沿螺线轨道飞行的太阳帆航天器姿态被动控制研究

太阳帆是一种新型航天器,它可以借助太阳光压作为动力而自身无需携带大量的燃料,因而被设计运用于星际航行和深空探测。其中,用于星际航行的对数螺线轨道引起了研究者的兴趣。这样的飞行任务中,要求太阳帆的姿态与太阳光线方向成一个固定的角度。常见的对称的太阳帆平板模型不能被动的保持满足上述要求的姿态。该文利用不对称的太阳帆设计来实现被动的姿态控制,并利用轨道、姿态耦合的动力学模型进行仿真。结果表明:在空间干扰微弱的环境条件下,可以实现被动姿态稳定。     

非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌

本文首先利用 Melnikov 方法研究了在参数激励与强迫激励联合作用下具有 van der Pol 阻尼的非线性振动系统的同宿轨道分叉、次谐分叉和混沌,然后利用数值计算方法研究了这类系统的混沌运动。所得结果揭示了一些新的现象。     

异宿轨道破缺诱发的非轨道面绳系卫星混沌运动EI北大核心CSCD

对非轨道面绳系卫星的研究揭示系统动力学特性、拓展应用维度,较对轨道面内系统的探究更有意义与价值。本文研究绳系卫星面外滚转的混沌行为。基于不可拉压刚性杆模型,考虑卫星刚体和系绳的质量及几何特性,引入大气阻尼、太阳光压对系统的面外摄动,导出无量纲动力学方程。利用Melnikov方法,解析得到受扰系统鞍点附近因异宿轨道破缺诱发面外滚转混沌的必要条件。数值给出系统参数混沌域,分析轨道参数、结构参数等对其的影响,并以具有混沌/概周期特性的面外滚转算例进行验证。     

新非光滑离散混沌系统压缩与脉冲控制

通过理论分析和数值试验,研究了由连续帐篷微分方程离散化所得新非光滑离散混沌系统在参数小于1时的动力学性质,设计了压缩反馈控制和非线性脉冲反馈控制两种混沌控制方案.结果表明:该系统在参数小于2时具有不同于倍周期分岔机制的混沌突发现象.设计的控制器能把该系统由混沌态稳定到1,2,4,5,6,8,10,12等周期态.控制器的可行性、有效性及鲁棒性通过数值试验得到证实.     

载人航天器微量污染净化装置温度控制研究

催化氧化器是载人航天器中的微量污染净化装置的一个重要组成部分。提出了一种新型自整定模糊 控制器控制催化氧化器工作温度,它采用在线Bang唱bang方法获得系统特性,利用所提出的整定公式计算出模糊 控制器的输入输出因子,将这些比例因子与标准查寻表结合,实现了自整定模糊控制器的设计。     

铅垂井段钻柱的浑沌运动

考虑了外柱即时构形中轴向力对弯曲变形的影响,计及由于钻柱弯曲而产生的轴向附加力,得到了铅垂井段钻柱在周期性波动钻压激励下的非线性参数激励振动系统。将非线性动力系统理论用于钻柱动力学的研究,用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ－Ｈｏｌｍｅｓ方法得到了外柱可能发生浑沌振动的参数激励的阀值,推导了根据钻柱的物理与几何计算动力系统参数的公式。作者根据本文提供的计算方法和计算公式编制了相应的程序模块,可为钻井现场提供合理的工     

基于滑模输出反馈与输入成形控制相结合的挠性航天器主动振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题，提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道，通过改变输入命令的作用形式，在保证参考模型（标称对象）完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动；而对于闭环控制回路，考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用，在输出反馈滑模控制的基础上，给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法，保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest—to—rest（静止到静止）姿态机动控制进行了仿真研究，结果表明，所提出的方法是可行而有效的。     

新混沌系统分析及其同步控制

提出了一个新混沌系统,通过Matlab对该系统进行了分岔图、Lyapunov指数、相图等仿真分析,证实了在选定特定参数下,该系统为混沌系统。随着参数的改变,该系统会出现周期–倍周期–混沌–周期–倍周期–混沌交替现象,具有较复杂的动力学特性及对初值的敏感性,通过Multisim电路仿真证实了该系统的物理可实现性。针对提出的新混沌系统,设计了错位投影同步控制器,从理论上证实了在同步控制器的作用下该系统与Chen混沌系统达到了同步,通过Matlab仿真证实了同步控制器的有效性。最后,在同步控制器作用下实现了新混沌系统和Chen混沌系统的数字加密传输。     

