁棒性和控制精度.

根据系统要求设计和制作了原理样机的机械结构和软硬件,搭建了地面模拟实验系统；设计了地面模拟装置模拟波浪扰动,在实验室内开展了地面动态模拟实验.测试了系统的鲁棒性和控制精度,验证了本文所建模型和控制策略的正确性及有效性.

第二篇数学建模博士论文样文：旋转弹体背景磁场模型和地磁姿态测试方法研究

随着对*射击精度要求的不断提高及各种智能*的研制,迫切需要掌握弹体飞行的规律.精确测量弹体的飞行姿态参数成了刻不容缓的研究任务.准确测试旋转弹体的飞行姿态数据以提高各种武器性能,对我国国防科技发展有着重要的现实意义.

利用地磁场测量来实现弹体的姿态测试具有无源、无辐射、全天时、全天候、能耗低的优良特征,已经成为弹箭姿态信息获取方法的发展趋势.目前所有利用地磁来进行飞行体姿态测量的方法都面临背景磁场的干扰问题,且仅测量地磁场三轴分量无法得到姿态角的全部信息,使得该技术在载体姿态测量中还处于辅助测量的地位.

本文对旋转弹体背景磁场的干扰机理和特性进行分析,建立了背景磁场的数学模型,进行了弹上地磁场测量的模型化补偿技术的研究.采用全磁传感器组合,寻求合理的布阵方式及解算方法,设计了基于地磁探测的旋转弹体姿态角测量方案.在此基础上完成了测试系统的软硬件设计,对研制的测量装置进行了半实物仿真实验,验证了所设计方案的有效性.论文具体包括以下内容：

(1)在分析背景磁场的组成及其干扰机理的基础上,研究了旋转弹体背景磁场的数学建模,并结合磁传感器自身误差特性,建立了地磁场测量综合补偿模型,提出了弹上地磁测量的模型化补偿方法.

(2)设计了补偿模型系数分离求解的方法.对比研究了四种静态模型系数估计算法的优劣性.对动态涡流补偿系数的估计算法进行了优化设计.利用仿真和实验验证了模型系数估计方法的有效性和可靠性.

(3)提出了基于三正交比值法的旋转弹体测姿方法,并结合弹上地磁分量测量的模型化补偿技术设计了一种全磁传感器组合的旋转弹体姿态修正方案.该方案适用于旋转弹体的姿态测量,具备全天时、全天候的测量能力.

(4)设计了一套以FPGA为主控制微处理器的地磁场测量采集存储系统.该系统采用数据存储、事后回收的模式,同时适用于转台实验和弹载测试.

(5)对全磁组合测姿系统半实物装置进行了研制.利用三轴转台进行了半实物验证实验,结果表明姿态解算误差在±,1°,以内.

第三篇数学建模博士论文范文模板：考虑刚柔耦合效应的柔性多体系统碰撞动力学研究

本学位论文对柔性多体系统刚柔耦合碰撞动力学的建模方法与数值仿真问题进行了研究.

在航空、航天、车辆、机器人、兵器等工程领域中,存在着大量复杂多体系统之间的接触碰撞问题.碰撞会引起柔性多体系统动力学性态的巨大变化,激发柔性体的高阶模态,影响系统运行的稳定性和精度,因此碰撞已经成为系统分析和控制中不可忽略的重要因素.由于碰撞过程具有持续时间短、作用强度大、强非线性、高度耦合、数值计算困难等复杂特性,使得对柔性多体系统碰撞动力学问题的研究具有很大难度.到目前为止,对柔性多体系统碰撞问题的研究还远未成熟,柔性多体系统刚柔耦合碰撞动力学问题已经成为多体系统动力学领域的研究难点和热点之一

本文基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论和碰撞动力学建模方法,对含碰撞的柔性多体系统全局刚柔耦合动力学问题进行了建模理论研究,并对其进行了数值仿真.本文的具体研究工作和成果主要有：

第一、对多体系统动力学的研究现状和柔性多体系统碰撞动力学的研究进展进行了回顾和综述,提出了本文的研究目标和主要研究内容.

第二,研究了作大范围运动柔性梁的碰撞动力学建模方法.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立了柔性梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程.分别采用基于广义冲量-动量方程和恢复系数方程的冲量-动量法、基于非线性弹簧阻尼模型和弹塑性接触模型的连续接触力法、以及基于碰撞过程运动学约束关系的接触约束法等三类碰撞动力学求解方法推导出了系统刚柔耦合碰撞动力学方程,并分别给出了接触、分离判据,实现系统在碰撞前、碰撞过程、碰撞后各阶段的动力学转换与求解.

