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。     

航天器太阳帆板伸展过程最优控制的粒子群优化算法

讨论航天器太阳帆板伸展过程中航天器姿态运动的最优控制问题。利用多体动力学方法导出带太阳帆板航天器姿态运动方程。在系统角动量为零的情况下,带太阳帆板航天器系统的姿态运动控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。在非完整运动规划中引入粒子群优化算法,通过控制太阳帆板伸展运动可同时获得航天器姿态的期望位形。数值仿真表明,该方法对太阳帆板伸展过程中航天器主体姿态控制是有效的。     

一种混凝土材料损伤模型研究

建立一种混凝土材料损伤模型,并将该模型应用于混凝土材料的损伤分析;以连续损伤力学理率为基础,应用Ｊ．Ｌａｍａｉｔｒｅ的“应等效怀”假说,和“利帕托夫强度”理论作为破坏准则,对混凝土材料的Ｐｆｅｉｆｆｅｒ和Ｂａｚａｎｔ试件在直剪和压剪载荷作用下的损伤发展过程进行了数值模拟;与Ｓ．Ｅ．Ｓｗａｒｔｚ和Ｎ．Ｍ．Ｔａｈａ实验结果作了比较,二得较吻合;证明该损伤模型可以用于混凝土材料的抽伤分析研究。     

基于完全笛卡尔坐标的机构动力学计算机分析

介绍了一种用于平面和三维机构运动学和动力学分析的新方法 ,该方法基于完全笛卡尔坐标的参考基点和参考基矢量描述系统的位置和姿态 ,而不需要角度坐标。约束方程可以通过系统的各构件刚体条件和联接构件的关节铰或运动副的约束条件获得。由于约束方程仅是二次代数式 ,因而雅可比矩阵是线性的 ,可以大大提高计算效率。通过仿真算例表明 ,该方法解决机械系统机构动力学问题是有效的。     

空间刚柔性机械臂振动抑制的LQ最优控制方法

以双连杆空间刚柔性机械臂为对象,建立了非线性动力学方程。运用线性二次型最优控制方法讨论机械臂消除残余振动的控制问题,给出相应的最优控制规律,通过算例仿真计算,表明控制规律的有效性。     

混杂边界条件下轴向变速运动黏弹性梁参数振动的稳定性

研究速度变化的混杂边界条件下轴向运动黏弹性梁参数振动的稳定性.在控制方程的推导中,采用物质导数黏弹性本构关系取代通常采用的只对时间取偏导数的黏弹性本构关系.运用直接多尺度法分析了轴向变速运动混杂边界条件下黏弹性梁的参数振动稳定性,数值结果显示了轴向速度,黏弹性系数以及扭转刚度系数的变化对第一阶亚谐波参数共振失稳区域的影响.     

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刚体摆动力学的离散变分数值方法研究

利用离散变分的数值积分方法研究3D刚体摆(3 Dimensional rigid pendulum)的姿态动力学数值计算问题。针对3D刚体摆的运动学及动力学方程解的稳定性及其能量、角动量与范数进行了数值仿真。在离散变分方法中引入李群概念,首先对3D刚体摆模型的简化形式——球摆做数值求解,然后分别对3D刚体摆的悬垂及倒置两种特殊情况进行数值求解,并将其结果与4阶龙格-库塔方法求解的结果进行比较。从数值仿真实验中可以看出,离散变分的数值积分方法相比龙格-库塔方法具有更高的精度。由此可得出李群离散变分方法具有较好的保结构及保能量特性。     

欠驱动航天器姿态稳定的非线性控制

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姿态运动的运动学方程和动力学方程,并将姿态四元数和角速度整合,引进分段连续变量和相应的时变函数,提出周期性连续时变反馈控制律,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.     

基于ADAMS的非独立悬架-转向系统运动学仿真

以多体系统动力学理论为基础,利用ADAMS软件,建立了一类四轮驱动车辆非独立前悬架及转向系统的参数化虚拟样机;通过柔度矩阵的方法对其进行弹性运动学仿真分析,考察对车辆操纵稳定性、平顺性影响很大的转向轮定位参数的运行特性,从而为汽车的设计和制造提供理论依据。