动力学系统参数辨识问题最优控制解的理论与方法（I）—基本概 …

本文基于动力学系统参数辨识问题最优控制解的概念和确定性动力学系统的最优控制理论,建立了参数辨识研究与最优控制理论的对应关系。将最优控制的数学理论和算法应用于参数辨识问题的研究。依据Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ－Ｂｅｌｌｍａｎ（ＨＪＢ）方程解的理论阐述了动力学参数辨识最优控制解的存在唯一性问题,并据此得到了解决确定性系统参数辨识问题的具体算法步骤。     

MODAL SYNTHESIS METHOD FOR NORM COMPUTATION OF H∞ DECENTRALIZED CONTROL SYSTEMS （II）

When using H∞ techniques to design decentralized controllers for large systems, the whole system is divided into subsystems, which are analysed using H∞ control theorybefore being recombined. An analogy was established with substructural analysis instructural mechanics, in which H∞ decentralized control theory corresponds to substructuralmodal synthesis theory so that the optimal H∞ norm of the whole system corresponds to thefundamental vibration frequency of the whole structure. Hence, modal synthesismethodology and the extended Wittrick-Williams algorithm were transplanted from structuralmechanics to compute the optimal H∞ norm of the control system. The orthogonality and theexpansion theorem of eigenfunctions of the subsystems H~ control are presented in part (I)of the paper. The modal synthesis method for computation of the optimal H∞ norm ofdecentralized control systems and numerical examples are presented in part (Ⅱ).     

大型液体火箭姿控与跷振大回路耦合动力学建模与分析

大型液体火箭结构模态的空间化分布特征导致结构振动、姿态运动和推进系统液路脉动存在相互耦合,进而影响传统姿控回路的稳定性. 针对大型液体火箭, 充分考虑姿态控制系统对箭体姿态动力学和弹性振动的影响, 以及箭体结构弹性振动与推进系统的耦合作用(跷振(POGO)), 建立了姿控与跷振大回路耦合模型. 该模型包含了推进系统、结构系统与姿控系统之间的耦合因素, 可进行姿控-结构-推进大回路耦合机理研究. 该模型具有非奇异的优点, 可以直接用于频域分析和时域仿真. 基于该模型研究了我国某型号液体捆绑火箭推进系统参数——泵增益和蓄压器能量值对姿态运动与结构振动稳定性的影响. 研究得出, 泵增益和蓄压器能量值的变化不仅导致了结构振动的不稳定, 而且也导致了姿态运动的发散. 因此, 对于大型液体捆绑火箭, 推进系统与姿控系统之间存在不可忽略的耦合作用, 在设计姿控系统时, 有必要考虑推进系统对姿控系统稳定性的影响.      

改进时域间断Galerkin有限元方法在弹塑性波传播数值模拟中的应用

对于高频、强脉动荷载作用下的结构动力学波传播分析,对比于传统的时域算法,时域间断Galerkin方法能捕捉到波阵面的间断,有效得避免了由于间断引起的数值振荡。但时域间断方法却带来了波前面的虚假数值振荡。本文针对上述波前数值振荡的现象进行研究,通过引入人工阻尼的方法对时域间断Galerkin有限元方法进行进一步改进。数值结果表明,所发展的方法能够有效的滤掉强动荷载产生的波前数值振荡现象,同时降低了时域间断Galerkin方法的网格依赖性。     

非傅里叶热弹性的时域间断迦辽金有限元方法

基于Lord-Shulman非傅里叶热弹性模型,提出了采用修正的时域间断迦辽金有限元方法(time discontinuousGalerkin finite element method, DGFEM)求解方法. DGFEM对温度场、位移场基本未知向量及其时间导数向量在时域中分别插值;在最终的求解公式中,引入了人工阻尼. 数值结果显示所发展的DGFEM 较好地捕捉了波的间断并消除了热冲击作用下虚假的数值振荡,能够良好地模拟热弹性问题并具有较高的精度.     

基于曲率插值的大变形梁单元

线性梁单元的形函数在单元大转动时会引起虚假应变,不适用于几何非线性分析．传统的几何非线性梁单元由于位移插值和转角插值的相干性,常常引起剪切闭锁等问题．该文 提出了一种平面大变形梁单元,通过单元域内的曲率插值以及曲率与节点位移之间的函数关系,将单元节点力和节点位移表示为节点曲率的函数．由于曲率插值本质上是对梁的应变进行插值,保证了单元任意刚体运动不会产生虚假的节点力;且将梁的截面形心位移表示为曲率的函数,避免了传统单元中的剪切闭锁问题．因而所提方法特别适用于梁的几何非线性分析．数值算例说明了所提方法的正确性和有效性.     

超声辅助热酸提取液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用法测定香辛料中6种砷形态

建立液相色谱-电感耦合等离子体质谱(LC-ICP-MS)联用法测定香辛料中6种砷形态(亚砷酸盐、砷酸盐、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜碱和砷胆碱)含量的分析方法。样品采用质量分数为1%的硝酸溶液在80℃条件下超声辅助提取10 min，使用PRP X-100阴离子色谱柱，以25 mmol/L NH₄H₂PO₄-乙醇(体积比为99∶1)溶液为流动相进行等度洗脱。6种砷形态的质量浓度在1.0～100μg/L范围内线性良好，线性相关系数为0.999 0～0.999 9，检出限为0.26～0.76 g/kg。肉蔻样品加标回收率为97.6%～104.7%,6种砷形态测定结果的相对标准偏差为1.73%～2.80%(n=6)。将所建方法应用于茴香、草果、胡椒、肉蔻、辣椒5种香辛料的测定，总砷提取率为96.7%～102.0%,6种砷形态检测回收比率为96.5%～103.9%。不同种类香辛料存在2～6种不同砷形态，其中无机砷含量为0.078～0.40 mg/kg，均占总砷的80%以上，砷酸盐为香辛料中砷的主要存在形态，参考国家标准食品中污染物限...     

机器人在轨组装结构的耦合动力学与步态优化

机器人在轨移动组装空间结构是建造大型航天器最有潜力的方式之一,但机器人在结构表面作业时两者存在严重的动力学耦合效应,给空间结构的建造带来了新挑战.针对三分支机器人行走在空间柔性结构上形成的耦合动力学问题,提出一种机器人-结构耦合动力学建模与步态优化方法.首先,基于拉格朗日方程和欧拉-伯努利梁模型建立机器人-结构耦合动力学模型,该模型可用于预测机器人在结构表面行走时的耦合动力学响应.然后,基于耦合动力学方程推导出机器人运动与结构振动的关系,以降低结构振动响应为目标开展了机器人行走步态的优化研究.最后,对机器人不同蠕动步态运动方式下的空间结构动力学响应进行了数值仿真,重点分析了机器人以不同步频、不同步长以及不同抬起高度行走移动时对空间结构动力学响应的影响规律.仿真结果表明,空间结构的动力学响应与机器人的运动方式密切相关.因此在设计行走移动组装机器人的运动步态步频时应避免为空间结构固有频率的两倍,同时在保障机器人组装安全稳定的前提下应尽可能减小运动步长和抬起高度.并且通过对机器人运动步态进行优化调整可以有效抑制空间结构的振动.