微小卫星动量轮数字控制系统的设计与实现

微小卫星体积小,质量轻,自身转动惯量小,与普通卫星动量轮控制相比,控制单元需要更高的控制精度和更小的体积。针对这一难题,采用数字的设计方法,运用等精度测频原理,设计并实现了在单片中等规模的FPGA中集成包括控制算法运行、动量轮运动控制、动量轮速度测量在内的控制动量轮所需要的完整功能。通过原理验证平台验证,控制系统的测量精度优于10e-5,控制精度优于10e-3,满足微小卫星动量轮的控制要求。与常规卫星动量轮控制系统相比,具有精度高、体积小的优点。     

Shaping stable periodic motions of inertia wheel pendulum: theory and experiment

We consider an underactuated two‐link robot called the inertia wheel pendulum. The system consists of a free planar rotational pendulum and a symmetric disk attached to its end, which is directly controlled by a DC‐motor. The goal is to create stable oscillations of the pendulum, which is not directly actuated. We exploit a recently proposed feedback‐control design strategy based on motion planning via virtual holonomic constraints. This strategy is shown to be useful for design of regulators for achieving orbitally exponentially stable oscillatory motions. The main contribution is a step‐by‐step procedure on how to achieve oscillations with pre‐specified amplitude from a given range and an arbitrary independently chosen period. The theoretical results are verified via experiments with a real hardware setup. Copyright © 2009 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

星球车松软星壤的轮腿式探测系统:Ⅱ-感知车轮

为增强星球车松软星壤的穿越通过能力,提出了轮壤交互接触信息的感知车轮设计。该车轮是一种星球车的前置轮腿式探测系统(WOLS)的关键部分,可实现动态轮壤交互的关键量测量(轮壤作用力/力矩、轮壤接触角和车轮沉陷量)。研究分析了轮壤力学的关键测量参量及其分组,完成了感知车轮的硬件设计和集成,提出了待测参数的在线测量模型和方法,通过标定校准和实车测试验证了该感知车轮的性能。     

不同滑滚比下轮轨材料损伤行为

在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为。利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析。结果表明:不同滑滚比下摩擦因数变化趋势反映材料损伤的过程;轮轨材料的硬化程度随滑滚比增加而增加;不同滑滚比条件下的损伤机制不同:在近似滚动条件下,轮轨材料损伤较轻,主要为氧化磨损和局部剥落。随着滑滚比增加,轮轨材料损伤逐渐发展为疲劳磨损为主,并伴随氧化磨损和磨粒磨损,且磨粒磨损程度随滑滚比的增加而增加。     

复合材料汽车轮毂的成型工艺及性能研究

研究了不同冲击方向下复合材料的冲击力学性能,设计不同纤维布料裁剪方式并分析原材料的使用率,设计易于铺层操作以及产品脱模的三片式模具,优化热压罐成型工艺,并进行了车轮冲击测试。结果表明,冲击测试时的冲击方向对复合材料的冲击性能有较大影响,相较于垂直于铺层方向的冲击性能,冲击方向平行于铺层方向的复合材料冲击性能更高,产品铺层中应根据冲击工况进行优化铺层设计;采用合适的裁剪结构设计提高了操作便利性,并且使材料利用率达到83.8%,大大节约了材料成本;采用优化热压罐成型工艺制备的复合材料轮毂在冲击静载荷为600 kg的13°冲击测试中未出现断裂情况,满足汽车车轮冲击测试的装车要求。     

车辆四轮转向系统的控制方法

系统地评述了车辆四轮转向系统的原理及其控制方法的发展,在此基础上指出四轮转向系统的研究必须以闭环综合评价为出发点,并与其它主动安全技术相结合才能真正达到实用阶段。     

多线程应用中的定时器管理算法

针对高性能电信系统中软定时器效率低下的问题,提出一系列优化方案,采用二次散列的时间轮,并结合免锁算法的低粒度互斥锁,从理论上把定时器查询和定时器插入等常用操作的复杂度从O(n)降至最优情况的O(1)。通过真实高负荷进行测试,采用SunStudio11性能分析工具对优化前后的性能进行定量分析。实验结果表明,该优化方案能够有效提高系统效率。     

AltaRica 3.0模型到Promela模型转换与验证方法研究

AltaRica语言用于安全关键系统的建模,其拥有一套完整的建模分析工具,但随着AltaRica3.0的更新,ARC等传统的AltaRica建模分析工具已不再支持,而SPIN作为一个穷尽式模型验证工具被广泛应用。介绍了AltaRica3.0相对于之前版本在表达能力方面的改进,以及其底层模型GTS的基本结构。以AltaRica3.0扁平化为GTS模型的思想为基础,提出了一种AltaRica3.0模型向Promela模型的转换规则。以民用飞机中机轮刹车系统WBS为例,建立了AltaRica3.0模型,并且通过转换规则转为Promela模型。最后根据民用航空标准SAE ARP 4761中对机轮刹车系统的安全性要求,利用SPIN工具对机轮刹车系统的安全属性进行了验证。     

八轮全向移动平台的控制系统设计

针对目前国内工业应用中提出的八Mecanum轮全向移动平台的构想,提出其控制系统的设计与实现方案.研究通过八轮全向移动平台的原理分析,提出总体设计方案,以STM32单片机为控制核心,通过接收遥控信号协同驱动8个Mecanum轮,实现移动平台的全向移动以及零转弯半径转动.详述了控制系统软硬件的模块化设计,并在此基础上研制了样机.通过实验验证了控制系统设计的可行性,对于推进国内全向移动平台的工业化应用具有一定的意义.     

增强寻优能力的改进蜂群算法

针对人工蜂群算法易陷入局部最优问题,首先,将蜂群算法中的跟随蜂数量翻倍,用其一半采用轮盘赌选择机制更新,保持蜂群沿着蜜源浓度大的方向进化;增加的一半跟随蜂采用反向的轮盘赌选择机制,用以维持种群的多样性。其次,将所有未更新计数器次数大于阈值的蜜源对应的引领蜂变成侦察蜂,并对相应蜜源进行更新搜索。最后,求出每一轮迭代后所得蜜源的中心位置,通过中心位置与每个蜜源所在的邻域内产生一新解,再比较适应度值的大小,选择优者。经过实验证明,该改进算法具有更高的收敛精度和很好的鲁棒性,且增加了算法跳出局部最优的机会,增强了蜂群算法的寻优能力,具有更好的优化性能。