日地系统L_2点Halo轨道绳系卫星编队动力学

研究平动点附近周期轨道上旋转多体绳系卫星编队系统的非线性耦合动力学问题。编队系统为各卫星质量接近的轮辐状结构,位于日地系统第二平动点附近,整个系统的旋转保持系绳处于张紧状态,建立Hill限制性三体问题的绳系编队系统动力学模型。针对处于留位阶段的典型对称三星编队,在位于较大Halo轨道上无控制力作用的情况下,进行母卫星轨道运动与系绳摆动耦合运动的动力学模拟,分析轨道方向、卫星质量比、系绳长度以及初始旋转速度对编队系统整体稳定性的影响。     

基于视线运动模型的椭圆轨道交会最优控制

针对航天器自主交会对接实际存在的接近方位角约束, 在视线坐标系内讨论了椭圆轨道最优交会控制设计问题. 根据椭圆轨道视线动力学模型具有时变非线性的特点, 分别采用状态相关Riccati方程(state-dependent riccati equation, SDRE)方法和\theta-D方法进行了最优交会控制器设计. 考虑到实际施加的控制力沿原轨道坐标系各轴向更易于实现, 结合SDRE方法中系统输入矩阵可与系统状态量相关, 进而设计了控制力沿轨道坐标系轴向的最优交会控制器. 数值仿真表明: 两种方法均实现了带有方位角约束的交会; \theta-D控制算法计算效率更高, 而SDRE控制算法精度较高, 且可以实现控制力沿轨道坐标系各轴定向施加.      

基于波动法的框式结构功率流主动控制方法与实验研究

为了研究扰动影响下框式结构中的功率流传播与主动控制,首先采用波动方法建立了框式结构的动力学模型并获得了其在扰动下的精确动力学响应,进一步得到结构中传播的功率流,并以此为目标函数,优化得到了最优控制力的大小与相位,然后对结构施加最优控制力,实现了框式结构的功率流主动控制。对框式结构功率流主动控制方法进行了数值计算分析与实验验证。结果表明：采用波动方法计算框式结构的动力学响应精确可靠;通过数值计算与实验研究可知功率流主动控制可以明显降低框式结构全频域内的抖动,验证了基于波动方法功率流主动控制的正确性与有效性。     

不确定线性时滞系统模型参考自适应控制研究

以具有不确定参数和时滞的线性时滞系统为对象,开展时滞系统的模型参考自适应控制研究。首先利用时滞控制力项的差分方程对系统的状态变量进行增广,将时滞系统动力学方程变为形式上不含有时滞项的增广状态方程。然后根据时滞系统动力学方程和已确定的参数建立相应参考模型,并采用线性二次调节器(LQR)设计参考模型控制律,以保证闭环参考模型系统稳定。最后基于参考模型的LQR控制律,采用基于类观测器的模型参考自适应控制方法设计相应的自适应控制律。因此,针对原时滞系统动力学方程,本文所设计的时滞控制律由LQR控制律和自适应控制律两部分组成。数值仿真结果表明:本文所使用的基于LQR的自适应控制方法在系统参数和时滞不确定的情况下,能够有效地跟踪稳定的参考模型的动力学行为,从而对系统进行控制。该方法可以作为LQR控制方法的有益补充,进一步改善控制系统的动力学行为。     

变质量系统动力学教学中的几个问题

在变质量系统动力学的教学中应引入控制界面的概念，它实际上是描述运动及处理动力学问题的另一种方式，在描述流体的运动中十分有用．本文还对变质量系统动力学教学中的几个疑点作出了解释     

人工神经网络非线性动力学及应用

综述神经网络系统非线性动力学行为及其与网络性能的联系和在科学和工程中的应用；讨论了神经网络的权值动力学系统和状态动力学系统的动态过程，神经网络的稳定性和鲁棒稳定性，高阶关联网络的性能、张量描述、吸引性和复杂性，神经网络设计和综合的分叉理论；说明了神经网络动力学分析的意义和重要性．     

基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制研究

本文主要研究了基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制方法并分析了控制力时滞对控制效果的影响规律。首先,对压电叠堆惯性作动器的动力学特性进行分析,建立了考虑惯性作动器动力学的主结构的随机动力学模型;接着,提出主结构随机振动"线性"二次高斯控制(linear quadratic Gaussian,LQG)方法,并探讨了作动器惯性质量和刚度等对控制效果的影响规律;最后,研究了控制力时滞对控制效果的影响,并提出了利用时滞优化控制效果的方法。研究结果表明,压电叠堆惯性作动器对结构的随机振动具有较好的控制效果,当控制时滞时间τ=0.025 s时控制效果可以得到进一步优化。     

