空间飞行器对接过程的动力学建模和仿真计算

建立了有内导向瓣周边式对接机构的两空间飞行器对接过程的动力学模型,建模中将对接系统简化为主动飞行器、被动飞行器和主动捕获环三体问题.针对主动捕获环相对于整个飞行器来说质量很小的特点,建模过程中不考虑主动捕获环的质量和转动惯量,只考虑其几何形状特性,利用约束方程确定接触点作用力,通过计算得到了对接机构的相对位移、速度和转角,以及缓冲系统的位移、转角和相互作用力等参数,从而较全面地了解对接动力学过程,对缓冲系统和对接机构的设计具有重要的参考价值.     

具有挠性附件的全充液刚体耦合系统的姿态控制动力学与稳定性

建立了一类带有挠性结构附件的全充液刚体耦合系统主动控制动力学模型，给出了系统的控制律，进而研究了控制与镇定问题，得到了受控系统姿态定位和指数渐近稳定的结论。     

基于视觉伺服的飞行器交会对接技术

目的利用视觉伺服对照相机或终端执行机构进行控制,实现飞行器的交会对接。方法在航天器动力学和运动学模型的基础上以二维图像特征作为反馈,结合视觉伺服算法,控制飞行器到达预定位置。结果提出将视觉伺服运用于飞行器导引技术,得到了基于图像的视觉伺服数字仿真结果,飞行器控制精度满足要求。结论基于图像的视觉伺服算法可以有效解决航天器交会对接的控制问题,且参数选择以及控制器设计对系统性能有不可忽视的影响。     

复合柔性结构航天器动力学建模研究

柔性航天器动力学建模的传统方法是采用混合坐标法，针对中心刚体带大型柔性附件类的航天器，这种方法在理论建模和工程应用方面都获得了极大的成功。在中心刚体加柔性附件类航天器柔性动力学研究成果基础上，通过计及柔性体与柔性体连接点间的复合位移变形，利用混合坐标法建立了复合柔性结构航天器动力学模型，其软件系统DASFA 2.0已初步用于工程分析设计。     

基于路径规划和反推技术挠性航天器姿态控制

为抑制航天器姿态机动过程中挠性附件的振动,提出了一种基于路径规划和反推技术的姿态自适应控制方案.对航天器姿态机动路径进行规划,以缓解传统控制中快速性和超调量之间的矛盾,并减小姿态机动引起的挠性附件振动.针对航天器姿态动力学和运动学构成的具有不确定性的非线性串级系统,基于反推技术设计了一种仅利用输出信息的自适应控制器,并...     

基于动态输出反馈的挠性航天器主动振动抑制

针对航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的主动振动抑制方法。采用拉格朗日方法和四元数参数化建立了挠性航天器的非线性模型。利用航天器姿态控制问题固有的无源性,设计了1种仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律,并采用压电作动器来抑制挠性结构的振动。基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态的振动的衰减。仿真结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

挠性多体卫星姿态动力学与控制

三轴稳定卫星挠性附件的弹性振动和刚性部件的转动与卫星的姿态运动构成耦合的强非线性系统,因此须设计有效的控制律。该文研究了采用反作用飞轮作为执行机构、带有柔性附件和刚性转动部件的整星零动量三轴稳定卫星的姿态解耦控制问题。导出了卫星的多体系统动力学方程,并给出了部分线性化的形式。进一步利用反馈线性化方法将非线性耦合系统解耦,然后对线性化的系统模型进行状态反馈解耦和极点配置。数值仿真结果表明,该文所设计的控制方法具有很高的姿态控制精度和稳定度。     

具有确定运动姿态的柔性体的动力学建模

将飞行器在窨的运动看作是已知的,分析了飞行器上的挠性构件对飞行器运动和姿态的影响,利用假设模态,将挠性构件的变形,看作是空间直角坐标轴方向的线元振动所构成的,根据动力学中的Ｋａｎｅ方法,建立了动力学方程,经简化,得到了带帆板结构的平面挠性体对飞行器运动影响的动力学方程,这种方程可通过计算机实现其数值解。     

具有确定运动姿态的柔性体的动力学建模

将飞行器在空间的运动看作是已知的，分析了飞行器上的挠性构件对飞行器运动和姿态的影响，利用假设模态，将挠性构件的变形，看作是空间直角坐标轴方向的线元振动所构成的，根据动力学中的Ｋａｎｅ方法，建立了动力学方程，经简化，得到了带帆板结构的平面挠性体对飞行器运动影响的动力学方程．这种方程可通过计算机实现其数值解     

两类平面并联机构凯恩动力学建模与比较研究

研究了冗余驱动平面4-RRR并联机构与非冗余驱动平面3-RRR并联机构的刚体动力学建模及其性能比较.首先,从运动学角度出发,推导了两种机构的运动学逆解模型.其次,基于Kane方程和多体理论,提出了一种模块化建模方法.该方法简捷、高效,可有效简化动力学建模过程,并可获得结构紧凑的系统动力学模型,对于控制策略的构建极为便利.最后,在MATLAB编程环境下,分别从运动学与动力学性能指标、逆刚体动力学仿真等方面对两种机构进行了比较分析,验证了冗余驱动在规避奇异、提升系统动态性能等方面的有效性,为后续基于模型的控制策略设计奠定了理论基础.     

