面对称旋转导弹刚体弹道模型

为了计算面对称旋转导弹的刚体弹道,根据面对称旋转导弹的特点,建立了其刚体弹道模型,定义了模型中的坐标系并给出了各个坐标系之间的转换关系,在此基础上得出了角度的计算公式,分析了风对旋转导弹运动的影响,在弹体坐标系下计算了气动力和气动力矩,解决了面对称旋转导弹弹道精确计算问题。     

旋转舱体抛罩对其姿态影响的分析

航天器在外罩分离过程中,外罩与航天器本体之间存在相互作用力,会对航天器本体的运动状态产生影响。为探究外罩弹性分离对航天器本体的的影响规律,基于多体动力学理论使用欧拉参数描述刚体姿态,考虑分离时刚体间的相互作用,引入拉格朗日乘子得到含约束方程的多刚体动力学模型。最后,针对建立的动力学模型,采用广义α算法对方程进行时间积分求解,并针对不同工况给出了相应的计算结果。结果表明,在不同初始条件下分离后舱体后续的旋转状态按一定规律变化。     

采用单位四元数的旋转约束RRT路径规划

针对船舶虚拟原型设计时装配拆卸路径规划中的旋转约束问题,提出了一种基于快速随机探索树的旋转约束路径规划算法。该算法首先针对三维空间中的旋转提出了一种新的单位四元组随机采样函数,然后将单位四元数内积引入到C空间距离度量函数中,对路径中的旋转变化量进行控制。实验证明:该算法能够对刚体的旋转范围进行有效控制,同时还降低了运动过程中的旋转变化量。     

非正交转轴刚体姿态控制

针对非正交转轴二自由度旋转支架的刚体姿态控制问题,应用四元数方法,讨论了非正交转轴非正交参数的辩识方法,给出了姿态控制信号与姿态四元数参数之间的关系和一种具有全局指数渐进稳定性的四元数参数姿态控制方法。     

散度、旋度和梯度在共同模式上的统一定义及其在一般坐标系中的应用

本文在推广的散度定理的基础上给出了散度、旋度和梯度与坐标无关的统一定义。着重在一般曲线坐标系中利用以三对坐标面为包容面的微元体为共同模式,把散度、旋度和梯度统一表示为某一微分量的极限值,从而直接导出了张量分析中这三种量的熟知的表达式。     

飘浮式空间机器人路径规划的全局最优解析解

本文根据刚体螺旋运动的特点,利用旋转矩阵构造出评价载体姿态变化的目标函数;采用Ｖａｆａ等人的“虚机械臂”模型简化计算;利用动量矩守恒的假设条件及完成抓取固定目标时的几何位形关系,得到微分约束和边界约束。提出机械臂“周期运动”寻优法,从而得到全局优化的近似解析解。     

目标进动的雷达特征分析

在采用刚体姿态动力学对锥体目标进动进行理论分析的基础上,针对锥体目标上存在和不存在随目标旋转的散射结构的情况,对锥体目标进动时的雷达目标特征的周期性进行了讨论,建立了锥体目标进动时的雷达回波模型,通过仿真数据提取目标空间进动和自旋参数,验证了模型的正确性。     

基于零动态设计原理的刚体姿态控制

采用四元数,古典的Rodrigues参数和修改的Rodrigues参数来描述刚体旋转运动.基于微分几何中的零动态设计原理,首先构造一个输出映射,使系统具有相对阶{1,…,1}且零动态渐近稳定.然后求出一类反馈控制器,使得系统部分线性化为一指数稳定的线性方程.仿真结果表明,所求控制器能使闭环系统稳定.     

多刚体系统计算机代数动力学建模研究

本文研究了复杂多刚体系统的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ建模方法，以Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ数学软件为基础，完成了多刚体动力学系统的计算机建模、推导与仿真。     

齐次坐标形式的刚体动力学方程及其应用

本文采用齐次坐标运用高斯原理,导出刚体一般运动的微分方程,并将其应用于刚体的定点运动和平面运动中,得到的结果与用牛顿—欧拉法推导的结果相同。同时通过实例说明了应用这种方法处理刚体动力学问题具有程序化的优点。     

四元数在火控中的应用

介绍了四元数的定义、代数运算、三角形式和指数形式以及球面表示形式;综述了四元数在刚体姿态控制,计算机三维图像旋转,彩色图像处理和信号处理分析等实际应用中表示的物理含义,着重探讨了四元数理论在火控领域中应用方法,并对比传统欧拉角火控模型,分析了应用四元数火控模型的优点。最后从理论上得出,四元数理论方法在常规兵器火控系统有广阔的应用前景。     

带有大质量刚体圆锥壳的自由振动分析

本文针对壳体带有大质量刚体的特点,用有限元离散方法,导出了在不同周向波数下壳元节圆位移与刚体质心位移及转角之间的关系式,并将结果与实际运动进行对比分析,论证了结论的正确性。为带有大质量刚体的壳体结构的动力分析提供了理论依据。     

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.     

