【摘 要】
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针对新型平铺式充液贮箱航天器的动力学问题进行初步探讨.针对线性小幅晃动假设,建立了平铺贮箱液体晃动的单摆等效模型,对Bond数大于100的常加速度液体晃动单摆受力情况进行分析,并给出小幅液体晃动下动力学自身稳定的条件,即单摆悬挂点位于刚体质心下方.在此基础上,建立平铺式四贮箱空间摆固液耦合动力学模型,设计工程常用的PID配以晃动滤波器的控制器用于液体晃动下的姿态控制,给出PID参数选取的建议,并对
【机 构】
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北京控制工程研究所,空间智能控制重点实验室,北京100190
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针对新型平铺式充液贮箱航天器的动力学问题进行初步探讨.针对线性小幅晃动假设,建立了平铺贮箱液体晃动的单摆等效模型,对Bond数大于100的常加速度液体晃动单摆受力情况进行分析,并给出小幅液体晃动下动力学自身稳定的条件,即单摆悬挂点位于刚体质心下方.在此基础上,建立平铺式四贮箱空间摆固液耦合动力学模型,设计工程常用的PID配以晃动滤波器的控制器用于液体晃动下的姿态控制,给出PID参数选取的建议,并对液体晃动下姿控稳定性进行分析.
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结合两种混沌反馈控制方法的优点,研究了稳定转换法和速度反馈控制法的内在联系以及它们在工程力学混沌系统(包括自治和非自治系统)中的应用.利用速度反馈控制法控制非自治力学混沌系统的周期轨道.通过Lya-punov指数来调整速度反馈系数,不仅可以稳定系统原来的周期轨道,还可以控制系统到新的周期轨道,且该新的周期轨道与原轨道具有相同的拓扑结构.
在符合工程实际情况的基础上将传统的六自由度半车模型的车体视为连续体梁结构,建立汽车无限自由度半车振动系统模型,并通过振型叠加法进行振动微分方程的空间解耦,通过定义路面随机激励功率谱,求解驾驶室响应的加速度加权均方根的参数灵敏度,结合汽车平顺性设计理论,选取设计变量;以驾驶室加速度加权均方根为优化设计目标函数,分析系统模态对驾驶室加速度加权均方根值的影响,从而找到平顺性优化设计的目的参数.
主要研究在滚动轴承支承下锥齿轮传动转子系统非线性动力学行为.在考虑轴承间隙、时变啮合刚度、静态传递误差等因素后建立了具有七自由度系统的滚动轴承锥齿轮非线性数学模型,其中轮齿之间采用时变啮合刚度模型,对于滚动轴承则在考虑了轴承间隙后,根据滚动轴承运动学关系和赫兹接触理论得到了球轴承的非线性轴承力,最后对方程进行无量纲化处理,采用数值解法,结合分叉图,庞加莱映射等多种手段分析系统的非线性动力学行为,并
将频谱优化与时延反馈控制结合,提出最优时延反馈混沌化方法.本方法对隔振系统施加时延反馈控制,基于系统稳态响应的频谱构造混沌化性能指标,量化地表征系统动力学行为;进一步,以性能指标最小化为目标,利用遗传算法对控制参数(时延和增益)进行优化设计,从而实现系统的混沌化.以双层隔振系统为研究对象进行了算例分析.
采用H∞控制算法,对超声速复合材料层合板的颤振和气动热后屈曲进行了鲁棒控制分析.应用Hamilton原理和Galerkin方法建立结构的运动方程,气动压力由超声速活塞理论模拟.
针对某空间高微重力主动隔振系统的测量方案进行了研究,考虑了3种测量方案.首先建立了3种测量方案线加速度、角加速度和角速度的解算数学模型;然后,着重分析了元件误差和安装误差引起的测量误差,给出了相应的误差模型和分析方法;最后通过数值仿真,验证了解算数学模型的准确性,比较了3种方案的测量误差,获得了满足测量精度要求的元件安装误差范围.
以航天器刚架结构振动控制为研究背景,考虑刚架结构的剪切变形与旋转惯性的影响,采用谱元法建立含有压电杆的复杂刚架结构的整体动力学刚度矩阵,得到其频域响应公式,计算并分析其动力学响应特性.与有限元分析方法结果比较,验证谱元法分析的有效性和正确性.结合智能压电材料的主动振动控制特性,采用线性系统二次型最优控制理论(LQR),研究动载荷作用下复杂刚架结构的动力学响应的抑制问题.
以天基红外低轨卫星为模型,根据资料估计出合理的卫星运行参数,建立了卫星动力学和运动学模型;分析两种相机的工作模式,设计出了能够补偿相机运动产生的扰动,以前馈加反馈复合控制为基础的姿态控制系统;设定某一弹道导弹飞行弹道,利用STK和MATLAB对卫星针对此导弹的监视过程进行仿真.
鉴于大多数平流层飞艇方案采用空气副气囊引起大范围质量变化及一系列复杂问题,另辟奇径研究一种自适应变体飞艇,以飞艇总质量基本不变为前提,为平流层飞艇发展探索一个新的方向.
使用单项递推组集方法建立漂浮空间机械人与目标物体的多体系统动力学模型,并在此基础上根据目标体的位形求得机器人在抓取过程中的关节角度的解析解,最后采用Hertz碰撞理论对空间机械手抓取过程中的碰撞冲击问题进行研究.着重分析了目标体与机器手之间的多次碰撞现象及碰撞对空间机械人姿态的影响.