航天器柔性附件对其驱动机构的干扰研究

带柔性附件的航天器在进行轨道机动或姿态调整等大范围运动时,柔性附件的弹性振动与航天器大范围运动的刚柔耦合作用将会对驱动机构产生一定的干扰.首先利用单向递推组集建模方法建立了带柔性附件的航天器的动力学模型,然后研究了航天器不同工况变轨时由于柔性附件的弹性振动与航天器大范围运动的刚柔耦合作用对驱动机构所产生的干扰,最后结合变轨条件和柔性附件的固有特性,具体地分析了干扰的作用机理.     

深空探测柔性太阳帆航天器动力学建模与姿态控制

太阳帆利用太阳辐射压力提供太空航行的必要动力,由于具有理论上的无限速度和无需消耗任何燃料等优势,被认为是完成未来深空探测任务的有效技术途径之一.柔性太阳帆航天器的动力学模型包括多体动力学、刚柔耦合动力学和太阳辐射光压模型,复杂的动力学特性导致其姿态控制设计具有很强的挑战性.针对带有控制杆的柔性太阳帆航天器,本文采用拉格朗日方程和有限元法,给出了面向控制的解析式动力学模型.所推导的刚柔耦合动力学模型,刻画了太阳帆航天器的本质动力学特性,即双框架控制杆的短周期运动,姿态与柔性太阳帆的耦合效应,以及在太阳光压恢复力矩下的姿态静稳定性和长周期运动.基于带控制杆的太阳帆航天器的双时间尺度特性,提出了双回路控制结构,用于实现航天器俯仰轴和偏航轴的姿态控制.将内回路设计为PD控制器,用于实现质心位置的调整.将外回路设计为PID控制器,用于阻尼姿态运动,并实现在平衡太阳光压力矩下的姿态保持.从而将柔性太阳帆航天器的复杂姿态控制问题转化为两个低阶子问题,实现了在不同频带上的控制设计.仿真结果验证了动力学建模和姿态控制设计方法的有效性.     

关于非线性系统带稳定性的局部干扰解耦

非线性带稳定性的干扰解耦问题(DDPS)近年来备受人们的注意,并获得了一些成果(参阅[2,3,4,5,6])。本文的主要贡献是,在更一般的情况下(例如,输入-输出个数不同,不要求双曲条件,不要求指数稳定等),给出了一类非线性系统DDPS有解的充要条件。     

带刚性基柔性附件振动鲁棒控制

研究了刚体基上柔性附件的振动鲁棒控制问题.介绍了结构奇异值μ理论,基于此理论设计鲁棒控制器,用压电材料作传感器和作动器(μ),用输出乘性不确定性结构来描述低阶标称模型与实际系统的误差,给出了系统μ控制器综合框架.以柔性梁附件为对象示例了分析过程.数值仿真结果表明μ控制器具有良好的鲁棒性能,用于振动控制是必要且可行的.     

考虑几何非线性和热效应的刚柔耦合系统的频域特性研究

研究温度场中旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学特性.考虑几何非线性和热效应,从精确的应变-位移关系式出发,用虚功原理和有限单元法建立了旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学方程.由于非线性刚度阵与变形的高次项有关,将非线性刚度阵的各元素表示为广义坐标阵和常值阵的乘积.数值计算表明,该方法可避免重复积分,提高计算效率.在此基础上研究了在温度递增的情况下几何非线性对系统的刚-柔耦合动力学特性的影响,用频谱分析方法研究了系统的固有频率随中心刚体转动惯量和温度的变化.     

基于模糊PD控制的柔性航天器振动抑制研究

研究柔性结构振动与航天器姿态运动的刚柔耦合的控制问题,采用非约束模态法对柔性航天器构建适合控制器设计的状态空间模型.针对柔性航天器姿态机动控制问题,根据期望姿态角度与实际姿态角度给出的姿态信息得出姿态误差信号,以此信号设计了一种PD控制律.考虑到柔性航天器初始阶段姿态角速度过大的情况,在原有的PD控制基础上,加入了模糊...     

