小型静电陀螺仪信号读取方案研究

信号读取技术是小型静电陀螺仪的一项关键技术，中介绍了赤道锯齿刻线的光电信号读取方案，分析了图形刻线误差，转子转速误差，耦合误差，转子线位移误差所产生的测角误差，研究了图形刻制方法，并作了初步试验。研究结果对信号读取系统的设计与研制具有参考价值。     

一种赤道刻线静电陀螺仪主动阻尼控制方案及其实验研究

提出一种采用转子赤道刻线，利用赤道光电传感器的输出来控制阻尼力矩方向的半球施矩主动阻尼控制方案。在气浮装置上用大球转子进行了模拟试验。试验表明该主动阻尼控制方案可在大范围内对转子进行阻尼，大大减少了阻尼时间。中对大球转子及实心转子主动阻尼结果进行了对比分析，表明对于实心转子ESG，赤道刻线主动阻尼方案能将阻尼时间减少到被动阻尼的10％。     

静电陀螺仪MUM全姿态读取的原理及其误差分析

研究了采用同步解调法实现静电陀螺仪质量不平衡调制(MUM)全姿态读取的原理,讨论了影响读取精度的因素,分析了各电极轴转子位移测量电路比例因子不一致和电极轴不正交造成的读取误差.研究表明,某轴测量通道1%的比例因子偏差将造成约17′的读取姿态误差,电极轴不正交造成的读取误差与不正交的程度约在同一数量级.应用中必须通过建立读取误差补偿模型,并进行实时补偿来提高MUM全姿态读取的精度.     

静电陀螺仪MUM小角度读取的相关技术研究

讨论了同步解调法实现静电陀螺仪质量不平衡调制（MUM，Mass-Unbalanced Modulation）小角度读取的原理，分析了影响读取分辨率的各种因素，并对其实施方案中的相关技术进行了探讨。研究表明，尽管MUM读取方案非常适用于实心转子静电陀螺仪，但前提是将其小角度读取的分辨率提高到可与光电方法相比的水平（角秒级）。要实现这一目标，首先要保证转子和电极的机械特性达到一定要求；在此基础上，还要在支承系统的结构、转子位移测量电路设计等方面进行精心设计。     

八电极静电陀螺仪的非线性建模及控制参数优化

考虑扰动作用下转子相对于电极腔中心可能存在较大范围运动,建立了八电极结构静电陀螺仪四轴斜坐标系下三阶转子-电极电容模型,同时结合转子在电场力和重力作用下的动力学模型,实现具有非线性特征的静电支承控制模型。在此基础上探讨了转子偏离电极腔中心时加力控制信号对位移测量信号的影响,并建立了基于抵消机制的位移测量模型。另外采用Simulink Response Optimization工具箱优化了控制器参教。离线仿真实验表明,设计的支承控制器在转子较大偏离电极中心时,仍能确保转子的定中性。     

可控约束阻尼层梁的H∞控制实验研究

建立了可控约束阻尼层悬臂梁的动力学模型,分析了模型中的不确定性．针对模态溢出问题,研究了可控约束阻尼层梁结构的Ｈ∞鲁棒控制设计,并进行了数值仿真与控制实验研究．结果表明,与位移比例反馈控制相比,Ｈ∞控制能有效抑制可控约束阻尼层梁结构的模态振动,且对被截断模态不产生控制溢出,具有良好的鲁棒稳定性．     

基于xPC Target的静电陀螺支承控制系统仿真

针对静电陀螺转子在电极腔内的运动特性,建立了具有负刚度特性的转子动力学方程。结合传统的3-4,4—3变换,建立了三路支承控制器,并采用MATLAB参数优化工具箱设计控制器参数。采用xPC Target及相应的接口电路建立了实时仿真平台,对支承控制系统进行实时仿真。实时仿真结果表明三路支承控制器能够对具有负刚度特性的转子运动进行有效控制。另外通过一个实际模拟电路验证了实时仿真平台的有效性,这对八电极小型实心转子静电陀螺的支承控制系统快速研制具有重要意义。     

