落体法测刚体转动惯量的误差分析 1)

为了分析刚体转动惯量实验测定中摩擦力矩变化对测量结果的影响,本文对采用落体法测角加速度方法进行了实测检验。结果表明,摩擦力矩随载物系统转速增大而显著增加,系统空载测量时,减速过程角加速度对应平均转速远大于加速过程平均转速,如果不进行修正,则导致计算结果偏低。而相同质量砝码拉动系统负载测量时,加速过程和减速过程对应平均转速相对接近,测量值主要受测量随机误差影响。上述结果有利于进一步开展转轴摩擦力矩随转速变化系统性的研究。     

落体法测刚体转动惯量的误差分析

为了分析刚体转动惯量实验测定中摩擦力矩变化对测量结果的影响,本文对采用落体法测角加速度方法进行了实测检验。结果表明,摩擦力矩随载物系统转速增大而显著增加,系统空载测量时,减速过程角加速度对应平均转速远大于加速过程平均转速,如果不进行修正,则导致计算结果偏低。而相同质量砝码拉动系统负载测量时,加速过程和减速过程对应平均转速相对接近,测量值主要受测量随机误差影响。上述结果有利于进一步开展转轴摩擦力矩随转速变化系统性的研究。     

关于测试物体转动惯量方法的探讨

<正> 复杂形体转动惯量的测定法一般有:落体法;复摆法;扭振法.它们都以时间为测定量,再由理论公式求出转动惯量.落体法受阻尼影响较大,实验表明,测量误差>>5%.复摆法要求小摆幅(≤5°),给测试带来不便;如摆幅太大(60°),测量误差也>>5%(46%).扭振法测试转动惯量,阻尼影响很小,振幅影响也远不如复摆法,只要参数选择得当,可保证误差≤5%.     

矩形高层建筑风致脉动扭矩时程模拟

提出了一种矩形高层建筑脉动扭矩时程模拟方法,利用广义牛顿第二定律将建筑层间转动惯量和扭转角加速度谱转化成层间扭矩功率谱,结合扭矩竖向相干函数,推导出了扭矩互谱密度函数;采用谐波合成法模拟出沿楼层高度分布的脉动扭矩时程。在时域内对高层建筑扭转向进行了风振分析,结果表明,建筑顶部扭转角加速度略大于UND(美国圣母大学)空气动力数据库结果,平均偏差约为11%,两者在统计意义上基本一致。     

四环空间稳定平台的稳定性分析

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,首先应用Euler动力学方程推导了以各框架电动机驱动轴绝对角加速度为变量的动力学方程。在此基础上,研究了内框、中框、外框轴综合转动惯量随p、r角变化的规律。由各框架轴实测频率特性分析了对象的谐振、阻尼等特性,并结合转动惯量的变化,总结了保证控制系统稳定性可采取的方法;从机械结构设计角度研究了消除综合转动惯量变化的措施。结果表明:采用当前的框架配置方案,外框轴综合转动惯量的相对变化量较大,应采取相应措施保证系统的动态性能及稳定性;音叉式外框架的低刚度导致外框轴在低频段存在谐振峰,应通过设置滤波器及状态反馈等方式抑制其影响;合理分配各框架对应轴向的转动惯量可使各电动机驱动轴成为固定惯量系统,且减小甚至消除了耦合力矩。     

实时测算阻尼比研究转动惯量

以``长摆线三线摆'为物理动力学模型, 采用拉格朗日第二类方程研究阻尼对工件 转动惯量测量的影响, 针对``振幅测量法'中很难测准摆幅幅值等实际问题,提出 一种``等弧--时间比法', 即通过计算悬盘在不同周期内、在相同位 置摆过相等圆弧所用时间比来计算系统阻尼比$\zeta$的方法, 提高外形尺寸较大 工件的转动惯量测量精度.     

角加速度计发展综述

介绍了国内外各种角加速度计的结构及工作原理,阐述了角加速度计在国内外的研究现状,通过分析角加速度计的发展趋势,结合现有角加速度计的特点及不足,文中还提出了一种新型的微流体惯性质量角加速度计。微流体角加速度计只敏感输入轴上的角加速度,对外界输入的线加速度或振动能够较好地隔离。     

捷联陀螺角加速度误差系数在三轴转台上的实验标定

本文提出了在三轴转台上用双轴和三轴速率输入法来标定捷联陀螺的角加速度误差系数。该方法充分利用了三轴转台的速率功能来激励陀螺的角加速度误差项，从而标定出相应的角加速度误差系数，为解决在缺乏角振动台的实验条件下陀螺的动态误差模型标定问题提供了一条有效途径。     

识别复杂形体转动惯量的一种新方法

本文导出了约束三线摆有阻尼自由摆动的非线性微分方程．提出复杂形体转动惯量的约束三线摆非线性等效识别法．对识别误差作了讨论．指出该法应用于复杂形体转动惯量甚至惯性张量的高精度识别的可能性     

用三线摆测定物体对非质心轴的转动惯量

对三线摆的线性近似模型和转动惯量计算公式的由来作了简要说明. 分析了三线摆扭振系统 质心偏移对转动惯量测试的影响，给出了扭振系统质心与三线摆中心轴对齐的判别准则和用 三线摆测定物体对非质心轴转动惯量的工程实用方法. 通过工程实例说明了该方法的有效性 与可靠性. 最后讨论了提高转动惯量实测精度的几项具体措施.     

A tensor method for the derivation of the equations of rigid body dynamics

A tensor method for the derivation of the equations of rigid body dynamics,based onthe concepts of continuum mechanics,is presented.The formula of time derivative of theinertia tensor with zero corotational rate is used to prove the equivalences of five methods,namely,Lagrange’s equations,Nielsen’s equations,Gibbs-Appell’s equations,Kane’sequations and the generalized momentum type of Kane’s equations.Some differentialidentities on angular velocity and angular acceleration are given.     