第三,在理论建模方法的基础上,编制动力学仿真软件,对作大范围运动柔性梁的碰撞问题进行了动力学仿真.给出系统全局动力学的仿真流程,分别使用冲量-动量法、连续接触力法、接触约束法等三类碰撞动力学求解方法对系统进行了碰撞动力学仿真,详细分析了全局过程中系统的动力学响应,验证了碰撞动力学求解方法的准确性,并对不同碰撞求解方法的结果进行多方面的对比,综合比较了各类碰撞动力学求解方法的特点、优势、缺陷和适用范围等.研究表明,碰撞过程中系统的动力学性态变化剧烈,大范围运动、小变形运动与碰撞效应相互耦合,碰撞对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学行为均产生了较大的影响.

第四,对由多根柔性杆件构成的空间多杆链式柔性多体系统刚柔耦合碰撞动力学的建模方法和数值仿真进行了研究.基于刚柔耦合动力学理论,全面考虑杆件的拉压、弯曲、扭转变形,采用递推Lagrange动力学建模方法,建立了多杆柔性多体系统的刚柔耦合动力学方程.分别使用冲量-动量法、连续接触力法和接触约束法等三类碰撞动力学求解方法,推导出了各自的碰撞动力学方程.同时给出了几个具体的碰撞动力学仿真算例,验证了动力学建模方法的准确性,给出了各自的动力学响应结果,并进行了不同方法之间的分析和对比.

第五,基于多杆柔性多体系统刚柔耦合碰撞动力学建模理论,提出了一种柔性多体系统碰撞问题的分区处理方法.将一个柔性多体系统分区为碰撞局部区域和远离碰撞区域,两个区域通过一定的边界条件相连接,并推导出分区后的系统刚柔耦合动力学方程.提出了一种局部冲量法以确定碰撞初始条件,既满足了添加接触约束的运动协调条件,又符合了碰撞不是瞬时作用到整个柔性体的实际物理情况.基于接触约束法推导出系统分区后的刚柔耦合碰撞动力学方程和具体求解方法,并给出了几个具体的碰撞动力学仿真算例,验证了方法的可行性.

最后,对本文的主要研究工作、成果以及创新点进行了总结,并对今后进一步研究方向进行了展望.

第四篇数学建模博士论文范例：水面武器操瞄系统稳定平台姿态测量及控制技术研究

水面载体在工作过程中,容易受到风浪流的作用而产生摇摆运动.被动隔振器可以消弱载体的高频低幅振动,但对低频摇摆运动的作用不是很明显,因此文中提出使用稳定平台技术来保证安装于水面载体之上的武器操瞄系统的稳定.稳定平台是指能够使被稳定对象在外部干扰作用下相对惯性空间保持方位不变,或在指令力矩作用下能按给定规律相对惯性空间转动的装置.论文针对两轴并联式稳定平台,从误差作用机理、姿态测量以及控制策略角度出发进行研究,旨在开发一种动态及时性好、抗干扰能力强、适用于水面武器装备的稳定平台系统.

首先描述了水面武器稳定操瞄系统的总体结构,对操瞄系统和稳定平台的工作模式进行了介绍.稳定平台是一种高精度机电一体化设备,精度影响因素较多,文中对这些误差源进行了分类总结,并对其中几个影响较大、较难抑制的误差源进行了详细讨论.稳定操瞄系统中,数字磁罗盘和姿态航向参考系统(AHRS)分别被用来反馈操瞄系统和稳定平台的状态信息.磁罗盘的输出容易受到磁环境影响,文中研究了一种最小二乘法粗校、BP网络补偿法精校两步走的磁罗盘误差组合补偿方法.针对AHRS中的微机械陀螺仪,在使用Singer模型直接对陀螺信号建模的基础上,提出一种基于交互式多模型的陀螺信号处理方法.

PIOGRAM图法在表达多坐标系旋转关系时具有简单直观的特点,文章借助于PIOGRAM图得到了稳定平台各坐标系间的转换关系,并在此基础上完成了平台执行机构运动学分析及隔离扰动原理的研究.为实现平台高精度控制,建立了电流环、速度环和位置环的三环控制结构.在速度稳定环中引入了干扰观测器,研究表明经典干扰观测器可较好地抑制低频扰动,但对高频测量噪声及模型摄动的抑制效果不是很理想.针对这个问题,提出了一种改进型干扰观测器,该改进型干扰观测器主要通过在反馈通道中,引入另一信号来补偿系统输出反馈.位置跟踪环中,设计了一个基于扰动的前馈——反馈复合控制器.其中,反馈通道使用灰色预测控制以解决系统时滞环节的影响,并详细分析了灰色预测步长的临界条件,在此基础上给出了一种步长自调节的灰色预测控制方法.前馈通道中,研究了载体干扰姿态的预测方法.在对姿态序列进行混沌特性判定的基础上,使用残差GM(1,1)模型在重构相空间中研究了重构相点L1范数的演变规律,在得到范数预测值后通过反解L1范数可得出原姿态时间序列的预测值.最后,通过数值仿真和实验相结合的方式对论文提出的理论和方法进行了验证,表明所设计的平台系统是有效的、可行的.

