挠性充液卫星姿态动力学建模研究

为了研究带重力梯度杆的充液卫星姿态动力学 ,利用带端质量的等效悬臂梁模型及液体晃动的等效力学模型 ,即一组球面摆和一个轴对称圆盘 ,建立了挠性充液耦合的卫星姿态动力学方程。根据某微小卫星的具体参数 ,利用多变量控制系统极点配置选取了 3个反作用飞轮的控制率 ,通过数值仿真计算 ,得到了刚柔耦合及挠性充液耦合卫星姿态角的变化规律。仿真结果表明 ,采用三轴反作用飞轮控制方法 ,并对挠性振动进行动态补偿 ,可以改善姿态控制精度 ;同时得到了液体晃动对姿态角精度的影响     

多模态充液挠性航天器有限时间控制

针对多模态充液挠性航天器在有限时间内完成姿态大角度机动等问题,提出了一种有限时间控制方法。为减小航天器机动过程中挠性附件振动和液体晃动强度,设计了一种机动性更加灵活的正弦过渡角机动度七段路径规划方法,把期望信号规划为更加连续光滑的路径,避免了阶跃响应引起的剧烈挠性部件振动和液体晃动。利用输入成型器对路径规划后的期望信号进一步调制,有效抑制了残余振动和液体晃动。最后,通过仿真研究验证了所提控制方法的有效性。     

新型卫星姿态运动的鲁棒控制器设计

研究Ｈ∞／μ综合方法在新型卫星姿态运动的鲁棒控制器设计中的应用．讨论新型卫星姿态运动中卫星姿态控制以及挠性体振动抑制和液体晃动抑制等问题，同时阐述一个确定低阶控制器阶数的判据．     

充液挠性航天器液体晃动模态观测及滑模姿态控制

针对充液挠性航天器姿态机动过程中挠性附件振动和液体晃动等问题,提出了一种带有稳态液体晃动补偿的滑模变结构控制方法。基于Lyapunov稳定性理论,设计了一种改进的滑模变结构姿态控制律,采用平方根函数代替符号函数以减小抖振。考虑到液体晃动频率低阻尼小的特点,为提高姿态稳定控制的性能,设计了一种液体晃动模态观测器,在稳态过程中补偿液体晃动对航天器姿态的影响。仿真结果表明,所提控制方法可有效提高充液挠性航天器姿态的稳态指向精度和稳定度。     

大型挠性航天器动力学模糊控制系统研究

为推进大型挠性结构航天器的发展,弥补现有超大型挠性卫星控制方法的不足,研究超大型挠性卫星结构动态力学和控制方法.建立系统各环节耦合的动力学数学模型,提出了模糊技术与PID相结合的模糊PID控制器.仿真研究表明,该控制算法可达到满意的控制效果,对进一步大型工程应用研究具有理论参考和技术指导价值.     

输入成型在卫星喷气姿态机动控制中的应用

针对空间飞行器常带有大型挠性附件,而挠性附件的振动往往使控制系统性能变差的问题,提出了一种能有效抑制系统残留振动的姿态机动控制策略,即机动控制内环结合前置补偿结构.控制内环为由姿态控制执行机构(PWPF modulator)、控制器(PD controller)构成的挠性卫星姿态闭环系统,前置补偿器采用多模态输入成型器.内环用于保证主刚体的期望转动,输入成型器则用于抑制系统的残留振动.仿真结果表明:在卫星姿态满足期望指向的前提下,基于Pade′拟合设计的多模态成型器更短,对于系统的参数摄动也具有一定的鲁棒性.该控制策略改善了姿态机动控制系统的过渡过程.     

轨控期间挠性卫星的姿态容错控制及主动振动抑制

针对受轨道控制推力影响及存在执行器故障的挠性卫星,提出了一种基于自适应滑模的姿态容错控制及挠性振动抑制方法.该容错控制方法不需要故障信息,而是基于滑模控制原理,利用自适应算法能够对故障系统中的不确定参数信息实现有效估计,并且在保证姿态稳定的同时,对来自环境和系统内部的扰动及转动惯量的不确定性具有良好的鲁棒性,从而提高了容错控制器的性能.进一步在姿态稳定的基础上,利用精确鲁棒微分器理论,针对挠性模态中的非线性项和扰动项设计了非线性状态观测器,并结合自适应控制和滑模控制方法实现了对挠性振动的有效抑制.最后,在反作用飞轮冗余配置的前提下,对轨道调控期间具有执行器故障的卫星姿态控制系统进行了仿真.结果表明,该方法有效正确.     

挠性卫星控制的计算机三维可视化实时仿真

研究挠性卫星鲁棒控制算法的计算机三维可视化实时仿真技术,实现了挠性卫星飞行姿态的计算机三维动画仿真,直观地揭示了控制算法的效果,同时为控制系统的图形仿真开辟一条新途径.     

挠性卫星

研究挠性卫星鲁棒控制算法的计算机三维可视化实时仿真技术,实现了挠性卫星飞行姿态的计算机三维动画仿真,直观地揭示了控制算法的效果,同时为控制系统的图形仿真开辟一条新途径.     

卫星离散动力学模型的建立

采用部件振型法建立航天卫星离散动力学模型.首先使用有限单元法对挠性部件进行模态分析,得出挠性部件的特征值和特征矢量,然后利用离散参数拟坐标拉格朗日法建立航天卫星的离散动力学模型.该模型既考虑了卫星本体和挠性部件的刚性旋转运动,也考虑了挠性部件本身的振动.     

