逆系统方法在刚体动力学中的应用：研究带2个陀螺的刚体运动 …

在刚体动力学中,微分几何方法有效地解决了非线性控制问题,但使用过程中计算繁琐,本文将逆系统方法应用于刚体动力学中,运用非线性控制的逆系统方法设计刚体Ｅｕｌｅｒ动力学方程的控制器,通过对２个陀螺转动的控制,实现对刚体转动的渐进跟踪。     

刚体转动渐进跟踪控制的逆系统方法

逆系统方法是以非线性控制为目的,以直接分析为途径,以动态系统的逆概念为核心。该文将逆系统方法应用于刚体动力学中,运用非线性控制的逆系统方法设计Euler动力学方程的控制器,通过对一个陀螺的外力矩进行实施控制,使刚体在动坐标系下的角速度稳定跟踪指令,来实现对刚体转动的渐进跟踪控制。     

应用动力学理论解决刚体平面平行运动问题

以动力学理论为依据研究了刚体的平面平行运动问题,归纳了解决问题的两种通常方法,并且又拓展出两种新方法,即应用刚体对任意点的动量矩定理求解的方法和应用刚体对空间瞬心的转动方程求解的方法.     

含有被动关节的平面双刚体非完整运动规划

研究含有被动关节的平面双刚体的运动规划问题.该系统的动力学约束是二阶非完整的,通过给定其中一个刚体的加速度输入,并假设被动关节安装在刚体撞击中心处,系统可以产生两种不同形式的绕撞击中心的转动.从而建立一种开环运动规划方法,实现系统从一种初始状态到另一种目标状态的运动规划.仿真试验验证了该方法的有效性与可行性.     

刚体-附件耦合系统热-动力学稳定性分析

根据卫星的结构特点将之简化为刚体-附件耦合系统.在突加热流作用下,该系统存在两重耦合影响：附件结构的非线性瞬态温度场与舱体刚体转动和附件结构变形之间的相互耦合影响;卫星舱体刚体运动和附件振动之间的相互耦合影响,因此该系统具有高度非线性.针对该耦合系统,以有限元法为研究手段,分析了系统的热诱发振动响应和运动稳定性问题,发展了一套高效、可靠和实用的分析方法.所提出方法的可靠性得到了简单系统理论解的验证,可为卫星系统的设计提供有益的参考.     

分析力学基本微分原理在刚体系统动力学中的应用

本文试图把分析力学中已经发展成熟的基本方法应用于刚体系统动力学的研究。首先给出三类空间(坐标空间,速度空间和加速度空间)中刚体虚位移的定义,在此基础上,把分析力学的三个基本微分原理(D'Alembert—Lagrange原理,Bertrand—Jourdain原理和Gauss原理推广到适用于刚体系统、对有非线性非完整约束的刚体系统,应用Bertand—Jourdain原理推广了Wittenburg方程。应用Gauss原理,推导出有二阶非线性非完整约束的刚体系统运动方程。     

刚体转动实验的数据处理

本文介绍的是刚体转动实验的数据处理程序。笔者用一元非线性回归分析的方法,在APPLE—Ⅱ机上通过,运行结果打印出线性回归方程,刚体的转动惯量和摩擦力矩,並用高分辨率作图,在CRT上作出m～1/t~2直线。     

刚体动力学初值问题的拟变分原理及其应用

随着科学技术的发展,对刚体动力学提出新的要求.应用变积方法,建立了刚体动力学初值问题的拟变分原理.推导出刚体动力学初值问题的拟变分原理的拟驻值条件.建立了刚体动力学初值问题的广义拟变分原理,说明了应用广义拟变分原理求得问题的解析解和数值解的途径.借助算例说明了应用变分方法来研究刚体动力学初值问题的优越性.     