Passive vibration control of space structure by receptance theory

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｓｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ .Ｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ,ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｏｓｅｗｈｅｒｅｓｔｒｅｓｓｏｒｎｏｉｓｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｒｅｄｅｓｉｒａｂｌｅ .Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｃｏｍｐｌｅｘｔｒｕｓｓｏｒｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎｒｅｃｅｐｔａｎｃｅｔｈｅｏｒｙ .Ｂｙｓｅｌｅｃｔ…     

航天支架结构的被动振动控制

重点研究了航天支架结构的被动振动控制问题。在约束阻尼层有限元模型理论分析的基础上，对未附加约束阻尼层的支架计算模态和试验模态进行了相关性分析，制定出被动振动控制策略；通过分析附加约束阻层后支架计算模态和试验模态相关性，建立了有效的支架有限元模型，进一步用于各种情况的动态响应计算和分析。计算了实验结果表明，该控制策略取得了很好的减振效果，为同类结构振动控制问题提供了一个良好的模型参考。     

可控约束阻尼层板的杂交控制

用局部压电层控制约束阻尼约束层产生一种新的主、被动杂交控制形式,称为可控制 约束层。本文根据弹性材料、粘弹性材料、压电材料的本构关系和变形连续条件,建立了可控约束阻尼层板的控制微方程;从理论上证明了用离散小压电片组合来代替整体压电层而不影响作动效果,改善了结构的工艺性;利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法和ＧＨＭ方法建立了系统的近似低阶方程对一试验模型进行了控制数值模拟和试验实现,结果表明这种杂交控制对控制     

电磁约束阻尼层结构振动主动控制研究

基于弹性、粘弹性、电磁学理论,应用Hamilton原理,导出了覆盖电磁约束层阻尼(EMCLD)主动控制方式的梁的控制方程,并针对覆盖EMCLD的悬臂梁,进行了主动控制仿真模拟,得到了较好的控制效果,分析了控制电流和阻尼层厚度对控制效果的影响.结果表明电磁约束阻尼技术具有结构简单、作动方式合理、耗能低的优点,是一种有效的振动主动控制方式.     

八电极静电陀螺支承系统的建模

八电极静电支承系统沿着四个非正交轴对转子施加静电力,这些作用力相互影响,因此需要对支承坐标进行垂直解耦。针对采用八电极方案的静电陀螺,给出了电极电容的计算公式和位移解算方法,推导了静电力计算公式,最后建立了八电极静电陀螺支承系统的模型并利用Simulink对系统进行仿真。仿真结果表明,在系统中加入解算矩阵和"3-4"变换矩阵后,可以使X、Y、Z三个轴向上对转子位移的控制相互独立,为转子的可靠支承奠定了基础。     

Fractional Differentiation in Passive Vibration Control

From a single-degree-of-freedom model used to illustrate the concept ofvibration isolation, a method to transform the design for suspensioninto a design for robust controller is presented. Fractionaldifferentiation is used to model viscoelastic behaviour of suspension.The use of fractional differentiation not only permits optimisation ofjust four suspension parameters, showing the `compactness' of thefractional derivative operator, but also leads to robustness ofsuspension performance to uncertainty of the sprung mass. As an example,an engine suspension is studied.     

Aspects of Passive Control of Structural Vibrations

A preliminary attempt to organize innovative strategies such as Base Isolation, Supplemental Energy Dissipation, Tuned Mass Damping and other combined approaches recently proposed by the authors, in a more general theory of Structural Control, is presented. To visualize the relationships between dynamic variables and subsystems, the block-diagram representations are used in order to obtain the regulation properties of the systems. It has been proven that the Base Isolation technique applies an open-loop control law and that Tuned Mass Damping and Supplemental Energy Dissipation realize closed-loop control laws. The block-diagram of the new combined strategy Base Isolation and Tuned Mass Damping is presented. The objectives of the regulating criteria are also discussed in order to shape the dynamic response in the frequency domain. The H ₂ and H methods are considered as optimal control algorithms.     

静电陀螺测试转台电气部分方案设计

叙述了静电陀螺三环测试转台电气部分的方案设计要点。该电气部分包括静电陀螺启动与控制系统，转台控制系统，计算机三大部分，测角分系统采用粗精耦合式角位置传感器。双轴伺服分系统采用带有纯积分环节的一阶无差控制系统，三轴位置控制分系统采用一阶无差数字控制的方案，从而确保转台满足精度指标。