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建模方法和数值求解方法是多柔体系统动力学两大核心内容,许多的系统控制问题的数学模型可以用一个微分-代数方程组来描述,微分-代数方程的数值求解方法已成为近年来的研究热点与难点。
本文主要对数值求解方法进行了论述和研究。首先,以多体系统动力学理论为基础,介绍了多体系统动力学的各种数值方法,分析了其优缺点及适用范围。详细介绍了几种基于广义坐标的独立性分解的缩并算法,给出了各种矩阵分解方法在微分-代数方程中的应用,并介绍了零空间法的思想。然后在缩并法的基础上结合违约修正的思想,提出了一种违约修正零空间法。此方法用一种简便零空间的求解方法,分离出独立广义坐标,把微分-代数方程化为纯微分方程,在每一时刻步,利用纽马克β法计算迭代初值,代入违约修正公式,判断违约,进行修正。最后,通过一个典型算例说明本文算法的稳定性与有效性。