滚仰式导引头稳定平台动力学建模及驱动力矩计算

为指导滚仰式导引头稳定平台控制系统的设计,结合李群理论,分析了稳定平台运动学描述方法,推导了广义坐标形式的动力学方程.该动力学方程不仅考虑了加速度力矩,而且综合了质量不平衡力矩、框架耦合力矩及弹体运动产生的干扰力矩等非线性力矩.在此基础上分析了导引头跟踪沿光轴切线飞行的目标时的角速度、角加速度参数.最后针对某滚仰式导引头原理样机,数值计算滚转轴的最大驱动力矩为1.828N·m,俯仰轴最大驱动力矩为0.015 6N·m.     

三轴旋转体的动不平衡模型的建立

在分析三轴旋转体的运动学和动力学方程的基础上,建立了旋转机械体的动不平衡模型,得出旋转机械体动不平衡力矩是加速度力矩、哥氏耦合力矩和离心耦合力矩之和的结论。三轴旋转体的动不平衡模型的建立,为消除动旋转机械体不平衡扰动提供了理论依据。     

空间力系平衡方程独立性的讨论

空间力系平衡的充要条件为主矢R和主矩L_0均等于零。对于空间直角坐标系可得到六个独立平衡方程,其中三个为力投影式,三个为力矩式。实际计算时还可采用六个力矩式,或五个力矩式加一个力投影式,或四个力矩式加二个力投影式。要保证这三组平衡方程的独立性,必须加上一些限制条件。文献[1]运用矩阵理论阐述了保证空间力系平衡方程独立性的限制条件。我们认为,还可以更简单地通过平衡方程的线性无关来讨论平衡方程的独立性。为此,本文引进由力矩轴方向余弦以及沿力矩轴作用单位力的力矩系数所组成的行列式,来分析空间力系平衡方程独立性的限制条件。     

新型无摆动双机驱动振动机自同步理论

研究了一种新型无摆动双机驱动振动机的自同步运动条件和自同步运动稳定性条件.该振动机由内、外两个质体组成,两偏心转子的旋转中心与内质体质心在同一条竖直轴上,偏心转子的惯性力对该轴的力矩为零,从而消除了该振动机的摆动.利用拉格朗日方程建立了振动机的运动微分方程,并利用平均小参数法得到了偏心转子的无量纲耦合方程;由偏心转子耦合方程零解存在条件得到了振动机实现自同步运动条件,并根据Routh-Hurwitz判据得到振动机同步运行的稳定性条件.数值仿真验证了上述理论的正确性.     

气体阻尼球形转子静不平衡解析计算

静压气浮偏心球形转子作气体阻尼下摆动,求解球形转子有阻尼摆动微分运动方程,获得有阻尼下转子摆动周期与质心偏心距之间的解析计算公式。最后,通过算例对无气体阻尼和有气体阻尼两种算法作了对比分析。     

气体阻尼球形转子静不平衡解析计算

静压气浮偏心球形转子作气体阻尼下摆动,求解球形转子有阻尼摆动微分运动方程,获得有阻尼下转子摆动周期与质心偏心距之间的解析计算公式。最后,通过算例对无气体阻尼和有气体阻尼两种算法作了对比分析。     

惯性平台不平衡力矩测试方法及补偿控制

为了消除惯性平台在导弹飞行过程中受到的不平衡力矩对其稳定性和跟踪精度的影响,提出了惯性平台不平衡力矩的测试和补偿方法.在得出平台内外框架静平衡条件的基础上,采用多个称重传感器对内外框架进行测试,得到每个框架不平衡力矩值,从而推导出在弹体运动的动态环境下内外框不平衡力矩的算式.根据不平衡力矩测试结果和算式,建立了基于不平衡力矩补偿的惯性平台内框控制模型.通过MATLAB/Adams对该模型进行联合仿真,结果表明了该补偿方法的有效性.     

