挠性航天器姿态机动的主动振动控制

研究了挠性航天器姿态机动过程中挠性附件的主动振动控制问题.针对刚性主体上带有挠性梁的航天器,在建立挠性系统动力学模型的基础上,采用滑模变结构控制策略进行挠性航天器的大角度机动控制,为了快速抑制由于刚体运动而激发的弹性振动,在挠性梁上配置压电致动器,并通过速度反馈设计压电致动器的控制律.仿真结果表明,此方法在实现了旋转机动的同时,有效抑制了弹性振动.     

基于遗传算法整定的空间机械臂控制方法

针对空间机械臂关节角度控制时中存在的精度较低、建模误差较大等问题,采用遗传算法对PID参数进行整定的空间机械臂控制算法,可以有效地提高了关节角度控制的精度。仿真结果表明,使用遗传算法PID参数的整定算法,对空间机械臂关节角度具有较好控制性能,并且克服了传统PID调整参数困难的缺点。     

欠驱动关节机械臂位置控制研究

以具有欠驱动关节的水平两自由度机械臂为研究对象,研究当驱动关节达到指定位置后,以幅值和频率可调的驱动关节角速度信号为控制输入量来控制欠驱动关节的位置。用平均法对欠驱动机械臂的拉格朗日动力学模型进行了简化,并基于简化后的模型给出了闭环非线性反馈控制律。仿真结果表明,所设计的闭环非线性反馈控制率能够使任意初始位置的欠驱动关节趋近其指定位置。     

大口径舰炮摆弹机构柔体动力学及 弹药运动误差研究

为提高舰炮自动机机构和弹药运动的控制精度,需要研究自动机柔性动力学问题。首先,利用多体动力学理论,研究弹药摆弹与转弹之间的交接运动误差;然后,根据拉格朗日方程推导了特定浮动坐标系下摆弹臂柔体动力学方程,分别由摆弹臂柔体与刚体动力学模型,分析了柔性摆弹臂的前四阶主振动响应,进一步比较了柔性体振动对于误差的影响。研究表明:在弹簧驱动条件下,柔性摆弹臂在大范围运动的同时包含着高频振动,由动力弹簧输出的摆角包含有振动成分;根据弹性振动引起的(角)位移响应误差,可以确定摆/转接口中摆弹臂摆角、弹药位移与姿态误差裕度,而抑制柔性摆弹臂一阶主振动可以有效减小响应误差。该研究结果可用于摆弹臂结构优化并以此提高摆/转接口的可靠性。     

基于模糊基函数网络的机械臂免模型输出反馈PD控制

针对无速度信息的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种带观测器的机械臂免模型模糊基函数网络输出反馈PD控制。所设计的模糊基函数网络被用来估计关节速度,并同时用来补偿系统的未知不确定。网络的权值及参数调整采用混合算法,且能够在线自适应实时调整,不需要离线学习阶段。所提出的观测器及控制器均不需要任何的机械臂动态模型(包括惯性矩阵逆),并通过引入PD控制使整个方案更易工程实现。基于Lyapunov理论证明了整个闭环系统一致最终有界。两关节机械臂试验结果进一步证明了这种基于观测器的反馈控制算法的有效性。     

挠性航天器变幅值输入成形姿态机动策略

针对变参数挠性航天器的姿态机动问题,在变幅值零振动成形器的基础上,提出了鲁棒性较强的变幅值零振动和零微分成形器设计方法,设计了鲁棒姿态机动策略.该机动策略的控制目标是,将航天器机动到期望状态的同时,消除挠性结构的残余振动.以含转动挠性太阳翼的航天器进行三轴姿态机动为例,进行数值仿真.仿真结果表明,该机动策略对挠性结构频...     

基于小波配点法的空间机械臂关节轨迹规划

针对平面型空间机械臂关节轨迹优化问题,提出一种基于小波配点法的数值算法。该算法在区间样条小波函数及其导数算法的基础上,对状态变量与控制变量在小波配点上作离散化处理,然后将原最优控制问题转化为以小波系数为优化参数的非线性规划问题,利用非线性规划算法求解该问题得到原问题的解。算法可充分利用小波具有非线性逼近的优点,提高计算精度和效率。对典型问题进行数值仿真,结果表明该算法对空间机械臂关节轨迹优化问题是有效的。     

大型柔性起竖臂的有限元建模与分析

针对使用中的振动问题，基于ANSYS软件平台建立某大型柔性起竖臂合理的有限元模型，获得其固有振动特性、刚度和强度等设计数据。分析表明，使用中出现的振动现象是由于外载荷频率接近起竖臂一阶固有频率所致，而起竖臂刚度和强度设计整体合理，但存在局部应力集中和强度设计偏于保守的问题。     

小波理论在大型空间智能结构振动控制中的应用

采用最优控制理论设计智能结构主动振动控制器,针对大型空间智能结构的低频和密频的特性,基于小波尺度函数变换,设计了智能结构的传感器、致动器;最后通过针对某大型空间智能桁架结构的仿真,表明该控制方法是行之有效的。     

大挠性太阳能帆板航天器的姿态控制

提出了一种简单有效的抑制太阳能帆板变形振动的PDA控制方法。其特点主要是在航天工程中常用PD方法的基础上,增加了航天器的刚性姿态加速度反馈,该方法经数值仿真和不同的实验系统证明,对大挠性航天器在姿态机动和位置保持控制时是一种简单可行的振动抑制策略,在大挠性航天器变轨和交会对接工程中具有参考价值。     