3-PRS并联机器人惯量耦合特性研究

惯量是影响机器人动态性能的主要因素,并联机器人因其多支链耦合的结构特点,关节空间各驱动轴出现惯量耦合的动力学特性,在高速、高加速度运动时易引起控制超调、振动等现象,破坏机器人的动态性能,因此研究并联机器人惯量耦合特性具有重要意义. 以3-PRS 并联机器人为例,通过虚功原理求得惯量矩阵,提出惯量耦合指标,该耦合指标表征了并联机器人在工作空间不同位姿时各驱动轴的耦合惯量大小,并给出了该耦合指标在机器人工作空间内的分布规律. 进一步在一台3-PRS 并联机器人样机上进行了实验验证,结果表明耦合惯量会改变驱动轴负载,负载的改变将最终影响动态性能. 同时各驱动轴的负载变化量随着惯量耦合指标的变大而变大,与理论分析有较好的一致性. 研究成果可帮助评价并联机器人的动力学耦合特性,并可用于并联机器人的结构参数优化及伺服参数调试以提高机器人的动态性能.      

RENEWAL OF BASIC LAWS AND PRINCIPLES FOR POLAR CONTINUUM THEORIES (Ⅵ)—CONSERVATION LAWS OF MASS AND INERTIA

IntroductionThisworkisadirectcontinuationandasupplementofRefs .[1～8] .InRefs.[1～8]thecoupledbalancelawsandequationsofmomentum ,angularmomentumandenergyaswellasthenewHamiltonprinciple,principleofvirtualpowerandNoethertheoremhavebeenpresented .However,thecoupledconservationlawsofmassandinertiahavenotbeenreestablishedyet.Thepurposeofthispaperistoreestablishtheconservationlawsandequationsofmassandinertiaandtocombinethemwiththecoupledbalancelawsandequationsofmomentum ,angularmomentum ,energyand…     

一类带柔性附件充液航天器姿态机动控制

基于Lyapunov稳定性理论研究了用动量轮控制一类带轻质悬臂梁附件的充液航天器的姿态机动控制问题, 其中晃动液体用黏性力矩球摆模型代替, 悬臂梁附件用若干集中质量代替. 用动量矩定理和Lagrange方程分别推导得到航天器主刚体、等效球摆、等效集中质量的动力学方程, 所用反馈控制律包含了与动量轮角加速度密切相关的权重因子, 利用系统初、终状态和到达最终姿态所需时间解析确定此权重因子. 同时利用Lyapunov稳定性理论得到了实现最终姿态机动的稳定性判据. 数值仿真表明所用控制律的有效性, 分析附件的相对主刚体平面的转角、相对系统质心的高度、长度、刚度、质量、阻尼系数和到达最终姿态所需时间等因素对控制过程中航天器剩余章动角的影响大小.      

THERMAL SHOCK OF SEMI-INFINITE BODY WITH MULTI-PULSED INTENSE LASER RADIATION

In order to investigate the thermal shock and the heat conduction property of a target under multi-pulsed laser radiation, analytic expressions of both temperature and thermal stress fields in the target are deduced on the basis of the non-Fourier conduction law and the thermo-elastic theory. Taking a stainless steel target as an example, we can solve the analytic expressions under appropriate boundary conditions by using the finite difference method and MATLAB software, and then reveal the evolution law of both surplus temperaturt, and thermal stress in the target. The results indicate that the temperature curves in the target irradiated by a multi-pulsed laser take on a delayed character in different sections away from the boundary, which is only affected by its relaxation time. The front of the stress wave is very steep in the non-Fourier numerical solutions, which presents an obvious thermal shock, so it is necessary to consider the non-Fourier effect of semi-infinite body under the high energy laser radiation.     

Geometric methods in determining rigid-body dynamics

This research develops a measurement system using linear accelerometers to determine the three-dimensional, six degrees of freedom, impact response of an anthropomorphic test device (dummy). A procedure using spherical geometric analysis (SGA) was developed. It uses three triaxial accelerometer clusters for determining angular velocity, angular acceleration, and linear acceleration. SGA differs in its calculation of angular velocity from other procedures which determine rigid-body motion. Unlike procedures which use linear accelerometers to determine angular velocity by integration of angular acceleration, SGA uses the topology of the sphere to obtain both angular acceleration and angular velocity through algebraic manipulation of the output from the linear accelerations. The validation of SGA is accomplished by the use of hypothetical as well as experimental data.     

激光辐照下有界圆厚板的热弹性弯曲响应分析

考虑板弯曲运动的旋转惯性效应和剪切变形效应，建立了轴对称热能沉积作用下，边界固支或简支圆厚板的热弹性弯曲运动控制方程。利用数学变换和摄动法，导出了各种温度－力学边界条件下板的热弹性弯曲挠度及截面广义转角的解析公式。给出了在空间Ｇａｕｓｓ型分布激光束辐照下，板整体弯曲响应的代表性数值计算结果，直观显示了板弯曲挠度的时空变化规律。     

On the recovery of the reference trajectory of rotation

The boundary value problem of determining the time dependence of the spacecraft angular velocity vector from measurements performed by uniaxial transducers rigidly fixed in the body-fixed frame is stated and solved. The proposed algorithm ensures that the mean and variance of the variations in the estimates of the angular velocity vector are smaller than the corresponding accuracy characteristics of uniaxial transducers. The implementation of the proposed technique permits increasing the accuracy of inertial measurement devices.