三轴姿态控制仿真系统快速自动精确调平方法研究及仿真

基于三轴气浮转台的航天器姿态控制仿真系统在进行地面实验时,往往会受到由于重心与气浮球轴承球心不重合带来的重力干扰力矩的影响,降低仿真实验结果的可信度。该文针对现有调平手段用时长、精度低的问题,提出了一种可以快速自动精调平的方法,该方法利用仿真系统实验的稳态阶段过程动态变化小的特点,可以精确地估计并补偿重力干扰力矩,可为航天器姿态控制地面全物理仿真实验提供近似零干扰力矩的仿真环境。建立了重力干扰力矩的数学模型和基于动量执行机构控制的地面全物理仿真系统的动态系统数学模型,设计了系统稳态控制阶段干扰力矩观测器和补偿方法,介绍了自动调平的硬件机构。最后通过实际仿真实验证明了该方法的有效性。实验结果表明,这种自动调平方法可快速将由重力引起的10mNm量级干扰力矩减小到1mNm以内,满足航天器姿态控制地面仿真的需要。     

电控箱粘弹性环状隔振器偏心阻尼特性研究

为了更精确地分析不同工况下,偏心对装配有多层环状隔振器的悬臂掘进机电控箱减振效果的影响,在考虑电控箱因为质量分布不均发生偏心的情况下,利用拉格朗日方程建立电控箱有偏心和外载情况下的运动微分方程,采用精细积分法对方程进行精确求解,并通过Simulink对向左横扫及钻进两种不同的工况下电控箱的振动情况进行仿真。结果表明:在掘进机向左横扫或钻进工况下,当电控箱的偏心距e_x从0 m增大到0. 10 m时,电控箱z向的振动加速度增幅81. 11%,绕x轴的振动角加速度增幅73. 73%;当电控箱的偏心距e_y从0 m增大到0. 10 m时,电控箱z向的振动加速度增幅 117. 34%,绕x轴的振动角加速度增幅 102. 68%.在向左横扫及钻进工况,偏心距e_y对电控箱振动加速度的影响要更加明显。     

气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响

为研究气体稀薄效应对微机电系统(MEMS)气体轴承-转子系统不平衡响应的影响,给出了MEMS气体轴承-转子系统运动方程和MEMS气体轴承的雷诺方程;利用双向隐式差分算法,给出了修正雷诺方程的详细数值求解过程;将转子运动方程与雷诺方程相结合,采用4阶龙格-库塔方法计算分析了气体稀薄效应对气体轴承-转子系统不平衡响应的影响。研究结果显示,考虑气体稀薄效应后,当质量偏心距较大时,MEMS气体轴承-转子系统的失稳轴颈转速较大,表明合适的偏心质量有助于改善系统的稳定性;在相同的质量偏心距下,考虑气体稀薄效应时气体轴承-转子系统在较低轴颈转速处出现峰值,表明此时不平衡偏心质量对气体轴承-转子系统运动的影响增大。     

精密直线电机气浮轴承参数辨识

基于精密直线电机气浮轴承支撑的结构特点,针对气浮轴承动力学参数辨识问题,利用有限元方法建立了该结构系统的有限元模型,运用理论模态分析与实验模态分析相结合的方法,对该结构的气浮轴承的参数进行了辨识验证,得到了精密直线电机气浮轴承的动力学参数.仿真结果与实验结果相符,证明该方法有效,为该系统进行动力学优化分析提供了基础.     

高速平缝机的振动及噪声控制

提出了一种应用优化平衡对高速平缝机振动及噪声控制的方法,在动态测试的基础上,利用功率密度谱分析,正确诊断出高速平缝机振动及噪声源;采用优化计算技术,调整构件的质量分布,实现机构及机构系统的惯性力和惯性力矩的最佳平衡,最终达到减振降噪的目的.     