柔性机械手加速度反馈抑制振动的机理与稳定性分析

在柔性机械手的控制中,末端加速度反馈是一种抑制振动有效而简便的途径。但直到现在对其中抑制振动和稳定性的机理并不很清楚。本文深入系统地分析了其内在原因,证明其反馈稳定性,并在自行建立的柔性手实验平台上完成了实验证明,得出了几个确定性有实际指导意义的结论     

基于模态分析的挠性接头角刚度测量研究

挠性接头是动力调谐陀螺的关键元件,刚度是其重要指标。针对挠性接头角刚度的测量,提出了一种基于模态分析的动态角刚度测量方法。该方法采用阶跃激励,利用高精度传感器和数据采集卡测量挠性接头的振动并采集数据,然后对采集数据进行数字滤波、FFT变换和频谱细化,计算出挠性接头的动态角刚度,同时相应地求出了角阻尼比系数。该方法解决了长期以来采用静态测试法测量挠性接头角刚度所带来的问题,具有测量精度高、操作方便、测试效率高、重复性好等特点。     

Finite-time tracking control and vibration suppression based on the concept of virtual control force for flexible two-link space robot

The dynamic modeling, finite-time trajectory tracking control and vibration suppression of a flexible two-link space robot are studied. Firstly, the dynamic model of the system is established by combining Lagrange method with assumed mode method. In order to ensure that the base attitude and the joints of space robot can reach the desired positions within a limited time, a non-singular fast terminal sliding mode (NFTSM) controller is designed, which realizes the finite-time convergence of the trajectory tracking errors. Subsequently, for the sake of suppressing the vibrations of flexible links, a hybrid tra-jectory based on the concept of the virtual control force is developed, which can reflect the flexible modes and the trajectory tracking errors simultaneously. By modifying the original control scheme, a NFTSM hybrid controller is proposed. The hybrid control scheme can not only realized attitude stabili-zation and trajectory tracking of joints in finite time, but also provide a new method of vibration sup-pression. The simulation results verify the effectiveness of the designed hybrid control strategy.     

三关节机器人的神经网络补偿自适应控制器设计

三关节机器人广泛用于工业生产、轮式或履带式排爆机器人,为了补偿由于机器人结构参数、作业环境干扰等不确定性因素造成的机器人动力学模型的不确定性,将机器人动力学模型分解为名义模型和误差模型两部分,其误差模型采用RBF神经网络进行补偿,得到其估计信息,神经网络的输出权值根据Lyapunov稳定性理论采用自适应算法进行调整。所设计的神经网络补偿自适应控制器解决了不确定性机器人动力学系统控制器设计的不确定性问题,同时,通过定义Lyapunov函数,证明了控制器能渐近、稳定地跟踪期望轨迹。机器人的3个关节在控制器的作用下,约在5 s时达到期望轨迹,神经网络约在5 s时逼近机器人动力学模型的误差模型,实验结果表明了机器人关节对期望轨迹具有良好的轨迹跟踪性能。     

基于空间采样法的齿轮调相振动信号解调

在对机械设备的齿轮部件进行振动监测时,由于载荷以及转速波动等因素的影响,会引起振动信号的相位调制,使得频谱严重失真.通过对调相现象的理论分析和数值仿真计算,提出了基于空间采样的齿轮振动调相信号的解调方法,结果表明,该方法可以获得有价值的振动信号,从而进行有效的齿轮故障诊断.     

基于柔性基础的双层隔振系统概率灵敏度分析

对基于柔性基础的双层隔振系统的功率流传递特性进行了分析,利用有限元分析软件ANSYS计算了传递到基础的功率流,并用概率灵敏度分析方法研究了功率流对隔振系统给定参数的灵敏度,为双层隔振系统的优化设计奠定了基础.     

俄ПСГ-240型油泵车增速器反求创新设计

油泵车是野战输油管线系统中一项必不可少的主要装备,增速器作为油泵车传动系统的主要总成,从机械结构去认识比较简单。但其振动、噪声机理及异常的表现比较复杂,而俄псГ-240型油泵车增速器在结构设计和功能上有其独特之处。文中对俄псГ-240型油泵车增速器结构及功能进行了分析研究,并提出了一套反求创新设计方案。     

含万向铰偏斜轴系的过渡过程横扭耦合振动特性

为提供船艇推进、火炮、航空动力及传动装置机械设计的理论分析基础,建立了加速度冲击下含万向铰偏斜轴系横扭耦合振动模型,揭示了轴系的过渡过程横扭耦合振动特性。将从动轴视为弯曲刚性、扭转柔性的轴,用投影平面上动态偏斜角表示轴系横向振动,用拉格朗日方程推导了万向铰轴系过渡过程横扭耦合三自由度振动微分方程,结合振动响应仿真给出了加速度和系统参数对轴系过渡过程横扭耦合振动特性的影响规律。结果表明:负载转矩增大和刚度不对称性减小导致耦合振动系统颤振失稳区增大;在超谐共振区内,加速度增大对过渡过程系统振动起稳定作用,转矩、刚度和偏斜角增大导致过渡过程系统振动失稳区域变大。