空间引力波探测无拖曳技术现状与趋势

航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。     

主动悬架系统中作动器模型的建立及性能分析

主动悬架系统通过液压装置产生的作用力,改善汽车的行驶平顺性和行驶安全性(通过性),在设计实车主动悬架系统的工作中,考虑到主动悬架液压系统的动态特性会影响作用力的变化过程,首先对主动悬架系统作动器的工作状态进行分析,建立主动悬架系统的数学模型,并对它们的动态特性进行计算和分析,为主动悬架控制系统的合理设计提供理论基础.     

阀门电动装置智能速度控制器研究与仿真

针对阀门电动装置难以实现阀门快速准确定位和柔性关断的问题,采用位置和速度双闭环调节控制方法,通过参数自调节控制策略,设计了基于模糊PID控制原理 的智能速度控制器.仿真结果表明,智能速度控制器可以实现阀门变速调节、快速准确定位和柔性关断.     

基于逐步后退法的车辆半侧液压主动悬挂最优控制设计与仿真

建立了充分考虑液压装置动力学特性的车辆半侧非线性主动悬挂模型,并提出了线性二次型最优控制与非线性逐步后退法相结合的内外环控制方案。首先根据目标需求在外环设计二次型指标下的最优控制器;然后在内环利用逐步后退法处理因液压装置引入的非线性项。仿真结果表明,使用该设计方案的主动悬挂可以获得比被动悬挂优越的车辆性能。     

基于一元线性回归分析的舵机故障诊断算法

针对舵机的卡死、松浮和输出偏差等故障采用基于模型的方法检测.故障诊断分两步进行,首先采用等价空间法来检测是否发生故障,在检测到故障的基础上引入一元线性回归分析对故障的性质和程度进行估计,并给出了根据舵机输入输出特性选取估计参数的方法.仿真结果表明,所采用故障诊断算法的实时性、准确性较好,具有一定的工程实用价值.     

磁致伸缩作动器的设计与性能分析

在分析超磁致伸缩材料特性的基础上设计了一种微位移作动器.通过有限元分析,对作动器的结构进行优化,得到均匀的偏置磁场和激励磁场;设计了预压力加载结构和强制冷却结构.对该作动器的动、静态性能进行了测试,结果表明:作动器基本上工作在线性区域内,其位移伸缩量大,低频动态性能较好,高频谐波分量影响较小,相位延迟较小,同时也证明了对作动器的磁场分析和结构优化是正确的.     

压电执行器 NLDDS及神经网络非线性建模与控制

本文采用非线性动态数据系统(NLDDS)建模方法和非线性递推最小二乘算法,对具有迟滞非线性特性的压电陶瓷微进给执行器的动态特征进行了建模、预报与控制,并且用人工神经网络对该类系统的建模与控制进行仿真。结果证明上述方法在一定程度上是可行的和有效的。     

扑翼UUV前肢驱动机构设计

通过对海龟前肢运动特点的分析和研究,对扑翼进行受力分析,充分利用惯性与流体力的作用,基于Unigraphics软件,实现前肢扑翼驱动机构的虚拟样机设计,简述此机构的周期运动过程,通过计算与仿真得出其粗略的推进力曲线及驱动电机参数,验证了机构的合理性。     

基于杂草算法的超磁致伸缩作动器耦合模型识别

考虑磁滞损耗、动态应力等因素的超磁致伸缩作动器磁滞模型可有效揭示电-磁-机-热多场耦合效应,但准确识别其非线性模型往往存在较大困难。智能杂草算法具有激烈的竞争机制和较强的搜索能力,可用于解决作动器多目标物理参数辨识问题。传统算法的种子数量以线性方式产生且分布方差与适应度缺乏联系,极大地影响了算法收敛速度和模型识别精度。为此,提出一种非线性繁殖和分布的混合改进杂草算法,并将其应用于超磁致伸缩作动器模型识别。实验表明:改进算法具有较强的噪声抑制能力,能精确辨识含有噪声扰动的作动器磁滞非线性模型物理参数;模型预测值和实验数据误差较小,所识别参数可使磁滞非线性模型较为全面地描述作动器多场耦合机理和动态特性。     

基于输出饱和条件下磁浮列车悬浮控制参数优化

低速磁浮列车利用电磁吸力支撑车体,相比轮轨列车具有噪音小、转弯半径小、爬坡能力强等优点。研究控制器输出饱和条件下悬浮系统的稳定性问题,可以避免由于电网电压约束而可能出现的失稳现象,提高了系统运行的可靠性。基于磁浮列车单点悬浮模型,使用电流-位置双环设计方法设计得到可稳定悬浮的控制算法。由于磁浮列车悬浮控制器的输出饱和环节,进一步提出了一种基于搜索极大椭球的控制参数优化方法,在不改变控制算法设计的前提下实现了参数优化。通过仿真和试验均验证了优化后的控制效果,有效指导了实际系统的工程调试。