质量特性测试平台负载作用下的干扰力矩

针对负载作用下质量特性测试平台弹性变形引起干扰力矩的问题,研究浮起平台负载作用下产生干扰力矩的规律。根据弹性力学薄板弯曲理论,推导出在负载作用下有限元单元质心位移公式及结构整体质心弹性位移公式,给出浮起平台的干扰力矩公式,计算质量特性测试平台在测量过程中质心的弹性位移和由此产生的干扰力矩。研究结果表明:平台变形引起的干扰力矩为偏航角ψ的函数,幅值为平台自身重力和质心位移的乘积。分析结果为测试平台的结构设计和测试精度的提高提供了依据。     

YS—I并联机器人的运动分析

本文根据YS-I并联机器人的结构特点,在速度和加速度分析过程中,以上平台虎克铰中心作为研究的关键点,首先通过对位置反解显式直接求导建立该关键点与液压缸之间的关系,然后通过矢量运算得到液压缸输入与夹持器输出之间的一、二阶影响系数矩阵.在影响系数的推导过程中避免了与上平台转动参数发生联系,所导出的一、二阶影响系数矩阵只与液压缸的单位矢量和夹持器中心到上平台虎克铰中心的位置矢量有关,使加速度求解的方法大为简化.     

抛物阱中束缚极化子的结合能

采用体纵光学(LO)声子近似,利用改进的LLP方法,对两次幺正变换处理电子?LO声子相互作用和施主离子?LO声子相互作用进行了研究.用第一次幺正变换求出极化势;用第二次幺正变换可计算出无限深抛物量子阱中束缚极化子的结合能.结果表明,在阱中心极化势对极化子能量的贡献较大.阱宽较小时,束缚极化子的结合能随阱宽L的增大而急剧减小;阱宽较大时,能量减小缓慢趋近于体材料的三维值.     

区间有理Bézier曲线的降多阶逼近

通过分析有理多项式的约束不等式,把区间有理Bézier曲线的降阶转化为多项式的保上界降阶逼近问题,得到两种降阶算法:拟线性规划法和拟最优逼近法。前者可一次降多阶,后者可一次降一阶或降二阶且具有显式的计算公式。给出了两种算法降一阶时的误差上界估计。数值实例验证了两种算法的有效性。     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

在非齐次边界条件下求解均匀弦的振动问题

该文采用两种设特解的方法求解非齐次边界条件下均匀弦的振动问题,并用傅立叶级数展开法对两种方法的结果给予了比较,两种方法所得结果是一致的,但后一种方法的求解更简便。     

静电陀螺寻北仪的力学原理

静电陀螺仪是当今世界上精度最高的陀螺仪,研制静电陀螺寻北仪是为了寻求高精度的方位测量仪器。采用静电陀螺仪组成寻北仪可采用以下两种方式：力反馈方式和自由陀螺方式。前者水平方向包含两个力反馈回路,通过测量反馈回路电流得出方位角。后者陀螺自由转动数分钟,通过测量静电陀螺水平轴偏角得出方位角。该文讨论了力反馈方式和自由陀螺方式静电陀螺寻北仪力学原理,其中包括两种方式下坐标变换及获得方位角的算法推导,并得出结论。     

基于单流道瞬态仿真的旋转流体机械伪集总叶片法研究

针对旋转流体机械的全流道模型仿真方法成本高,且网格质量难以保证的问题,提出了一种基于单流道瞬态仿真模型的伪集总叶片法来计算叶轮转矩和分析变矩器的叶轮交互效应及其内部流场特性.建立了D400型液力变矩器的三维瞬态单流道仿真模型,提出基于PLSM来计算叶片和叶轮的时域转矩,并以此进一步分析变矩器的叶轮交互效应及其对液力变矩器性能的影响.研究结果表明:该方法得到的泵轮,涡轮和导轮的转矩结果与实验结果最大误差不超过11.1%,原始特性的误差小于4.37%,性能特性与理论及实验结果一致;该方法有效可靠,可在保持精度的同时降低计算成本.