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。     

逆系统方法在刚体动力学中的应用──研究带2个陀螺的刚体运动的渐进跟踪问题

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 .     

基于神经网络的非线性系统复合内模控制

利用RBF神经网络逼近连续非线性系统的α阶积分逆系统,并对原非线性系统及其逆系统构成的伪线性系统采用内模控制方法进行复合控制,从理论上分析了滤波器对跟踪误差的影响,仿真结果表明,内模控制与逆系统方法相结合的复合控制方案是处理非线性问题比较有效的方法之一。     

四直升机协调吊挂系统模型跟踪非线性控制

基于直升机控制输入逆解的方法,研究了多直升机吊挂系统的控制问题．多直升机协调吊挂系统在外载荷的影响下每一架直升机具有不同的稳定性和响应形式,根据直升机气动力模型和飞行动力学模型,提出基于直升机空气动力学逆的控制输入逆解非线性模型跟踪控制器设计方法．该控制方法的显著优势是能直接处理吊索力反馈,保证多直升机吊挂系统中每一架直升机具有相同的控制律并能有效抑制吊索力扰动,且使每一架直升机具有相同的稳定性和响应特点．仿真结果证明了四直升机的协调吊挂非线性控制方法的可行性和正确性．     

一类不确定遥操作系统的混杂控制

提出了一种基于自适应逆动力学和位置误差(PEB)结构的混杂控制方法,以克服动力学参数不确定性对遥操作系统透明性的影响。首先将操作者和环境模型分别融入到主、从机器人的动力学模型中;然后基于逆动力学设计自适应控制器,将其融入PEB结构,并利用李亚普诺夫函数法对系统性能进行了分析。仿真研究表明,该控制方案具有良好的位置和力跟踪性能。     

折叠机翼变体飞机的动力学建模与分析

文章研究了多刚体系统动力学理论应用于折叠机翼变体飞机动力学建模的方法,考虑变体飞机为一个完整的多刚体系统,建立了能够完整描述变形过程的动力学模型.针对对称变形和非对称变形进行了变体飞机的动态变量特性分析,并基于MATLAB-Simulink仿真环境,建立了非线性数值仿真模型.以某型折叠机翼变体飞机为算例进行了仿真,结果表明建模方法正确可行.     

带弹性附件的航天器的动力学与变结构控制

为了研究一类挠性航天器的动力学特性、姿态的稳定控制以及弹性附件振动的有效抑制问题，首先用拟坐标下的拉格朗日方法建立了中心刚体上铰接有给定数目弹性附件的航天器的准确动力学方程，然后在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上用变结构控制方法设计了系统的反馈控制律，使星体姿态和弹性附件的振动同时得到了有效控制。研究结果表明，这样一类系统的动力学方程为系数时变的非线性微分方程，弹性附件的低阶模态对主体的姿态运动起主要影响作用。基于非线性和低阶模态模型基础上的变结构控制律对这样一类系统具有良好的性能。     

基于极限学习机的非线性内模控制

针对非线性的内模控制的逆模难以求解的问题,该文提出一种基于改进极限学习机(MELM)的非线性内模控制方法。在基本的极限学习机模型中加入L1和L2范数罚函数,然后将改进极限学习机算法用于建立非线性系统的内模型和逆模型。仿真实验中,选取4种典型信号进行跟踪,并检验了系统的抗干扰能力和系统参数发生变化时的鲁棒性,通过将MELM和最小二乘支持向量机(SVM)以及极限学习机算法进行对比,表明基于MELM的内模控制方法对非线性系统具有更好的控制性能、较强的抗干扰能力和鲁棒性能。     

机器人逆系统控制的研究

由于机械臂具有高耦台、强非线性的特点,采用以往的闭环控制方法难以在稳定性与精度上达到令人满意的结果.针对此问题.本文以平面三联杆机械臂的动力学模型作为控制基础,给出了机械臂非线性逆系统存在性的证明,在闭环控制基础上将非线性逆系统理论应用于机械臂的控制中,从而构成了具有高质量自动控制的复合控制.并对其在实时控制中所存在的缺点进行了相应改进.通过 PDP-11/23型机仿真实验证明了逆系统控制的有效性与可行性.     

空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿方法

针对一类非线性不确定系统的混沌反控制, 提出非线性不确定系统鲁棒混沌反控制的逆系统方法.由微分跟随器、积分逆系统和滤波器实现自适应逆混沌反控制器.通过微分跟随器提取混沌参考系统状态和受控系统状态,依照跟踪性能要求设计期望的动态系统,借助逆系统理论得到受控系统确定阶的逆，考虑幅值、相位调整和噪声抑制的需要设计滤波器.该方法使受控系统状态跟踪已知混沌参考系统状态.结果表明, 该方法输出微分跟随器对受控对象动态特性不确定性可以进行高精度实时提取,控制器设计不受李雅普诺夫指数配置求取和受控系统模型的约束.     

