航天器非Keplerian运动的陀螺效应

为了满足未来复杂空间操作对机动的要求,需要深入研究非Keplerian(开普勒)轨道的理论和方法．根据航天器运动的进动现象与陀螺进动的相似性,分析并给出了航天器环绕地球运动的陀螺效应的定义;在航天器动力学方程的基础上,建立了陀螺效应的数学模型,进而分析了陀螺效应影响下航天器的运动规律,为空间机动的更好实现提供了一种非Keplerian轨道的理论和方法.     

转子动力学的非线性数值求解

将Euler(欧拉)角表示引入转子动力学系统,用以描述转子的非线性旋转运动,并与时间有限元相结合,进而提出了包含非线性因素的转子动力学保辛数值求解方法.以此方法为基础,分析了悬臂梁-圆盘转子系统的涡动行为.数值结果证明该数值解法的有效性与正确性,可用于各种转子系统涡动行为分析.     

刚体动力学的四元数表示及保辛积分

基于刚体定点转动的四元数表示,运用分析结构力学方法,引入离散系统作用量代替四元数微分方程,并在积分点严格满足四元数模等于1的约束条件,进行时间积分．则按分析结构力学理论,不但达到了积分的保辛且区段内部约束条件也可在变分原理意义下近似满足对重陀螺进行数值仿真,结果满意.     

推导刚体动力学方程的张量方法

本文提出了基于连续介质力学概念推导刚体动力学方程的张量方法,运用具有零共旋率的惯性张量的时间导数公式,证明了Lagrange方程、Nielsen方程、Gibbs-Appell方程、Kane方程和广义动量式Kane方程等五种方法的等价性,给出了角速度、角加速度之间的一些微分关系式.     

基于四元数表示的一种改进的刚体动力学保辛积分

根据四元数刚体动力学基本理论,将四元数时间导数与角速度之间的恒等变换引入动能项,由此可以直接得到非奇异的四元数质量矩阵.将其与分析结构力学结合,可以得到4种形式的保辛积分算法.该算法以离散系统作用量变分原理代替四元数微分方程,单位长度约束以代数约束的方式在积分格点处满足.数值仿真结果表明该方法不仅避免了陀螺稳态进动数值仿真中严重的章动误差,并且对于一般情况也展现出很大的精度改善.     

光纤陀螺随机误差的滤波方案的探讨

范跃祖，宁文如，刘剑．光纤陀螺随机误差的滤波方案的探讨．数理统计与管理，１９９７，１６（４），２９～３２．光纤陀螺是新一代的光学陀螺仪，它的性能决定着惯性参照系统的精度。光纤陀螺的误差分为两大类。一类是有规律的，另一类是随机的。本文提出了两种新的用于光纤陀螺随机误差补偿的Ｋａｌｍａｎ滤波方案，考虑了两种随机模型：（Ⅰ）角速度变化为等随机的；（Ⅱ）角速度变化为等随机加速的。仿真结果表明，第二种方案对噪声起到了很好的抑制作用和滤波效果     

非保守线性陀螺系统的稳定性*

本文研究具有势力,陀螺力、循环力和瑞利阻尼的非保守线性力学系统的稳定性。借助于瑞利商证明了三个稳定性定理,这些定理给出的稳定性判据不依赖于瑞利商,因此方便实用。     

多刚体系统的外碰撞动力学方程

本文讨论了两个多刚体系统之间相互碰撞的动力学问题,给出了碰撞冲量和广义速度增量已经解耦的,且适合于计算机程式求解的外碰撞动力学模型,该模型具有实用价值。     

q-变形陀螺的粗粒描述和t-j模型

从RTT关系出发建立了完全可积的三角式Goryachev Chaplygin旋转仪的Hamilton量 ,通过使用SU_q( 2 )代数的多个Fermi子算符表示和作平均场等近似的粗粒描述后 ,发现它可以约化成t-j模型的Hamilton量.     

半导体漂移-扩散方程解的上下界整体估计

研究半导体方程解的整体性质,应用Stampacchia的最大模估计方法,证明了解的上下界整体估计.     

不变流形方法与非线性控制系统的能控制性

在Kovalev方法基础上运用不变流形研究非线性系统的能控制性问题,得出了一类仿射非线性系统能控的必要条件,讨论了必要条件的实现问题,研究了带有两个陀螺的刚体运动,证明了它满足能控性的必要条件.     

Poisson系统的辛结构

当Poisson系统中的Poisson矩阵是非常数时,经典的辛方法如辛Runge-Kutta方法,生成函数法一般不能保持Poisson系统的Poisson结构,利用非线性变换可把非常数Poisson结构转化成辛结构,然后任意阶的辛方法可以长时间计算Poisson系统的辛结构．自由刚体问题中Euler方程被转换成辛结构并用辛中点格式进行数值求解,数值结果给出了这种非线性变换的有效性．     

Regularized numerical integration of multibody dynamics with the generalized method

This paper discusses the consistent regularization property of the generalized α method when applied as an integrator to an initial value high index and singular differential-algebraic equation model of a multibody system. The regularization comes from within the discretization itself and the discretization remains consistent over the range of values the regularization parameter may take. The regularization involves increase of the smallest singular values of the ill-conditioned Jacobian of the discretization and is different from Baumgarte and similar techniques which tend to be inconsistent for poor choice of regularization parameter. This regularization also helps where pre-conditioning the Jacobian by scaling is of limited effect, for example, when the scleronomic constraints contain multiple closed loops or singular configuration or when high index path constraints are present. The feed-forward control in Kane’s equation models is additionally considered in the numerical examples to illustrate the effect of regularization. The discretization presented in this work is adopted to the first order DAE system (unlike the original method which is intended for second order systems) for its A-stability and same order of accuracy for positions and velocities.     

KAHAN'S INTEGRATOR AND THE FREE RIGID BODYDYNAMICS

1.IntroductionAmongotherunconventionalnumericalmethods,Kahanll]hassuggestedadiscretizationofasimpleLotka-Volterasystemwiththepropertythatthecomputed.pointsdonotspiral.ThemotivationofthisbehaviourwasgivenrecentlybySanzSerna[3]byshowingthatKahan'sintegratorisasymplecticone.Thegoalofourpaperistostudysomepropertiesofthisintegratorintheparticularcaseofthefreerigidbody.2.TheFreeRigidBodyLetSO(3)betheLiegroupofall3x3orthogonalmatriceswithdeterminantoneandso(3)itsLiealgebra.Itcanbecanonicallyide…     

A note on stability of spacecrafts and underwater vehicles

A Hamilton‐Poisson system is an approach for the motion of a spacecraft around an asteroid or for the motion of an underwater vehicle. We construct a coordinate chart on the symplectic leaf which contains a specific generic equilibrium point and we establish stability conditions for this equilibrium point.