内燃机多连杆机构的多体动力学分析

对提出的一种多连杆机构内燃机,采用Pro/E 3D软件进行实体建模,运用机械系统动态仿真程序ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合,分别采用柔性体和刚性体两种不同方法对主要杆件进行了多体动力学仿真与对比分析.结果表明,较之刚性体的分析方法,柔性体方法能够获得更准确的仿真分析结果,可以更精确地了解杆件在实际运动过程中的动力学参数和动态行为,从而获得更接近于实际的有限元分析受力边界条件,提高系统仿真精度.     

一种自动迫击炮发射动力学的仿真

该文研究某自动迫击炮发射时的动力学仿真问题。在分析该火炮发射特点的基础上，把火炮系统简化成3个刚体和一个弹性体组成的多体系统，建立了相应的动力学模型。重点考虑后坐部分变质量、多体动力学方程与内弹道方程的耦合等因素。通过数值仿真计算，获得了火炮连发时的运动受力规律，对该类系统的结构设计和实际使用均有参考价值。     

双刚体航天器姿态运动规划的样条逼近方法

双刚体航天器系统在无外力矩作用时,其姿态运动可通过连接双刚体航天器的关节铰进行控制,这种关节铰可由球铰或万向节铰构成．本文利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究了双刚体航天器的三维姿态运动控制问题．分别导出带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器系统三维姿态运动控制模型,并将系统的姿态运动控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题．利用最优控制和样条逼近方法,在控制输入的样条逼近中引入粒子群算法,提出基于样条逼近的最优运动规划数值算法．运动规划的最优控制是光滑的,且初值和终值均为零,通过数值仿真,表明该方法对带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器三维姿态运动规划是有效的．     

基于MATLAB/SimDriveline的某型军用车辆起步过程仿真研究

为了进一步建立准确的车辆起步过程的车辆模型,该文对车辆动力学模型及起步过程仿真进行了研究。该文使用面向对象的模块化建模方法,利用物理系统建模软件MATLAB/SimDriveline将车辆动力传动系统分解为各自独立的具有完整物理意义的子模块。在此基础上建立了发动机、液力变矩器、换挡离合器、地面行驶阻力等子模块数学模型和车辆整车动力学模型,对模型的一档起步过程进行仿真分析。最后得到了一档起步过程中发动机转速、输出转矩和变速箱输出转矩的仿真数据。研究结果表明仿真分析结果与实验结果基本一致,该车辆动力学模型是准确的。     

动态车轮模型动静摩擦算法*

针对传统轮胎模型对低速区轮胎与路面之间摩擦力的描述不精确,无法仿真停车及起步工况,吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室开发了动态车轮模型。该模型将胎体抽象为理想的刚性圆环,胎侧及胎内空气抽象为弹簧阻尼系统并连接轮轴与刚性圆环。基于此模型,研究了刚性环与路面之间动、静摩擦力分离求解的建模方法,并结合LuGre摩擦模型应用E指数函数对静动摩擦过渡过程进行描述。将动态车轮模型编写为C语言建立仿真程序,并嵌入14自由度车辆模型中仿真起步停车工况。仿真结果表明,车辆可以平稳起步并实现完全停车。     

利用七自由度车辆模型估计汽车状态参数

针对汽车主动悬架控制系统中难以测得的侧倾角速率俯仰角速率等状态参数,提出一种利用七自由度车辆模型,并采用滑模观测器估计汽车姿态的方法.提出的方法在未知道路状况的情况下可以降低模型不确定因素的影响.仿真计算与场地实验的结果验证了该方法的有效性,同时也为汽车控制系统的状态参数测量提供了一个可行的低成本策略.     

机载导弹发射动力学建模与虚拟样机仿真

基于导弹在发射导轨上的运动特征,以"捕食者"机载导弹发射系统为物理原形,建立了发射动力学和运动学模型,并应用MSC.ADAMS软件建立导轨发射条件下弹-架系统动力学模型,进行了动力学仿真试验,研究结果表明,理论计算值和仿真结果相符,得到了发射过程中导弹的位置、速度和加速度随时间的变化关系以及导弹与载机分离时对载机位置、速度和加速度的影响规律.     

面向面内刚性环模型的变参数等效路面模型研究

针对重载车辆行驶过程中轮胎受力大、变形大,传统等效路面模型反映轮胎动态特性作用有限的问题,在定参数等效路面模型的基础上建立变参数串联椭圆凸轮模型,考虑轮胎受力情况对椭圆凸轮形状参数的影响。在MATLAB/Simulink中建立基于面内刚性环轮胎模型的1/4车系统仿真模型,分别对路面和椭圆凸轮进行离散化处理,采取循环迭代的方法同时仿真出等效路形与系统动力学特性。仿真结果表明,在低速行驶时两种模型仿真结果一致;在高速行驶条件下利用变参数等效路面模型计算所得等效路形失去对称结构,更加符合真实轮胎越障状况,为精确的面内刚性环轮胎建模提供方法和理论参考。