Asymptotic reduced-dimensional steering strategies for CMG singularity-free control

The geometric singularity problem is one of principal difficulty when using single-gimbal control moment gyros as spacecraft attitude control devices. To overcome singularity, new steering logics are suggested in this paper which results in a reduction in the difficulty of generating gimbal rates around a singular state. One of the suggested steering laws presented is the reduced dimensional singular value decomposition steering law, which adopts the singular value decomposition in reduced dimensional forms. Two other steering laws make use of the least square method in reduced dimensional forms. All of the suggested steering laws have been generated for the compensation of the torque insufficiency. These logics are verified mathematically and simulations at a singular condition and non-singular condition are performed to see how well they work.     

化学机械磨削技术研究现状与展望

化学机械磨削能通过化学机械协同过程实现单晶硅、石英玻璃等硬脆材料的超精密高质低损加工,被广泛应用于半导体以及光学等领域器件的平坦化加工。在综述化学机械磨削技术材料去除机理、磨削工艺以及复合加工工艺等方面研究现状的基础上,对上述研究现阶段存在的问题进行了分析讨论。分析表明,从固固相化学反应机制和化学机械协同效应角度揭示化学机械磨削机理,有助于从材料去除机理、磨具结构设计以及复合加工工艺开发等角度创新得到提高该技术加工效率的可行性方法。最后,对化学机械磨削技术在多样化加工对象、较复杂结构加工、多能场复合加工工艺以及智能数据库开发等方向的发展进行了展望。     

一种磁悬浮CMG用高速无刷直流电动机锁相高精度稳速控制系统设计方法研究

提出一种用于高速无刷直流电动机锁相速度控制器设计和参数优化方法。对锁相控制的积分环节采用了梯形公式数字积分器,与可逆计数器构成的数字积分器相比,梯形公式数字积分器具有实现简单、动态响应快、入锁范围大、抗扰动能力强等优点。在以DSP为核心的电机数字控制系统上实现了锁相稳速控制算法,并将该方法用于磁悬控制力矩陀螺高速无刷直流驱动电动机的稳速控制。实验结果表明,该方法改善了动态响应,获得了较高的稳速精度。     

挠性卫星的姿态机动滚动优化控制

提出了一种基于控制力矩陀螺的挠性卫星姿态大角度快速机动控制方法。结合卫星姿态动力学,运动学和挠性附件的振动方程,建立了面向预测控制方法的非线性预测方程;在建立了包含卫星姿态跟踪误差,控制力矩能量以及挠性附件振动能量的优化目标函数基础上,采用非线性模型预测控制方法设计了兼顾机动性能与抑制附件振动的卫星姿态机动律。为进一步消除挠性附件振动,采用输入成形技术对规划的控制力矩进行处理,成形出合理的控制力矩指令。最后以成形后的控制力矩指令为输入条件,基于鲁棒伪逆方法设计了金字塔控制力矩陀螺群的操纵律,完成挠性卫星姿态机动的非线性滚动控制。针对算例的研究表明:卫星滚动轴姿态能够在约27 s内机动50°,且具有指向精度小于0.03°,姿态稳定度小于0.03(°)/s的性能。     

百克量级花岗岩中痕量镎的分离纯化方法研究

镎的高生物毒性和长半衰期（t_1/2＝2.14×10⁶ a）以及在环境中易迁移的性质,使之成为环境放射性污染普查及核设施监测过程中主要关注的核素之一。本文利用酸式消解法实现了百克量级花岗岩的全溶解。以自制的DMDODGA/CMG20树脂作为分离材料,利用其对氢氟酸中镎的吸附特性,建立了大体积溶解液中痕量镎的富集-分离流程。同时采用Dowex 1×4阴离子交换树脂进一步实现了对镎的浓缩和纯化。在此基础上,提出了百克量级花岗岩的分离流程,并对流程进行了实验验证。结果表明,花岗岩溶解液澄清、无残渣,分离流程对镎的回收率为87.6%,对岩石基体元素和铀的去污因子均大于1.0×10⁵。     

石英玻璃的化学机械磨削加工

为了实现石英玻璃基板的高效、高质量加工,进一步改善光掩模设备的性能,进行了石英玻璃化学机械磨削(CMG)加工技术的研究。通过在磨削过程中主动增强磨粒、结合剂以及磨削液与工件的化学反应,并使化学反应与机械去除作用形成动态平衡,从而消除因材料脆性去除而造成的表面损伤等,实现了大口径玻璃工件的高表面质量、高形状精度的加工。针对石英玻璃CMG加工的特点,开发了CMG专用砂轮及磨削液,利用正交实验法优化了石英玻璃CMG加工工艺参数,分析了CMG加工过程中磨削压力、砂轮转速、磨削液流量、pH值等因素对加工表面粗糙度及加工效率的影响,并利用优化后的工艺参数加工得到了Ra为0.795nm的石英玻璃表面。加工后基板的光学性能和化学机械抛光(CMP)加工基板的光学性能相同,能够满足光掩模设备的性能需求。     

敏捷卫星SGCMG群姿态机动测试用例设计研究

针对SGCMG群敏捷姿态机动这一新技术,研究一种SGCMG群姿态机动测试用例设计方法。在分析SGCMG运动特性的基础上,建立了SGCMG群卫星姿态动力学模型和SGCMG群力矩输出矩阵,由此开展了SGCMG群操纵律研究及奇异性分析;结合SGCMG群卫星姿态动力学模型、运动学模型和PID控制器设计,搭建了敏捷卫星姿态控制闭环仿真系统,采用不考虑奇异规避的广义操纵律进行闭环仿真,通过遍历搜索的仿真运算,寻找分别经历无奇异、显奇异和隐奇异的典型目标姿态角组合,完成了敏捷卫星SGCMG群奇异规避算法的测试用例设计与验证,实现了对SGCMG群敏捷机动能力与系统指标的全面考核,极大提高了测试用例覆盖的全面性和有效性,具有现实的工程意义。     

Numerical Simulation of Enhanced Oil Recovery by Alkali-surfactant-polymer Floodings

In the present study numerical simulation of sand pack flooding with alkali–surfactant–polymer for enhanced oil recovery has been studied using an advanced compositional simulator named STARS available from the Computer Modeling Group. The flooding experiment shows that the chemical formulations are able to recover additional oil more than28% with proper formulation. Therefore, the main motivation of the work is simulation and comparison of results. Different chemical slugs such as alkali, surfactant, and polymer were taken and their effects on water cut, oil cut, cumulative recovery and additional recovery were simulated by the software using experimental data. The results obtained using the simulator has been compared with the available sand packed flooding laboratory experimental data.     

磁悬浮控制力矩陀螺高速转子的优化设计

介绍了一种磁悬浮控制力矩陀螺(CMG)的结构,其中陀螺转子的额定角动量为200N·ms.利用多学科设计优化软件iSIGHT及有限元分析软件ANSYS,以质量为优化目标,以静力学、动力学和其他要求同时作为约束条件,对永磁偏置混合磁轴承支承的5自由度高速盘形转子(额定转速为20 000 rpm)进行了优化设计.通过优化设计,其静强度安全系数由原来的2.39提高到2.63,提高了10%;转子质量由15.032 kg减小为13.972 kg,减少了7.1%.为满足控制系统对共振频率的要求,转子的弹性一阶共振频率为1 313 Hz(动力学).