3D刚体摆非线性动力学姿态特性研究

研究了3D刚体摆在一般情况和轴对称情况下的姿态动力学特性。通过建立3D刚体摆的动力学方程和运动学方程,利用非线性动力学的方法讨论了轴对称和非轴对称3D刚体摆的姿态运动。通过对两种情形刚体摆模型悬垂平衡位置加小摄动考察其姿态运动,可以发现在非轴对称情况下3D刚体摆出现混沌运动,在轴对称3D刚体摆情况下出现概周期运动。利用MATLAB进行仿真实验,分别得出非轴对称3D刚体摆的混沌姿态运动曲线和轴对称3D刚体摆的姿态概周期运动曲线,并分别给出庞加莱截面图。     

3D刚体摆的鲁棒控制器设计和比较分析

3D刚体摆是研究刚体复杂旋转动力学与控制问题的典型系统。针对3D刚体摆受外界扰动以及转动惯量的不确定性,根据鲁棒H∞控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的方法设计了一种状态反馈H∞控制律。仿真结果表明,鲁棒控制器对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。与PID控制器比较,鲁棒控制器对于3D刚体摆控制系统具有较好的动态特性和稳定性。     

刚体平面运动时动力学问题的一种求解方法探索

刚体平面运动时,应用质点系对动点的动量矩定理,得出纯滚动的刚体和平面运动均质杆对速度瞬心的动量矩定理,应用其求解动力学问题比较简捷。     

非视距环境下基于时域测量的刚体位姿估计

为了提升非视距环境下的刚体目标定位性能,提出了一种利用无线信号时域信息的刚体定位方法,来克服非视距误差对定位性能的影响。引入非视距误差作为辅助变量,将刚体节点位置估计转化为广义信赖域子问题;通过二分法估计出刚体节点的位置;运用奇异值分解求解非视距环境下刚体的位姿参数。计算机仿真验证了所提方法具有良好的定位性能。     

平面运动刚体的惯性力系向任一点的简化

根据理论力学的知识，利用矢量法进行严密的数学推导，得出了作平面运动的任意刚体的惯性力系向任一点简化的结果，并由此结果进一步推导出了有对称平面的刚体在对称平面内作平面运动的惯性力系向其质心简化的结果，与目前出版物上的结果相一致。解决了多年来学习对平面运动的刚体的惯性力系简化结果的困惑，也为工程人员计算动力学问题提供了帮助。     

智能雷攻击坦克顶甲时的刚体扫描运动方程

目的　为满足智能雷对坦克顶甲的毁伤概率分析的需要 ,提出建立反坦克智能雷扫描运动轨迹方程的方法 .方法　应用刚体动力学原理 ,在给定坐标系下建立智能雷飞行运动方程 ,通过空间解析几何方法获得智能雷扫描运动方程 .结果　经动力学模型仿真 ,仿真结果与试验结果相一致 .结论　表明本文建立的仿真模型可以用于智能雷对坦克目标的毁伤概率仿真中     

用分析法确定刚体的惯量主轴

刚体力学中，确定刚体的惯量主轴，可以简化计算，还有利于研究刚体的性质和运动规律，这样，如何确定刚体的惯量主轴就显得尤为重要。由惯量主轴的定义出发，经过严格的推导，得出用分析法确定惯量主轴的方法和步骤。这种方法适用范围广，具有普遍性，尤其是对没有明显对称性的问题更加适用。     

改进恒力矩法测定刚体转动惯量

针对大学物理专业课中刚体转动惯量的测定问题进行研究。选择合适的砝码及塔轮半径组合,让系统进行一次减速运动和一次加速运动,以测量刚体转动惯量。采用改进恒力矩的测定方法,实验阻力矩随角速度变化对实验结果的影响程度减小,测量结果准确性得到提高,误差减小。     

具有大范围刚体运动的有限变形体几何描述

给出了具有平行移动和整体刚性转动有限变形体的几何学描述 ,通过引入牵连坐标系实现了整体刚性转动与局部转动的分离 ,从而扩大了有限变形几何场论的应用范围     

旋量形式的刚体动力学方程及其应用

本文使用旋量方法建立旋量形式的动力学方程,并应用于非完整约束系统,且给出算例说明方程的应用。     

利用平行移轴定理计算平面刚体的重心

通过对转动惯量取极小值的方法求得平面刚体重心的解析解，并根据最优化理论提出了通过搜索转动惯量的极小值而获得面平刚体重心的数值计算方法。