双万向联轴器动力分析

运用《双万向联轴器静力分析》〔１〕一文中所选的坐标系，对绕定点转动的十字轴进行了运动、动力分析，引入欧拉旋转矩阵，解出了广义坐标与欧拉角之间的换算关系。将传统的欧拉运动方程、欧拉动力学方程配以矩阵形式，解出了三维的瞬轴方程、绕瞬轴角速度、角加速度及惯性力矩。对双万向联轴器，本文完成了动力学的两类问题。文中引用了拉格朗日方程微分后的等效动力学模型，并对上机计算作了必要的说明     

刚体绕定点运动的等效转轴及转角

根据刚体运动学中的欧拉定理：刚体绕定点运动时的任何位移，可以绕通过定点的某一轴转动一次实现。本文用矢量绕与其相交的轴的转动公式及动坐标第绕原点的转动时的坐标变换公式。导出了刚体绕直角坐标系的三个轴转动时对应的等效转轴的计算方法及转角的计算方法。     

扫描镜运动对三轴稳定卫星姿态影响研究

推导了带扫描镜运动的星体姿态动力学方程，以此方程对扫描过程进行了仿真计算，分析了扫描镜做扫描运动时星体姿态运动的一般规律及星体与扫描镜之间惯量比对星体姿态的影响。结果表明，扫描镜的步进运动将引起星体滚动姿态的单调变化，而周期性的扫描运动将引起星体偏航和俯仰姿态的周期性运动。改变扫描镜绕步进轴的转动惯量主要影响星体滚动姿态，而改变扫描镜绕扫描轴的转动惯量，主要对星体俯仰、偏航运动姿态有影响。     

刚体作平面运动问题的矩阵解法

在将矩阵理论引入到运动学中，可根据矩阵运算法则，推导出一组用来求解刚体作平面运动时平面图形上任意点的速度、加速度；任意两点的速度，加速度关系及速度，加速度瞬心位置的矩阵方程，利用它们来解决工程中刚体作平面运动时的计算问题。     

空间机构运动中瞬轴面的动态模拟

利用对偶数和螺旋理论等数学工具，讨论了空间机构运动中瞬时螺旋轴和瞬轴面的形成和特性。提出了描述瞬轴面的方法。在此基础上，编制了计算机动态模拟瞬轴面运动的程序。     

利用欧拉—萨伐里方程求瞬心的图解法

根据欧拉-萨伐里方程所包含的几何特点，给出了求连杆瞬心的图解法，与传统的博比利尔（Bobillier）法相比，具有简单、直观、准确的优点。     

空间连杆机构位置分析的闭链装配法

提出一种空间连杆机构位置分析的新方法。首先,利用假设的开链机构实现了机构结构尺寸参数的描述与存储,再用闭链装配的数学条件直接建立位置分析矩阵方程,从而实现了对矩阵方程的直接推导并求解出位移输出量。实际的算例显示了这是一个系统和实用性都很强的方法,特别适用于计算机上运动分析算法的实现。     

空间连杆机构位置分析的闭链装配法

提出一种空间连杆机构位置分析的新方法,首先,利用假设的开链机构实现了机构结构的尺寸参数的描述与存储,再用闭链装配的数学条件直接建立位置分析矩阵方程,从而实现了对矩阵方程的直接推导并求解出位移输出量。实际的算例显示了这是一个系统和实用性都很强的方法,特别适用于计算机上运动分析算法的实现。     

空间啮合瞬轴面的性态论证

<正> 本文对空间一般啮合瞬轴面的结构性态提供了一种严密的论证方法。文中分析了空间啮合相对运动的特性,探讨了瞬轴存在的条件和 Willis 定理推广,推导了瞬轴面的方程,并用微分几何学论证了空间一般啮合的瞬轴面是一对由双曲点构成的双重直纹回转面。     

对瞬时轴和啮合轴的探讨

本文以螺旋运动为出发点，对啮合理论和机构分析中经常用到的瞬时轴、瞬轴面和啮合轴进行了深入的探讨，并且用微分几何和解析几何方法，论证了瞬轴面的特性。     

一种2R1T类球面并联机构的瞬时速度分析

对一种2R1T（R表示旋转,T表示平移）的类球面并联机构进行了瞬时速度分析. 由于机构的动平台中心与基座中心始终关于过3个球关节的平面对称,利用几何法很容易获得动平台的位置解,然而机构的瞬时速度的计算则相对复杂,尤其是角速度的计算严重依赖姿态矩阵或完整雅克比矩阵的正确求解,并且计算效率低、容易出错. 为此,采用Riemann对称空间理论方法,从机构子链旋量系的对称性出发,建立各子链关节运动的约束,从而简化机构动平台瞬时速度的计算,机构所有可能的瞬时速度组成了一个线性空间,这个空间的基正好解释了机构的瞬时自由度. 最后,给出算例验证了该方法的正确性和有效性. 通过ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学）软件仿真与理论计算对比,角速度误差控制在-0.004~0.006 rad/s以内,线速度误差控制在-0.01~0.015 mm/s以内,采用对称空间理论方法计算瞬时速度用时5.187 s.     