平流层飞艇气动特性相似缩比分析与风洞试验

阐述了平流层飞艇气动特性天地相似缩比分析设计方法,给出了刚体模型与柔性体模型完成风洞试验需满足的相似准则数,并指导完成两类缩比模型研制及风洞试验。通过对两类缩比模型风洞试验数据的分析,发现平流层飞艇不同充气内压下气动特性规律基本一致,但较刚体模型有明显的差异;柔性特征下的气动阻力系数明显高于刚体,在零攻角状态下甚至高出一倍,引发滚转气动力矩特性出现稳定与发散的本质变化。这对平流层飞艇特别是低压保形下的柔性气动特性评估,克服现有采用刚体气动特性数据或工程估算方法进行“动阻平衡”飞艇总体设计存在较大偏差的弊端,具有重要工程应用价值。     

高架索的多体动力学模型

针对目前海上补给装备研制中尚无可用的高架索模型的现状,从多体动力学角度入手,研究了绳索多体系统动力学模型的建立方法,将绳索均匀划分为若干刚体单元,各单元之间采用球铰连接。用该方法建立了绳索的多刚体系统动力学模型,并在此基础上,应用仿真软件 ADAMS 对海上横向干货补给过程进行仿真计算。结果表明：海上补给高架索多刚体系统动力学模型完全可以模拟实际的高架索,且仿真计算结果与高架索力学振动模型的计算结果相比更贴近实际情况。     

新型舵机结构运动分析与仿真

根据旋转弹弹道修正要求,提出一种基于4R空间机构的电动舵机结构,建立了理论分析模型,以空间机构学运动分析为基础,推导了机构输入、输出转角关系,绘制了理论分析转角曲线,建立机构三维模型,通过多刚体及刚柔耦合仿真验证分析了舵机转角关系和运动副受力情况,研究了该结构的可行性。计算分析结果表明,该舵机具有结构简单,动作可靠的优点,能满足舵机控制的转角精度和响应频率要求,适用于简易制导弹药。     

海上补给高架索刚柔混合动力学模型

在已有的多刚体动力学模型的基础上,对钢索单元之间的球铰进行柔性化,建立了高架索刚柔混合体动力学模型;采用嵌入多体动力学仿真软件ADAMS对海上横向干货补给过程进行了仿真计算,并与高架索多刚体动力学模型的仿真结果进行了比较分析。结果表明:海上补给高架索刚柔混合体模型与现有的高架索动力学模型相比,在反映高架索的动力学特性方面更加趋于实际,可以直接应用在工程实践中。     

线性弹道模型建立与仿真

对6自由度刚体弹道模型进行了线性化,得到了线性弹道方程组。求解线性弹道方程组得到其解析解,并给出详细求解过程。以6自由度刚体弹道模型为基准,在不同射角条件下用6自由度刚体弹道模型和线性弹道模型进行了弹道仿真。仿真结果表明:该线性弹道模型能满足工程精度要求,它模型简单,弹道计算方便快速,在弹道滤波处理中可作为卡尔曼滤波模型,也可作为弹道快速模型用于简易制导弹箭预测控制系统设计。     

自然风对旋转弹丸外弹道性能影响的仿真研究

为研究自然风对旋转弹丸外弹道性能的影响,基于坐标变换理论考虑了地球曲率变化对刚体弹道模型的作用,分析了自然风对各气动力和气动力矩的影响,建立了非标准条件下的刚体外弹道模型。应用该模型对某105mm榴弹不同风速、风向下的外弹道过程进行仿真,结果表明,自然风对飞行弹丸的攻角姿态有较大影响,进而影响弹丸的射程和方向偏移量;自然风对弹丸攻角姿态的影响在弹丸飞行的初始阶段风速大小起主要作用,而在弹丸飞行的中间阶段则是风矢方向起主要作用。     

一种基于点迹的刚体目标运动仿真方法

提出了一种基于点迹数据的六自由度刚体目标机动仿真方法。该方法在点迹数据的基础上,采用三次样条插值算法逼近目标航迹,据此求取偏航角,从而减少了由采样导致的误差;然后结合刚体目标运动特性,分别计算目标的横滚角和俯仰角;在此基础上引入机动调节参数,对目标的机动级别做出适当的调整。仿真表明,该方法简化了目标姿态角获取方法,能够较真实地再现各类刚体目标在空间的六自由度机动。