基于对偶四元数的航天器六自由度相对运动输入有界控制

利用对偶四元数的理论来分析航天器六自由度的相对运动,设计了一种考虑输入有界的姿轨一体化控制器。在介绍对偶数和对偶四元数的基础上推导六自由度相对运动的姿轨耦合模型;利用双曲正切函数绝对值小于1的特性来显式地构造有界控制器,分别设计两个相互耦合的自适应调节律来动态地改变控制器的输出,并基于李雅普诺夫稳定性理论严格证明了闭环系统的全局渐近稳定性;利用数学仿真实验来验证该控制器和控制力满足给定的约束条件,能够实现航天器六自由度相对运动的精确稳定控制,并且对模型参数不确定性和外界扰动具有鲁棒性。与其他方法相比,由该控制器计算得到的控制力矩器的收敛速度更快,输出的控制力矩和控制力的最大幅值更小,且消耗的能量也更少。     

运用统计能量分析法解决高频声振问题的研究

为了得出统计能量分析法的适用范围和成功应用的关键因素,应用模态理论对系统的输入功率和耦合损耗因子进行了研究,挖掘了统计能量分析法中“统计”的更深层次的含义.通过对统计能量分析法原理的分析,提出增大系统的特征尺寸和系统阻尼、增大分析带宽和采用宽带激励均可提高统计能量分析的精度.     

降落伞充气过程中“瓶颈”效应

以大型伞或特大型伞为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)流固耦合方法模拟某载人飞船主伞(环帆伞)在无限质量情况下的充气展开过程。计算获得了充气过程中,伞衣外形和流场之间的动态关系,数值模拟出非对称充气、伞顶甩打等不良充气现象,提出了充气过程存在"瓶颈"效应,通过大量的实物试验验证该效应的存在。通过结果分析发现"瓶颈"效应实质是由于伞衣面积大,伞衣结构复杂或开伞速度过大导致气团进入伞体受阻造成的,但其产生的具体必要条件尚有待进一步研究。结论对了解降落伞工作机理,防止开伞失效有重要意义。     

热推力器层板换热芯流固耦合传热与流动仿真

热推进技术采用小分子量气体作为推进剂可以获取较高的比冲,是具有巨大应用前景的空间推进技术,而提高热推力器换热芯换热效率是目前亟待解决的问题。本文设计了基于层板结构的换热芯,结合层板结构的传热特点与流固耦合传热理论,对层板换热芯传热和工质流动进行了模拟计算。根据耦合传热理论,将层板与工质的导热简化为系统内部边界条件,通过仿真计算得到了层板流固耦合温度场和流场分布特性,工质可以被加热至2300K以上,验证了层板结构用于热推力器换热芯的有效性。     

基于耦合联动机制系统的大战略与子战略集群的战略对接与统合运作思路

集团公司大战略与下属成员单位子战略实现无缝对接,不仅是一个需要从战略层面思考的问题,而且还是一个亟待研究解决的专业技术性课题。本文试图从耦合联动的角度来考察整个战略运行体系,并提出在大战略运行体系平台中构建一个基于二维复合型网络空间的大战略与子战略的战略对接耦合联动机制系统的理论图景及架构,力图将子战略纳入到大战略体系运行的战略轨道之中,以大战略所预期塑造的轨迹统合子战略向着预置的战略方向演进。     

射频前端强电磁脉冲前门耦合研究

针对强电磁脉冲能量经天线进入射频前端的威胁,给出强电磁脉冲环境的评估方法,通过分析天线-射频前端工作原理,提出全频带脉冲耦合能量的理论计算公式.并以中馈天线-短波电台为例,用电磁仿真软件CST实现了天线仿真与前端电路仿真的有机连接,得出前门耦合数据及其影响因素,此仿真方案也为更深入分析耦合效应、验证防护技术提供了良好平台.最后根据仿真为前门防护提出若干意见.     

壳间声桥刚度对双层圆柱壳声振耦合特性的影响

考虑实肋板的面内振动,建立了通过声桥耦合的双层圆柱壳声振模型,计算了双层圆柱壳在不同壳间连接刚度下的振声性能,分析了壳间声桥刚度对双层壳声振耦合特性的影响,得出了声桥耦合特性的主要控制频带.结果表明:壳间声桥刚度直接影响双层壳耦合方式;当实肋板刚度较大时,在低频,水层的耦合作用表现略强,在较高的频率范围,实肋板的耦合作用要大得多;当实肋板刚度较小,尤其是接近壳间流体的等效刚度时,壳间流体耦合作用较强,是主要的声传递通道,壳体辐射声功率较小,对减振降噪有利.在保证壳体刚度的情况下,尽量减小壳间连接刚度可有效降低壳体辐射噪声.     

电磁发射装置电-磁-热场分布的分析与仿真

为探讨电磁发射过程中出现的热烧蚀现象,构建了电磁发射及电接触层接触电阻的模型,推导出电-磁-热场耦合方程,采用有限元数值计算方法得到了在脉冲电流激励下,轨道和电枢间电流密度、磁感应强度及温度的分布图。计算过程表明:电磁发射过程实际是电-磁-热场的耦合过程,接触电阻是造成电磁发射热损耗的主要原因之一,接触电阻使得轨道和电枢接触表面区域的电流密度极大,容易造成轨道材料的烧蚀。     

一种基于NASTRAN无限元技术的导管声学计算方法

为了更好地研究水下导管声学问题,提出了一种基于NASTRAN无限元技术的导管声学计算方法。该方法可用于任意多连通域问题的声场预报,适应任意复杂的导管截面和形状,并能考虑导管壁的弹性振动。对该方法进行了数值验证,并研究了无限元计算参数的设置,结果表明:径向插值阶数对计算结果的影响很大,而无限元边界位置和形状对结果的影响较小。采用该方法研究了管壁振动对空气中和水下导管声场的影响,结果表明:空气中导管可以不考虑管壁的流固耦合振动,而水下必须考虑。     

太阳能电池阵跟踪驱动过程扰振特性分析

太阳能电池阵对日跟踪驱动过程所产生的扰动是限制高精度航天器技术指标提高的主要因素之一。为获取驱动扰动的规律性特征,本文将太阳能电池阵及其驱动装置考虑为相互耦合的整体系统,从主要驱动环节出发建立其机电一体化扰振分析模型和Simulink动力学仿真模块,通过试验算例验证模型正确性,并分析了电池阵刚柔耦合和质心偏置等因素对扰振特性的影响。结果表明:转速波动将激起电池阵低阶扭振模态,扰动频谱具有步进电动机驱动和柔性结构振动的频率特性,但扭振扰动对刚体运动规律影响很小;质心偏置会引起电池阵平动与转动耦合的空间振动,激扰面外弯曲振型,改变扰振频率分布和放大扰振分量幅值。