第五篇数学建模博士论文范文格式：高中数学教师数学专业素养研究

本论文是关于高中数学教师数学专业素养的理论与实证研究.

数学新课程改革,使提升高中数学教师数学专业素养问题成了数学教师教育和专业发展领域倍受关注的焦点.而提高教师数学专业素养,首先需要明确高质量数学教学对教师数学专业素养的要求.对此问题,我国目前理论的和经验的研究都比较少,系统的研究也十分缺乏.这已经成了改进教师教育和专业发展的障碍.本研究,为全面理解教师数学专业素养提供了具体的认知,为进一步发展、测量和评价教师数学专业素养提供了一个可供参考的理论框架,为教师和教师教育者提供了一种共同的话语系统,引领他们更好地规范和改善教学实践.

研究主要围绕以下四个方面问题展开:(1)确认高质量数学教学对教师数学专业素养的具体要求,(2)测定教师(以河南省高中数学教师为例)对这些素养内容的“重要程度”和他们“具备程度”的认识,(3)测定教师专业背景变量(年龄、教龄、职称、学历)对“重要程度”和“具备程度”认识的影响,(4)建构教师数学专业素养框架,并阐释其内容.

为此,研究采用质性和量化相结合的方法收集数据.研究主要分三个阶段:(1)根据文献研究、理论研究建构的思想框架,及对4位高校数学教师教育专家和4位中学数学教师专家进行访谈的结果,还有预调查,开发了收集数据的工具——教师问卷,(2)对分层随机抽样选取的河南省679名(其中有效样本637名)高中数学教师,施行问卷调查,收集数据,用SPSS15.0分析量化数据,并对教师认为需要添加和修改的内容进行编码整理,(3)进行理论研究,解释分析(1)、(2)两个阶段研究结果,确定并阐释高中数学教师数学专业素养框架内容.

研究得到主要结果有以下几点:(1)建构了由数学知识、数学能力和数学情意3个维度、8个类型、47项目组成的教师数学专业素养框架,并对框架内容及组织方式进行了阐释,(2)观察教师对各项素养内容“重要程度”排名前10位和后10位的项目发现,教师认为比较重要的数学专业素养,主要是传统数学教学大纲中的一些要求,如“空间想像能力(排名第一)”和“运算求解能力(排名第二)”,而被教师认为较不重要的数学专业素养,主要是关于数学观念的知识,如“关于数学本质的知识(倒数第一)”和“技术的发展引起数学本质变化的知识(倒数第二)”,各项目的“重要程度”与“具备程度”高度正相关(斯皮尔曼等级相关系数为.954,显著性水平为.01),每一个项目平均得分“重要程度”都比“具备程度”高,且差异都达到了显著水平(在.01水平上),(3)教师经验变量(年龄、教龄、职称、学历)对“重要程度”几乎没有什么影响,而对一些项目(7个)“具备程度”的影响,差异达显著水平(在.01水平上).

研究结果启示教师或教师教育者:(1)要全面提升教师数学专业素养,(2)要继续培养教师认为重要的数学专业素养成分,(3)要重视数学观念知识和数学结构知识的形成,(4)应该鼓励教师积极参与数学和技术有关知识学习,(5)开发数学知识向应用数学的能力转化的策略,(6)挖掘“经验变量”对数学专业素养形成的潜力.

研究的理论创新之处,主要在于:(1)建构了教师数学专业素养的概念:由数学知识、数学能力和数学情意构成的三维度综合统一体,确定了教师数学知识的构成成分:数学内容及其蕴含的数学思想方法知识,数学观念和数学结构知识,数学能力的构成成分:基本数学能力,提出、分析和解决数学问题的能力以及处理并使用数学语言的能力,数学情意的构成成分:数学学习倾向和数学专业自我,(2)形成了比较系统、完整的描述教师数学专业素养的理论体系,(3)得出了6点基于本研究经验的、对教师、教师教育和教师专业发展者的启示.

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数学建模博士引用文献:

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