光电跟踪架的运动与动力仿真分析

为了检验光电跟踪架的结构是否合理和保证光电跟踪设备精度,对跟踪架的进行了运动和动力学理论分析,根据动量矩定理建立了光电跟踪架的动力学模型,并利用虚拟样机技术对跟踪架分别进行了运动和动力仿真.结果表明:光电跟踪架的机械结构符合要求,在运动范围内不会发生运动干涉;由于俯仰框在三个方向上相对于各个惯性主轴的转动惯量不相等,当跟踪架的俯仰轴系和方位轴系同时以较高的速度和加速度运动时在方位框和俯仰框之间会产生耦合力矩,需要对俯仰部分增加配重以消除或减小耦合力矩,为光电跟踪架的改进设计提供了可靠的理论依据.     

交互式飞行视景仿真系统的设计与实现

基于六自由度运动模型,提出了Vega环境中飞行运动的数学表示及其C 语言描述方法,构建了通用的基于C /Vega的交互式飞行视景仿真系统的驱动程序流程和模块化功能结构,并基于MFC构架利用Vega的实时仿真驱动开发了交互式的实时飞行视景仿真系统。该系统可与控制主机、光电跟踪设备一起形成控制闭环,模拟飞机对运动目标的跟踪过程,并将相应的飞行参数以仪表的显示方式输出,辅助用户测试和评估光电跟踪设备的性能。     

螺旋锥齿轮差曲面模型的建立与仿真

根据六轴五联动数控螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论建立了螺旋锥齿轮的差曲面,仿真了砂轮在沿X、Y轴平移和绕C轴转动时的差曲面,并由此分析了磨床主轴各运动副误差对螺旋锥齿轮齿面生成的影响.结果表明,砂轮绕C轴旋转对齿面误差影响较大.此研究对提高螺旋锥齿轮的加工精度和误差补偿提供了理论依据.     

三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。     

虚拟目标轨迹参数化设计与可视化仿真

结合光电测量系统仿真测试需求和虚拟目标的运动特征,提出了一种简便实用的目标运动特征仿真模型,建立了基于此模型的仿真轨迹参数化设计方案,对仿真轨迹的参数化设定、生成流程及轨迹理论跟踪数据的产生进行了论述.在开发的可视化仿真系统中,采用实时交互式设计方式,动态、直观的仿真出运动特征符合要求的目标轨迹,为测量系统图像仿真提供了理论数据和三维场景,是一种高效率的目标运动轨迹仿真手段.     

砧座运动仿真分析

当锻件受到冲击时,电动液压锻锤的砧座将剧烈振动,为了分析其运动规律,建立了相应的非线性仿真模型.仿真模型中,砧座的运动被分为振动及上抛运动两个阶段.振动阶段,由于锤头冲击锻件,可以利用由锤头、锻件及砧座组成弹簧-质量-阻尼系统模拟砧座的运动.上抛运动阶段,由于锤头与锻件脱离,砧座的运动等效为刚体竖直方向的运动.由仿真分析可知,仿真结果与测试结果吻合得较好.     

基于内模控制的稳定系统设计与仿真

三轴稳定跟踪系统由三轴稳定平台、稳定跟踪控制箱和视频跟踪器等部件组成,具有瞄准线独立稳定功能和对运动目标进行高精度视频跟踪的功能.由于其原理和结构的复杂性,系统建模和控制器设计较两轴系统复杂的多.针对稳定跟踪系统的稳定回路,介绍了先进的内模控制(IMC)算法,并给出在MATLAB/Simulink中仿真和在dSPACE系统中进行半实物仿真的结果.仿真试验证明采用内模控制的稳定回路满足所有的指标要求.     