非线性离散大系统的稳定性

本文根据大系统分解集结思想和非负矩阵的偏序,通过孤立子系统的Cauchy矩阵与耦合矩阵的估计式,采用分块迭代估值方法来研究非线性离散大系统的稳定性,避免了构造Lyapunov函数的麻烦。     

微分几何方法与非线性控制系统（3）

5 李导数与李代数 正如前面讲过的,定义在微分流形上的动态系统完全可以由定义在该流形上的向量场描述。给定一个向量场就代表了给定一个动态系统。实际上,向量场的局部坐标表示就是一阶微分方程组的等式右侧,若右侧含有控制量,那就是一个控制系统,当控制量改变时,方程右侧也     

微分几何方法与非线性控制系统（4）

7 非线性控制系统的几何理论 7.1 非线性控制系统的几何描述 定义在R~n上的一般非线性系统可以用微分方程描述如下: x=f(x,4) (7.1a) y=h(x) (7.1b)这里,状态x∈R~n;控制u∈R~m;输出y∈R~r,等式(7.1a)称为状态方程,(7.1b)称为输出方程。为了便于使用微分几何的工具,假设f对x和u都是光滑或解析函数,同样,h(x)也是C~∞     

微分几何方法与非线性控制系统（1）

近年来,微分几何方法作为一种新的工具,被引入控制系统特别是非线性控制系统的研究中,并得到很大发展,正如Isidori在中所说:“近10年来,微分几何方法对于非线性系统的研究证明是成功的,这就象50年代研究单输入单输出线性系统所用的拉氏变换及复变函数,60年代研究多变量线性系统用线性代数那样”。 因此,从某种意义上说,微分几何方法的引入,标志着控制理论发展的一个新阶段。     

微分几何理论在非线性解耦和线性化中的应用

非线性系统的微分几保控制理论的形成和发展给非线性控制的研究带来了一系列理论上的突破和成果，本文综了近年来微分几何理论在非线性系统解耦控制和线性化方面的应用状况。     

充液柔性航天器非线性姿态动力学及再定向姿态机动

研究全充液柔性航天器大角度姿态机动中非线性姿态动力学及姿态再定向问题．采用Lagrange方法推导了液-柔耦合系统动力学方程并对系统进行了相空间动力学研究．由于能量耗散及柔性附件振动对系统产生扰动并由此引起混沌姿态运动,经历姿态转换后的航天器最终姿态定向不能预先确定．本文研究表明,通过一对互为反向的脉冲推进可以完成预期的姿态再定向机动．给出了实现姿态再定向机动的控制策略,并对控制前后的姿态本体轨迹及主角动量分量时间响应历程进行了数值仿真．     

一类非线性组合大系统的稳定性

本文研究一类比较广泛的非线性组合大系统的稳定性问题.基于矩阵代数Riccati方程存在对称正定解的新判据(引理2),给出了检验这类非线性组合大系统稳定性的新准则,所给出的稳定性准则只涉及子系统的稳定性以及子系统之间的互联项,因此,当应用该准则检验这类非线性组合大系统的稳定性时,避免了构造子系统以及大系统的Lyapunov函数的困难.     

非线性微分代数系统的稳定性

本文发展了微分代数系统的稳定性理论,讨论了微分代数系统在平衡点近旁的正则性问题、给出了在平衡点处的受限形式,建立了受限系统Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性的基本定理,得到了微分代数系统平凡解渐近稳定的判别准则。     

复合材料层合板非线性热振动分析

采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性．采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律．这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义．     

非线性时变系统的稳定性

研究非线性时变系统的稳定性问题。通过引入具有齐次导数的时不变Lyapunov函数和近似系统的概念，给出一般非线性时变系统的零解渐近稳定的两个充分条件。应用实例显示出所给出方法在应用中是有效和方便的。     

变截面门式刚架的几何非线性稳定性分析

基于二维等截面梁元几何非线性有限元理论，按照更改的拉格朗日列式法，推导了刚架可进行非线性分析的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵，并被推广到变截面梁元。使用有限元软件Ansys对单跨门式刚架平面内几何非线性稳定性作了分析．     

一类弦-梁耦合非线性振动系统的动力学数值模拟研究

本文研究了一类具有参数激励和外激励弦-梁耦合非线性系统.首先,运用多尺度法分析弦-梁耦合非线性系统的响应,求得系统平均方程.其次,基于求得的方程,以系统的阻尼系数作为分叉参数,并对系统平衡点的稳定性进行分析,得到平衡点的分叉曲线.为了验证理论预测的正确性数值模拟了不同分叉参数下的相空间轨线.利用四阶龙格库塔方法验证了弦-梁耦合非线性系统混沌运动的存在性,从数值模拟看出系统存在单倍周期运动、多倍周期运动和混沌运动.     

非线性随机时滞系统的稳定性与应用

首先考虑了不确定性的一族非线笥随机时滞系统,建立了这种系统的均方指数稳定与几乎必须指数稳定的充分准则,其准则是时滞无关的,然后应用这些充分条件到一类不确定的随机时滞神经网络,得到了这咱神经网络指数稳定的产用判据。本文的结果是最近文献中某些结果的推广,最后一个数值例子说明的所给准则的有效性。