Variable Parameters PD Control and Stability of a High Rate Rigid Rotor-Journal Active Magnetic Bearing System

Stability is a key problem that means whether a high rate rotor-active magnetic bearings system works reliably or not. Aiming at a bearings system described with nonlinear equations, this paper built a linear model according to the system behavior. Considering realization of the control system and behavior of a high rate rotor system (magnetic force is far smaller than input force produced by mass eccentricity) this paper proposes a design method of variable parameters PD control algorithm that can be used universally. The control system was simplified and a mass of adjusting work of control parameters was reduced. Analysis and simulation indicated that the bearings system could get a wider stable region of harmonic motion, and proved that the algorithm is robust and advanced. The control system can be realized because the winding electric currents are positive. The method is convenient for operation and can easily be used for engineering practice.     

RBF网络及其在卫星姿态控制中的应用

提出了一种基于RBF网络扰动力矩补偿的控制技术，通过在传统PID控制的基础上，引入RBF网络补偿环节，进一步抑制了扰动力矩的影响，提高了卫星姿态控制精度，首先给出了RBF网络的学习算法，然后根据全补偿原则设计了神经网络补偿姿态控制方案，最后结合某型卫星的姿态控制系统设计实例，进行了数学仿真，结果表明：有RBF网络补偿的系统，姿态的稳态精度得到了明显的改善。     

磁悬浮轴承－转子系统非线性行为的控制

利用状态反馈法,对磁悬浮轴承 - 转子系统的振动进行控制。通过理论推导,证明在原点附近,可近似地将受控系统分解为两个渐近稳定的子系统之和。借助数值仿真对转子受控前后的运动响应进行分析,以验证该控制方案的有效性。通过比较发现,提出的状态反馈控制方案不但能控制转子的周期运动,而且对该系统的概周期运动和混沌运动也能进行有效控制。     

一类具有不匹配不确定性非线性系统鲁棒输出跟踪

应用输入／输出反馈线性化法和李亚谱诺夫直接法,提出了一种基于不确定项上界的连续型鲁棒输出跟踪控制器设计方案。利用该方案设计的鲁棒跟踪控制器可确保相应闭环系统的输出跟踪误差及状态一致最终有界。所提出的鲁棒跟踪控制器计算简单,更易实现。最后给出了一个例子,仿真结果证明了所提方法的可行性与有效性。     

Magnetic Interaction Force and a Couple on a Superconducting Sphere in an Arbitrary Dipole Field

The calculation of the magnetostatic potential and levitation force due to a point magnetic dipole placed in front of a superconducting sphere in the Meissner state is readdressed. Closed-form analytical expression for the scalar potential function that yields the image system for an arbitrarily oriented magnetic dipole located in the vicinity of a superconducting sphere is given. Analytic expression for the lifting or levitation force acting on the sphere is extracted from the solution for a general dipole. A special case of our expression where the initial magnetic dipole makes an angle with the z-axis is derived. Our expression for the force in this particular case shows that a recently obtained result (J. Supercond. Nov. Magn. 21:93–96, 2008) for an arbitrary dipole is incorrect. A brief discussion of another erroneous result (J. Supercond. Nov. Magn. 15:257–262, 2002) for a transverse/tangential dipole–sphere configuration, corrected elsewhere recently, is reproduced. Correct expressions for the interaction energy with some limiting cases are also provided. The result derived here demonstrates that the value of the levitation force for a dipole that makes an angle with z-axis lies between the values for a radial dipole–sphere and transverse dipole–sphere configurations providing upper and lower bounds. It is found that for a magnetic dipole making an angle with z-axis, there exits a second force component along the negative y-direction, which influences a couple acting on the superconducting sphere. It is also shown that the couple is proportional to the second force component and that both the couple and second force components vanish for a radial dipole–sphere and transverse dipole–sphere configurations, respectively. These results appear to be new and have not had received due attention in the context of superconductivity.