基于改进粒子滤波的光电目标跟踪算法研究

在光电目标跟踪与定位中,结合扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的优点和目标跟踪的非线性特征,提出了一种非线性系统的基于当前统计模型的自适应扩展卡尔曼粒子滤波算法,根据光电目标的测量信息修正加速度方差,消除随机误差和噪声的干扰,提高预测的精度。通过MonteCarlo对比仿真实验表明该算法正确有效,定位精度较高,滤波效果得到改善,同时增强了稳定性,优于一般的EKF、PF和EPF算法,为光电目标的精确跟踪与定位的实现提供一种新的方法。     

动基座光电跟踪装置的满意PID解耦控制

为了减小基座扰动和转台框架间的非线性耦合因素对动基座光电跟踪装置稳定跟踪性能的影响,设计了一种多指标约束下的满意PID解耦控制器。首先,通过分析框架间的运动学以及动力学关系,建立了转台系统的数学模型;其次,采用具有前馈项的控制输入变换实现系统模型的扰动解耦,并利用极点区域与输出方差上界指标约束下的H∞优化理论及线性矩阵不等式方法对PID跟踪控制器参数进行整定。最后对所提控制方法进行仿真验证,结果表明了其有效性和实用性。     

光电跟踪系统集成仿真系统的开发

为了评估光电跟踪系统的性能, 需要开发一套集结构、控制和光学于一体的集成仿真平台. 为此从目标运动轨迹模型的建立出发, 分析了系统对目标的跟踪策略, 并对系统的跟踪光学原理和控制原理分别进行了研究, 并引入虚拟现实技术. 以此为基础在Matlab/Simulink环境中搭建了集成仿真平台, 并对一实例进行了仿真分析, 其仿真结果符 合实际情况, 可应用于今后的系统设计与性能评估工作.     

带降落伞空投水雷空中弹道仿真分析

为了研究降落伞对空投水雷空中弹道的影响,运用动量定理和动量矩定理建立了水雷的六自由度空中弹道数学模型,并在一定假设的条件下建立了降落伞作用力的数学模型。然后对空投水雷的空中弹道进行了仿真分析。结果表明：降落伞对空投水雷起到了很好的减速作用,同时降落伞有利于水雷在空中调整姿态从而以较好的角度入水。     

捷联式猎雷声纳基阵动力学建模研究

运用刚体体动力学原理和船舶运动建模理论,建立了以猎雷艇为动基座的声纳基阵动力学模型。在定义了所需的坐标系基础上,给出了声纳基阵各轴框架坐标第的速度及角速度矢量表示及刚体一矩阵在坐标系平移及旋转情况下的表示;根据动量矩定理导出了声纳基阵动力学模型,并对模型特性进行了分析。仿真结果表明了模型的正确性。本文为设计高精度的控制稳定系统提供了理论基础。     

三维空间中凸多刚体实时运动仿真

将计算机科学与理论力学相结合,介绍了多刚体运动仿真的步骤和方法。首先论述了单个及多个刚体的运动仿真步骤以及应用叠加原理计算合力及合力矩的方法。然后,针对刚体运动中的不同碰撞响应类型:碰撞接触与临时接触,分别建立不同的碰撞响应力学模型,前者运用恢复系数理论和动量、动量矩定理建立响应模型,后者通过分析刚体的受力和运动状态建立相应的动力学模型。最后,讨论了该方法的局限性以及适用的范围。     

基于扩张观测器的反射镜平台自适应鲁棒控制

针对反射镜稳定平台视轴运动强耦合和非线性的特点,同时考虑外界干扰力矩和建模误差的不确定性,设计了一种基于扩张观测器的反射镜稳定平台自适应鲁棒控制器。首先,利用光学矢量理论和动量矩定理建立了某型反射镜稳定平台的动力学模型。然后,在此基础上,引入非线性自适应鲁棒控制器,对摩擦参数和转动惯量等系统参数进行在线调整,对摩擦力矩进行了有效补偿,并保证了自适应学习的稳定性。同时,采用扩张观测器准确的获取了未知外界干扰力矩。最后,仿真和实验结果表明了所设计的控制器在隔离外界扰动和提高跟踪精度方面的有效性和可行性。     