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。     

带挠性附件运动体的主动控制动力学与镇定

研究了带挠性附件运动体的姿态运动及其控制,建立了系统的运动微分方程,给出了刚体和弹性体的控制律,利用现代数学方法,得到了受控系统姿态定位和指数镇定的结果.     

Rigid-Flexible Coupling Dynamic Analysis of Sub-Launched Vehicle During the Vertical Tube-Exit Stage

During the launching stage,hydrodynamic pressure and adapters’ reaction loads can influence the vehicle’s rigid motion as well as cause its structural vibration,which is a typical rigid-flexible coupling dynamic problem. This paper presents a 2-D rigid-flexible coupling model to calculate the vehicle’s dynamic responses in that period.The vehicle was equivalent to a flexure beam with axial deformation. Hybrid coordinate and modal superposition methods were used to describe its large rigid displacement and small deformation. By the second Lagrange equation,the vehicle centroid’s displacements,rotational angle and modal coordinates were chosen as generalized coordinates and then the vehicle ’s rigid-flexible coupling dynamic equations were obtained. By numerical simulation,the results of vehicle’s motion parameters and transverse internal loads were acquired.The calculation results showed that differences of the vehicle’s motion parameters between the rigid-flexible coupling model and the rigid body assumption are noticeable and the peak magnitude of the vehicle’s transverse internal loads in the rigid-flexible coupling model is higher remarkably than that in the rigid body assumption.     

具有库仑摩擦力的结构动力分析

应用振型叠加法对具有库仑摩擦力的结构进行动力分析，用假想力矢量表示因摩擦力引起的非线性，用有限元求解运动方程，在地震期间，地面上的结构可能滑移，相应的位移包括弹性位移和刚体运动2部分，考虑刚体运动需要进行高模态的瞬态分析，算例分析了地震期间地面上平板的动力响应。     

Dynamic modeling and simulation for the flexible spacecraft with dynamic stiffening

A rigid flexible coupling physical model which can represent a flexible spacecraft is investigated in this paper. By applying the mechanics theory in a non-inertial coordinate system, the rigid flexible coupling dynamic model with dynamic stiffening is established via the subsystem modeling framework. It is clearly elucidated for the first time that, dynamic stiffening is produced by the coupling effect of the centrifugal inertial load distributed on the beam and the transverse vibration deformation of the beam. The modeling approach in this paper successfully avoids problems which are caused by other popular modeling methods nowadays: the derivation process is too complex by using only one dynamic principle; a clearly theoretical explanation for dynamic stiffening can't be provided. First, the continuous dynamic models of the flexible beam and the central rigid body are established via structural dynamics and angular momentum theory respectively. Then, based on the conclusions of orthogonalization about the normal constrained modes, the finite dimensional dynamic model suitable for controller design is obtained. The numerical simulation validations show that: dynamic stiffening is successfully incorporated into the dynamic characteristics of the first-order model established in this paper, which can indicate the dynamic responses of the rigid flexible coupling system with large overall motion accurately, and has a clear modeling mechanism, concise expressions and a good convergence.     

惯性力系简化探讨

本文给出了任意质点系的惯性力系向任一点简化的主矢和主矩的表达式,并用此表达式导出了运动刚体的惯性力系向某些特殊点简化的结果。     

基于分力合成方法的航天器闭环反馈控制

为了增强分力合成主动振动抑制方法抵抗外界干扰的能力,将分力合成方法与闭环反馈控制相结合同时进行设计.用非约束模态级数方法建立解耦的姿态动力学方程和挠性附件振动方程,通过选取合适的反馈量,在设计闭环反馈参数时将挠性附件的振动和分力合成方法同时加入到约束条件中,得到最佳性能解.通过对单挠性杆模型的仿真,在满足系统各项性能指标的条件下,调整时间较分步设计方法明显减少,证明本文方法的有效性.     

静力压桩机调平系统的建模与控制

针对静力压桩机电液比例调平系统建立了分析调平控制方法精确的动力学模型,并对两种调平方法的效率、稳定性以及调平精度进行了分析．该模型将桩机平台等效为刚体,考虑平台3个自由度运动和调平控制系统的耦合,利用运动方向的相关参数对系统进行解耦,确立了调平系统的控制方程．分别采用绕最高点调平和方向解耦调平两种方法,结合调平系统的控制方程,对该系统的调平特性进行了分析．结果表明,系统采用方向解耦调平比绕最高点齐动调平的精度高一倍,稳定性也大大提高．     

基于滑模技术的单杆柔性机械臂的调节控制

提出一种运用滑模控制技术设计单连杆柔性机械臂鲁棒控制器的方法。滑模控制应用于柔性臂的刚性运动和弹性振动的控制;而极点配置技术的应用,主要是设置滑模面的极点,以获得良好的动态响应特性。实例仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性臂的弹性振动,对不确定参数具有鲁棒性。