多体系统传递矩阵法在火炮动力学中的应用

基于作者提出的多体系统传递矩阵法，研究了其在火炮动力学中的应用，求得了某类火炮系统固有振动的频率方程振型函数的精确解析式，并给出了电算结果。     

Halo轨道的ASRE非线性留位控制方法

针对Halo轨道的留位控制问题,提出一种跟踪名义参考轨道的非线性最优跟踪控制策略.首先得到日-地系统第二平动点附近的有控制力作用下的轨道动力学方程,其次利用微分修正法得到要跟踪的名义参考轨道,然后将ASRE非线性最优跟踪控制方法与精细积分法相结合,针对Halo轨道的留位设计非线性控制器,最后利用数值算例验证了本文方法的...     

STOCHASTIC VIBRATION CONTROL BASED ON PIEZOELECTRIC STACK INERTIAL ACTUATOR1)

本文主要研究了基于压电叠堆惯性作动器的随机振动控制方法并分析了控制力时滞对控制效果的影响规律。首先,对压电叠堆惯性作动器的动力学特性进行分析,建立了考虑惯性作动器动力学的主结构的随机动力学模型;接着,提出主结构随机振动 "线性"二次高斯控制(linear quadratic Gaussian,LQG)方法,并探讨了作动器惯性质量和刚度等对控制效果的影响规律;最后,研究了控制力时滞对控制效果的影响,并提出了利用时滞优化控制效果的方法。研究结果表明,压电叠堆惯性作动器对结构的随机振动具有较好的控制效果,当控制时滞时间$\tau = 0.025$s时控制效果可以得到进一步优化。     

THEORY AND METHOD OF OPTIMAL CONTROL SOLUTION TODYNAMIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION (Ⅰ)──FUNDAMENTAL CONCEPT AND DETERMINISTIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION

IntroductionDynamicsystemidentificationistheinverseproblemofdynamics.Throughtheuseofexperimentaloroperahonalinput-outputdata,modelofdynaITilcsystemcanbeestablishedbysystemidentificationtechnique,andundetCndnedparametersofmodelcanalsobeidenhfied.Ingeneral,dynamicequahonsofsystemareknownPrior,whilesystemidentificahonisjustanundetendnedparametersidentificationproblem.TheseparametersaremodalparameterssuchasfrequenciesandmodeshapesorstrUctUralparameterssuchasdampingandstiffness.T'hisisatypical"g…     

随机压电智能桁架结构闭环控制概率动力响应分析

针对随机压电智能桁架结构研究了基于概率的结构闭环控制系统动力响应分析模型与方法．考虑结构的物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及闭环系统控制力同时具有随机性时，利用振型迭加法导出了结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式．通过算例考察了智能结构物理参数、几何尺寸、外荷载幅值以及控制力的随机性对结构闭环控制系统动力响应的影响，并获得了若干有意义的结论．     

磁浮列车的动力稳定性分析与Liapunov指数

针对弹性轨道上的磁悬浮列车线动力控制系统,给出了采用Ｌｉａｐｕｎｏｖ特性指数送别动力系统稳定性的判据：当动力系统的全部Ｌｉａｐｕｎｏｖ特性指数小于零时,动力控制系统是稳定的;而当动力系统有一Ｌｉａｐｕｎｏｖ特性指数大于零时,动力系统就成为不稳定的,由于Ｌｉａｐｕｎｏｖ特性指数可以由数值积分方式方便地给出,这一判断方法对于不便搜索参数稳定区域的高维动力系统,与寻求周期变系数线性常微分方法动力系统的Ｆ     

THEORY AND METHOD OF OPTIMAL CONTROL SOLUTION TO DYNAMIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION (I)──FUNDAMENTAL CONCEPT AND DETERMINISTIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION

Based on the concept of optimal control solution to dynamic system parameters identification and the optimal control theory of deterministic system, dynamics system parameters identification problem is brought into correspondence with optimal control problem. Then the theory and algorithm of optimal control are introduced into the study of dynamic system parameters identification. According to the theory of Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equations' solution, the existence and uniqueness of optimal control solution to dynamic system parameters identification are resolved in this paper. At last the parameters identification algorithm of determi-nistic dynamic system is presented also based on above mentioned theory and concept. Project supported by the National, Defence Science and Technology Foundation (A966000-50) and the Across Century Scientist Foundation from the State Education Commission of China     