毫米波导引头位标器中归零力矩的分析

本文对位标器研制工作中出现的瞄准轴归零现象进行了理论分析。给出了位标器的进动控制模型和进动线包反电势的理论表达式。为导引头回路的分析奠定了基础。分析表明,瞄准轴归零现象是BTL功放输出级输出阻抗极低,进动线包中反电势形成感应电流,产生了恢复力矩而造成的。恢复力矩将使目标跟踪不稳。为此提出采用VCCS代替BTL功放来提高输出阻抗,克服恢复力矩。实验结果表明目标跟踪稳定性显著提高,恢复力矩基本消除。     

基于L1自适应律的尾坐式飞行器悬停位置控制

针对一款飞翼布局的尾坐式垂直起降飞行器,研究了悬停阶段的位置控制问题。小型飞行器质量、惯量小,具有纵向横向耦合严重、难以精确建模以及对扰动敏感等特点。首先,建立包含不确定性的非线性动力学模型,通过整合将其改写为一个不含不确定的标称系统和一个非线性非匹配的不确定性两部分,使用级联形式的非线性动态逆架构进行标称系统控制器的设计,显式的期望动力学表达使其更易与L1自适应控制器结合。接着使用L1自适应控制器对非线性非匹配的不确定性进行补偿,以便提高系统鲁棒性,改善瞬态性能。为减小运算负荷,便于工程实现,使用计算更轻量的比例型自适应律进行L1自适应控制器设计。数值仿真验证了所设计控制器具有良好的位置和高度指令跟踪能力。     

基于滑模干扰观测器的反演终端滑模飞行控制

针对某战斗机机动飞行时强耦合、气动参数和力矩干扰不确定非线性模型,提出了一种基于滑模干扰观测器的滑模反演控制方法。将飞机非线性动力学模型分解为角度回路和角速度回路并表示为严格反馈形式,分别采用反演和快速终端滑模方法设计虚拟控制律与实际控制律。结合滑模微分器获取虚拟控制律的导数,避免计算复杂性问题,并基于滑模微分器设计干扰观测器,实现对模型不确定性的有效估计和补偿。仿真结果表明,该控制方法对气动参数摄动和力矩干扰不确定性具有鲁棒性,能够实现对参考轨迹的稳定跟踪。     

鱼雷空间运动非线性数学模型的建立与仿真

鱼雷航行时受力复杂,是一个强耦合、非线性对象。依据动量和动量矩定理推导了鱼雷动力学方程,结合运动学方程建立了鱼雷空间运动的非线性数学模型。利用MATLAB/6.5simulink仿真平台实现了鱼雷航行的模块化仿真,模块化仿真模型通用性强,参数易于修改,使用方便。仿真结果验证了模型的正确性和有效性,为控制系统的设计提供了基础。     

用专家系统辅助实现产品结构分析法(PPM)

用专家系统辅助实现产品结构分析法（ＰＰＭ）杨保安，王巍（中国纺织大学管理学院上海２０００５１）（西北工业大学管理学院西安７１００７２）ＡｎＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｒｏｄｕｃｔＰｏｒｔｆｏｌｉｏＭａｎａｇｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅＡｉｄｏ...     

提高零传动滚齿机系统刚度的研究

高速、高精度零传动滚齿机的刀具轴和工件轴直接与电机轴连接,从而避免了齿轮组的回转误差和齿侧间隙等对回转精度和动刚性的影响。但是刀具轴或工件轴的等效转动惯量极小,使得负载转矩波动引起的回转振动很大。在伺服机构中设计一种可调式惯性阻尼器,直接附加在电机转轴上,惯性阻尼器的阻尼系数可以通过惯性轮和电机轴之间的间隙来调整。建立了附加惯性阻尼器的伺服系统的数学模型,并且通过理论分析和系统仿真,验证了可调式惯性阻尼器对于零传动滚齿机系统刚度提高的有效性。