具有输入饱和及多不确定性的挠性卫星姿态控制

研究了存在控制输入饱和约束、内外部干扰及质量特性参数不确定性的挠性卫星姿态鲁棒控制器设计问题.通过近似线性化结合等价坐标变换的方法得到了挠性卫星系统相应的状态空间描述,并以此为基础,采用理论分析结合数值仿真的手段设计出满足控制输入饱和约束并适应两类不确定性的姿态鲁棒控制方法.仿真结果表明,该方法得到的控制器具有较强鲁棒性,能很好地抑制内外部干扰并适应较大范围的质量特性参数不确定性.     

并联机器人多柔体系统协同建模与动力学仿真

基于协同的思想,提出了一种对机构的多柔体动力学进行建模和仿真的方法.以多体系统动力学为基础,建立了柔性机构的空间动力学方程.利用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立了3-TPT型并联机器人的多柔体动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了动力学仿真研究.为了更加准确地说明分析结果,分别将刚性体和柔性体仿真结果进行对比,结果表明:由于杆件的柔性特点,其受力表现出了高度的非线性,这与实际相符.多柔体系统的仿真结果能更真实、准确地反映出并联机器人的实际运动特性,能够更准确地预测机构性能.这种方法为并联机器人的设计和优化提供了一种有效的分析方法.     

离散T—S模糊系统的严格二次型耗散控制

研究一类离散T-S模糊系统的状态反馈的严格二次型耗散控制问题。给出了保证该系统耗散稳定的充分条件,状态反馈控制器可以通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)获得。所得结果提供了解决H∞控制与正实控制的统一框架,同时,提供了一个更灵活、保守性更小的控制器设计方法。仿真结果表明,所提方法的可行性与优越性。     

车载柔性储液结构动态仿真方法

车载柔性储液结构与结构内液体的作用为典型的流体-结构耦合问题.采用显式动力软件LS-DYNA,首先通过控制体积法与ALE有限元法相结合的方法间接得到了柔性储液结构的初始状态,然后,采用ALE有限元法实现了大型车载柔性储液结构三维动态仿真,研究其在制动工况下的动力行为.通过与试验结果相比较,证实该仿真方法的可行性,为该类车载柔性储液结构的设计与整车性能的改进提供了参考依据.     

基于功率注入法的UPFC潮流控制研究

目前对灵活交流输电系统技术 (FACTS)在稳态方面的作用缺乏深入的研究。采用基于功率注入法的统一潮流控制器 (U PFC)稳态模型 ,通过合理简化后 ,形象地分析了 U PFC在电力系统中的潮流控制特性 ,显示了功率注入法在 UPFC建模中的优越性。通过该模型 ,UPFC的潮流控制问题可以使用优化来解决 ,并可充分考虑系统中以及U PFC本身存在的约束条件。最后 ,用 IEEE的两个标准系统来研究 U PFC在提高线路传输功率中的作用。仿真结果表明 :UPFC对于区域性的运行目标具有强大的控制能力 ,特别适合长距离的互联传输系统。该结论可以为 U PFC的选址提供一定的参考     

柔性飘带长度对Ahmed模型气动阻力的影响

为降低汽车行驶过程中的气动阻力,以尾部倾角为25°的Ahmed类车体模型为研究对象,提出在其尾部垂直面下边缘添加不同长度柔性飘带的控制方法,采用格子玻尔兹曼方法与有限元分析相结合的流固耦合计算方法,探讨了柔性飘带长度对汽车气动阻力的影响。首先对汽车模型进行格子尺度优化,得到模型的空气阻力系数;然后研究了柔性飘带对汽车气动阻力的影响;最后对模型尾部流场、柔性飘带附近流场以及模型尾部表面压力系数进行了分析。仿真结果表明：在模型尾部添加适当长度的柔性飘带,改善了尾流结构,提升了尾部表面压力,减小了车体的压差阻力,减阻率最高为12.25%。     

柔性变截面滑移式机械手的控制

研究了柔性变截面滑移式机械手臂的控制。首先，基于有限元法导出系统的动力学方程，然后分别建立了两种控制方式的状态方程：１）以加速度和角加速度作为控制变量：２）以力和力矩作为控制变量。控制过程分为“粗控”和“精控”两步进行。“精控”过程采用线性二次型高斯控制。最后给出了数值模拟的结果。     

基于竞标机制的多移动机器人实时编队控制

研究了整体时间最优的多移动机器人实时编队控制问题。由于在多机器人编队围捕等一些任务中,存在任务时间或通信范围有限等约束,提出了基于竞标机制的时间最优控制策略。针对编队过程中机器人可能发生故障等问题,在实时编队控制策略中设置了监督机制,以保证任意时刻编队队形的完整。设计了与竞标和监督机制相适应的机器人编队及运动行为,使得移动机器人的运动时间最少。通过编队形成及编队改变等一系列实时编队仿真实验,结果表明:本文提出的编队控制策略灵活可行,且能满足编队控制中实时性的要求。     

基于数据驱动的小型柔性翼飞行器控制研究

柔性翼在阵风干扰下的被动变形有助于降低其对飞行器运动的影响,设计采用柔性翼的小型飞行器被认为是解决小型飞行器易受阵风干扰问题极具潜力的方案.同时,翼面可卷曲的特性也使得该类飞行器满足单兵便携式武器装备易携带的要求.考虑一种无副翼柔性翼飞行器区别于常规飞行器布局的特点,为解决由飞行试验数据分析得出的全动平尾舵面出现非线性饱和问题以及同时利用平尾舵面控制滚转俯仰通道引起的耦合问题,设计了一种基于数据驱动的无模型自适应控制器方案.数值仿真结果证实了针对该型无副翼柔性翼飞行器的姿态控制,所设计的控制器较传统单通道PID控制器控制效果更好.