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。     

康特洛维奇的数值方法在矩形薄板横向弯曲振动中的应用

本文提出的解决矩形薄板弯曲振动问题的康特洛维奇的数值方法,大大减少了所需要的计算机内存。通过算例表明它具有比较高的计算精度和计算速度,是一种有前途的计算方法。     

有限质量降落伞充气动力学数值模拟

为研究空投任务中降落伞有限质量充气过程的动力学行为,基于罚函数耦合方法和网格自适应技术分析了降落伞柔性结构与周围不可压缩流场的流固耦合特性。数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化,获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数;对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响;通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明,该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性,仿真结果与试验结果相符。     

气动弹性影响下高超声速飞行器动力学建模与分析

高超声速飞行器通常采用轻质材料和细长升力体设计,导致受控刚体运动频率与结构振动频率趋于接近,给飞行器制导控制系统设计带来了巨大挑战。基于假设模态下建立了考虑变截面效应的高超声速飞行器自由梁结构动力学模型,对比了横截面梁和变截面梁模态振型和频率;考虑变截面效应后,振型变化较大,同时二、三阶模态频率均变小。给出了耦合气动弹性和飞行动力学的高超声速飞行器运动方程。在典型工况下,对比分析了刚体、常截面梁和变截面梁高超声速飞行器的平衡和动态特征,结果说明:变截面梁在平衡状态下附加攻角更大,系统在平衡点处开环不稳定性更大,同时非最小相位行为基本不变。     

基于路径规划的敏捷卫星姿态机动反馈控制方法

为了避免奇异状态,单框架控制力矩陀螺(SGCMG)操纵律要求框架角进行快速转动,需要消耗较多的能量,并会对SGCMG和卫星系统带来一系列潜在危害。针对该问题,提出基于路径规划和反馈控制相结合的姿态机动控制方法。根据固定时间姿态机动的任务需求,以能量为优化指标,采用伪谱法优化机动路径并回避奇异状态;将最优控制量作为参考数输入,并利用基于系统限制状态的反馈控制方法消除不确定性和扰动的影响。反馈控制基于名义输入进行数值积分得到的预测状态量,并与期望终端状态比较形成控制误差信号。该方法将卫星和SGCMG作为整体规划姿态运动,能够有效避免奇异状态。结合工程实际,在闭环控制仿真中考虑了卫星角速度和SGCMG框架角的初始偏差。仿真结果表明:本文算法能够有限避免奇异状态,且能消除初始姿态角速度和框架角不确定的影响。     

解非线性振动问题的摄动谐波平衡法

本文在谐波平衡法的基础上,引进摄动的思想,得出了用解析法解非线性振动问题的一个新的有效方法——摄动谐波平衡法。该方法无需对解的形式及谐波系数的量级预先有所了解,这是谐波平衡法所不能比拟的。另外,该方法使非线性振动问题的求解过程变得简单,只涉及解线性代数方程的运算,不必求解微分方程,这又比Lindstedt-Poincare方法、多尺度方法优越。     

多体结构连接部件的有限单元模型

针对多体结构中连接部位带来的运动不连续问题 ,提出了将连接部件不作节点处理而作单元看待的设想。从力学基本原理出发推导了单元的刚度矩阵与阻尼矩阵 ,并由拉格朗日方程推导了这种单元的平衡方程     

轻薄飞行舱结构的隔声模型与分析计算

对轻薄飞行舱结构的噪声隔离问题,提出了针对外形和构造较复杂的轻薄飞行舱结构的隔声模型和分析方法,并与模拟舱的隔声测量进行了比较,结果表明本文提出的隔声分析方法与计算模型是正确可行的,计算结果可作为评估飞行舱结构在隔声要求方面的依据     

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。