基于完全笛卡尔坐标的多体系统微分-代数方程符号线性化方法

多体系统动力学方程分为两类形式,即微分方程和微分-代数方程.这两类方程都是针对大位移系统,并且方程呈强非线性.为研究多体系统小位移或振动问题,从多体系统动力学方程出发,讨论微分-代数方程线性化计算机代数问题.利用完全笛卡尔坐标描述多刚体系统,建立多刚体系统动力学微分-代数方程.利用逐步线性化方法和计算机代数,分别对多体系统微分-代数方程的广义质量阵,约束方程和广义力阵在平衡位置附近进行Taylor展开.给出一种基于完全笛卡尔坐标的多体系统动力学微分-代数方程符号线性化方法.最后通过两个算例验证该方法的有效性.     

刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪与振动抑制

讨论刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪控制和振动抑制问题.以双连杆刚柔性机械臂为例,建立了双连杆刚柔性机械臂的非线性动力学方程,运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法,使方程中关节角变量和弹性变量部分解耦.利用机械臂逆动力学方法和线性二次型(LQ)最优控制方法讨论刚柔性耦合机械臂的轨迹跟踪控制问题和消除残余振动的控制问题.通过数值仿真计算,表明文中方法的有效性.     

基于滑模控制的3D刚体摆姿态稳定性

研究3D刚体摆姿态稳定性的滑模控制问题.3D刚体摆由一个刚体绕一固定且无摩擦的支点旋转,刚体受到恒重力作用且具有三个转动自由度.针对3D刚体摆平衡位置处的姿态稳定控制问题,设计了滑模控制器并分析了角速度和姿态的渐进稳定性.由Lyapunov直接法找出了各个滑模系数取值的充分条件,并通过数值仿真实验验证了滑模控制方法的有效性.     

强化高校科研管理职能,提高国家自然基金申报成功率

国家自然科学基金是我国基础研究领域最高层次的基金,是高校基础研究经费的主要来源,代表高校在基础研究领域的水平,已成为评价高校科研基础实力及学术水平的一项重要指标。如何提高国家基金申请的中标率,是高校科研管理部门和科研人员所面临的难题,也是科研管理者的一项重要职责。本文从高校科研管理的实践出发,从分析基金申报落选的主要原因入手,提出通过强化科研管理职能,进而提高国家自然科学基金申报获准率的措施,以期对科研管理人员组织申报基金项目有所帮助。     

含一类非线性项受迫振动系统混沌运动的抑制

本文研究了用与受迫力谐波共振的周期摄动抑制含二次非线性项受迫振动系统中的混沌。由广义Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法可知，当原振动系统呈现混沌性态时，施加线性项参数激励、非线性项参数激励和外激励均可以使混沌运动受到抑制，条件是所施加激励与原系统中的周期性受迫力谐波共振。     

非完整运动规划的粒子群优化算法

讨论了粒子群优化和非完整运动规划问题。首先对粒子群优化算法的性能进行了分析，发现当搜索空间的维数较高时，粒子群将收敛到子空间的一个局部最优点，而该点并不是整个搜索空间的局部最优点。通过引入变异算子，则可以改进粒子群优化算法的性能。在此基础上，提出了一种求解非完整运动规划问题的带变异算子的粒子群优化算法。仿真结果表明，对于30维的球形函数，无变异操作的粒子群优化算法不能得到问题的最优解，而最优解可以非常容易地由带变异操作的粒子群优化算法得到。对独轮移动机器人非完整运动规划问题进行了仿真。结果表明，粒子群优化算法比牛顿法更有效。     

基于最优控制的刚体航天器姿态控制研究

为了研究航天器在不利环境下的姿态控制问题，利用最优控制方法讨论带有2个动画飞轮的航天器姿态控制问题，通常航天器使用3个动量飞轮用于控制其姿态和任意定位，当其中1个轮失效，在系统角动量为零的情况下，可以将系统的控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题，利用最优控制方法提出求解带有2个动量飞轮航天器的姿态控制算法，通过数值仿真，表明该方法对航天器姿态控制是有效的。     

基于（W，Z）参数描述的刚体航天器姿态运动

介绍了刚体航天器姿态运动的（W,Z）参数描述方法和以（W,Z）参数表示的姿态运动学方程,给出了（W,Z）参数描述的方向余弦矩阵。推导出（W,Z）参数与欧拉角、四元数、罗得里格斯参数常用姿态坐标之间转换关系,比较表明,（W,Z）参数描述刚体具有简洁,直观的优点。     

欠驱动陀螺摆系统的非线性控制

欠驱动机械系统是一类构成系统的广义坐标维数多于控制输入维数的非线性系统.本文针对欠驱动陀螺摆系统,利用非线性控制方法分别设计了摇起和平衡控制器.运用部分反馈线性化方法设计了摇起控制器,利用精确反馈线性化方法和近似线性化后的LQR方法设计平衡控制器.两个控制器通过切换装置实现转换.最后通过仿真试验验证了控制器的可行性.     

3D刚体摆的鲁棒控制器设计和比较分析

3D刚体摆是研究刚体复杂旋转动力学与控制问题的典型系统。针对3D刚体摆受外界扰动以及转动惯量的不确定性,根据鲁棒H∞控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的方法设计了一种状态反馈H∞控制律。仿真结果表明,鲁棒控制器对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。与PID控制器比较,鲁棒控制器对于3D刚体摆控制系统具有较好的动态特性和稳定性。