控制力矩受限的卫星姿态有限时间鲁棒控制算法

为了解决在卫星姿态控制问题中经典滑模控制器所存在的收敛速度慢、指数收敛的缺陷,同时为增强控制器对外部干扰与系统不确定性的鲁棒性,提出了一种对系统模型具有鲁棒性的快速收敛有限时间控制算法.针对传统滑模面角速度下降过快导致的收敛速率慢的缺陷,基于Lyapunov方法设计了一种具有三段式结构的有限时间滑模面,提升收敛速率并保证稳态精度,同时利用欧拉轴的特性消除有限时间控制中的奇异性问题;通过引入符号函数项,解决系统转动惯量的不确定性与外部干扰力矩问题;通过放缩控制律中的比例项解决控制力矩受限的问题;通过Lyapunov函数证明本文提出的控制律的有限时间稳定性,同时给出系统收敛的时间估计.理论分析与仿真结果均表明,提出的控制算法能够在大幅提升收敛速率的同时保证稳态精度.同时也表明了提升系统性态的关键是规划姿态角速度,即通过合理设计滑模面与期望角速度曲线可以实现提升系统收敛速率与鲁棒性的目的.     

基于欧拉四元数的欠驱动航天器姿态稳定性滑模控制

针对欠驱动航天器姿态稳定的非线性控制设计问题,给出了欠驱动航天器的姿态动力学方程和基于四元数描述的姿态运动学方程。根据航天器欠驱动轴的角速度分量是否为零分别设计相应的姿态稳定控制律。欠驱动轴角速度分量不为零时引进角速度误差和滑模函数,提出基于滑模函数的反馈控制律,使欠驱动航天器姿态达到稳定状态。数值仿真实验结果表明了所设计控制律的有效性。     

Research on identifying the dynamic error model of strapdown gyro on 3-axis turntable

Gyro calibration technology is the key technologyin enhancing navigation system accuracy[1~4].The in-ertial unit in the strapdown inertial navigation system ismounted on the space vehicle directly;its dynamic er-rors are the main error sources of the strapdown inertialnavigation system.Gyros are the angular velocity sen-sors and key unit in the strapdown inertial system.Therefore establishing the dynamic error model of gyroand identifying the error model coefficients are of greatimportance for…     

相对于任意动点的动量矩定理的简便推导

采用简捷的方法推导质点系相对于任意动点的动量矩定理,并由此引出质点系相对于质心的动量矩定理和质点系相对于速度瞬心的动量矩定理．     

曲面上CRS机器人的极值轨道

为了解决曲面上移动CRS机器人的路径规划问题,在曲面上建立了机器人的动态模型,利用微分几何的李群理论和庞特里亚金最大值原理,证明了曲面上CRS机器人是可控的,并给出了机器人的最小时间控制的必要条件和结构方程.指出速度控制变量和角速度控制变量完全由结构方程和曲面的高斯曲率决定.通过对结构方程的分析,得到机器人的极值轨道由5种基本轨道的有限组合而成,这5种基本轨道是以单位速度向前(后)移动,并且还给出了这5种基本轨道角速度变化的具体分布情况.     

自旋推进微纳卫星机理分析

为解决微纳卫星在机动变轨过程中受到侧向干扰力矩的问题,选择自旋稳定的方式,降低卫星速度指向偏差.考虑到质量变化以及喷气阻尼力矩的影响,建立恒定推力下无轴向扭矩的微纳卫星自旋推进模型,得到角速度、欧拉角、角动量以及角速度和欧拉角最大值的解析解.应用实例进行数值分析,结果表明:所求得的解析解精度较高;在发动机点火过程中,侧向角速度和欧拉角呈周期性变化,其中侧向角速度振幅越来越小;角动量矢量指向曲线为一圆形,圆形的半径近似等于卫星速度增量指向偏差;高速自旋的微纳卫星动不平衡特性对卫星自旋机动过程影响较小;微纳卫星的外形越接近于圆盘状,卫星速度增量指向偏差越小,变轨精度越高.     

对偶向量在空间连杆机构运动学中的应用

本文用球面三角法建立球面四杆机构的角位移方程、经对偶数运算方法扩展而导出空间杆机构中相应杆件的轴向位移方程,最后利用循环更换机架方法推导出各杆件的位移方程。     

顶空无盲区跟踪的舰载倾斜三轴雷达的研究

从工程实际出发，分析了俯仰不严格水平对雷达测角系统的误差，提出了倾斜三轴的雷达天线座结构形式，讨论了倾斜角度的取值范围，推导出各轴旋转的角度公式，对船摇及目标运动引起的各轴角速度和角加速度的变化给出了切实可行的计算方法，计算和仿真表明，这种结构在工程上可以做到较高的角度跟踪精度，能达到波束无倾斜和全空域跟踪无盲区，并指出此系统可以减少俯仰轴的最大转动角，从而降低系统对俯仰轴的角速度和角加速度的技术要求。     

3级及4级机构加速度分析图解法

平面连杆机构中,连杆平面速度瞬时极的加速度α,取决于拐圆的位置和大小。利用α,的这一性质作3级机构和4级机构的加速度分析是本文的一点新意。加速度分析所需的各构件的角速度值通过速度瞬心求出。作为数值例子,用表格形式给出两种机构的位置、尺寸参数,瞬心位置和角速度值。