时变参数时滞减振控制研究

时滞动力吸振器对谐波激励有着良好的减振控制效果,但对随机激励的减振控制效果却并不明显,具体表现为时滞动力吸振器对随机激励的减振控制效果与被动吸振器几乎相同。针对上述问题,本文提出了一种新的时变参数时滞减振控制方法。在原有时滞减振控制方法的基础上,首先将时滞增益系数由定值形式变为时间函数形式,然后通过时变优化得到多组时滞控制参数并使其以一定时间周期循环作用于减振控制过程,通过这种方法进一步改善了时滞动力吸振器减振性能。本文最后以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的振动响应为仿真对象,运用精细积分法求解了具有时变时滞参数的时滞动力学方程,以此得到了在谐波激励和随机激励作用下主系统振动的时域仿真结果。研究结果表明,在时变参数时滞动力吸振器的控制下,主系统无论是受谐波激励作用还是受随机激励作用,其振动位移、振动速度和振动加速度均比在定值参数时滞动力吸振器控制下时有大幅的减少,时滞动力吸振器的减振性能有了明显的改善。      

含初缺陷裂纹损伤梁的冲击动力屈曲

由Hamilton原理导出考虑初始缺陷及横向剪切变形时裂纹梁的动力屈曲控制方程;应用断裂力学中常用的线弹簧模型将裂纹引入到屈曲控制方程中;基于B-R动力屈曲判断准则,采用数值方法求解了受轴向冲击载荷作用时裂纹梁的动力屈曲;对比讨论了不同冲击速度、初始几何缺陷大小以及分布形式等因素对梁冲击动力屈曲的影响。     

惯性平台稳定回路的变结构控制

本文讨论了惯性平台稳定回路的变结构滑模控制规律的设计问题。在二自由度陀螺稳定平台中,稳定回路通常按角度输入进行设计,但是这种系统的动态误差主要来自舰船摇摆时轴上的摩擦力矩引起的稳定误差,因此,用经典方法设计的控制规律在实际使用中动态误差较大。本文用变结构滑模控制方法设计了控制规律,仿真结果表明变结构稳定回路的抗干扰能力和跟踪性能得到了较大的改善,提高了惯性稳定平台的可靠性和精度。     

NUMERICAL SIMULATION STUDY ON DYNAMIC RESPONSE UNDER RUDDER CONTROL

针对超声速机动飞行器舵面操纵动态响应问题,开展了相应的算法研究,建立了适用于模拟舵面与弹体相对运动及弹体气动力动态响应的非定常计算方法和局部动态网格变形技术. 以方形弹超声速绕流为例,验证了所提出的定常和非定常计算方法. 对方形弹舵面操纵的3种基本过程(脉冲、阶跃和谐波) 进行了数值模拟,获得了舵面操纵下导弹的俯仰运动对操纵的响应过程. 研究结果表明,快速的舵面操纵过程,甚至会导致导弹的俯仰运动失稳.     

在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模

在轨组装是未来超大型空间结构最有发展潜力的构建方式之一, 组装过程中空间结构尺寸逐渐增长、动力学特性也随之改变, 给结构主动控制任务带来了新的挑战. 针对这一问题, 提出一种在轨组装空间结构面向主动控制的动力学建模方法. 首先, 建立不同类别组装模块的基础模型库, 以用于后续直接调用; 然后, 定义模块的邻接关系矩阵以描述在轨组装过程中空间结构的变化, 并根据在轨组装任务特点, 设计了面向分布式控制的智能组件结构形式; 在有限元建模方法的基础上提出"节点自由度加载"方法, 利用模块的基础模型库与邻接关系矩阵, 分别建立智能组件和空间结构整体的动力学模型, 该模型可随组装的进行同步自适应更新; 最后, 以在轨组装桁架结构为例, 给出组装碰撞冲击下动力学建模与分布式主动控制数值仿真. 结果表明, 在轨组装过程中桁架结构整体的动力学特性有明显的变化, 主动控制非常必要; 基于提出的建模方法, 可高效地建立构型多样的在轨组装空间结构动力学模型; 智能组件的动力学模型在组装过程中可进一步根据邻接关系矩阵限定更新范围, 适用于在轨组装过程中的分布式主动控制系统设计.