基于Gauss伪谱法的欠驱动航天器姿态优化控制

现代航天器一般可以通过三正交反作用动量飞轮对其进行姿态机动控制并任意定位.研究了当其中某一个动量飞轮失效而不能输出完整三轴控制力矩时的欠驱动航天器姿态优化控制问题.在系统动量矩等于零时,其姿态控制问题可以转化为无漂移系统的非完整运动规划问题.采用Gauss伪谱法(GPM)将带有两个反作用动量飞轮的航天器姿态非完整运动规划问题转换为非线性规划问题(NLP),再通过SQP(sequential quadratic programming)算法求解.通过数值仿真、优化控制能达到设计的零边界控制要求,方便伺服电机对动量飞轮的控制;规划得到的姿态曲线与数值积分得到的曲线几乎完全重叠;权衡最终的优化目标值、运行时间和精度三因素找到合适的插值配点个数;结果表明了该方法对欠驱动航天器的姿态优化控制是有效的.     

概率密度演化理论的若干研究进展

介绍了随机动力系统中概率密度演化理论的基本方程与求解方法〖CX4〗．〖CX〗在此基础上,论述了广义概率密度演化方程求解的若干新进展,包括群演化方程及其求解、概率空间剖分的理性准则、点集加密技术与信息拓展方法等.     

轨道结构随机场模型与车辆-轨道耦合随机动力分析

将轨道结构视为一个参数随机系统,提出并建立了轨道结构的随机场模型.利用车辆-轨道耦合动力学的基本方法,将轨道系统有限单元模型与多刚体车辆模型相结合,建立了考虑铁路线路参数空-时随机变化的车辆-轨道动力计算模型.算例表明:所提出的方法较为可靠且高效;线路参数随机性对车辆-轨道系统的动力响应有明显的影响,随线路参数离散程度的增加,可能造成行车不安全、轨道损伤加剧等一些问题.     

三维随机分析的响应曲面法

本文采用“响应曲面法”设计了三维随机分析程序，可对多种材料组成的三维结构进行破坏概率计算，并在Ｗｉｎｄｏｗｓ下实现了计算结果的可视化。     

柔性结构控制矩阵的最佳配置

本文从子空间可控度的概念出发，研究了两类控制矩阵的最佳配置问题：第一类称为极值问题，也就是如何选择控制矩阵的参数，使得结构在最“坏”的干扰下，具有最佳的控制效果；第二类称为均值问题，即在初始干扰分布的统计特性已知条件下，通过控制器的配置使控制效果在统计意义下是最佳的     

参数灵敏度分析的神经网络方法及其工程应用

在系统分析中，参数灵敏度分析不仅为判断各系统参数的重要性大小提供了依据，量化的灵敏度指标也是后续参数估计的前提。然而，在多效实际系统中，系统参数与系统状态间的显式函数关系不易得到，导致一阶灵敏度指标无法直接求取。简化的单因素分析方法亦存在模型粗糙、精度不高的缺点。本文研究采用人工神经网络的高精度泛化映射，通过少量样本的训练，建立复杂系统中多个系统参数与系统状态间的近似映射关系，继而推导得到统一的灵敏度计算列式。简单结构的神经网络方法和解析方法的对比计算显示了方法的有效性和可靠性。最后，应用该法对某斜拉桥结构的荷载参数和刚度参数进行了考查，得到一般性结论。     

混凝土破裂过程的三维数值模型

利用混合同余法产生了随机变量,将混凝土中的骨料简化为球体,采用循环比较法将随机变量赋给球心坐标(X,Y,Z),实现了混凝土骨料的空间随机分布,最终建立了三维混凝土数值模型。对模型整体进行单元剖分,将骨料、砂浆、界面层分别投影到该有限元网格中,采用多次网格划分技术完成模型网格划分。通过对算例进行有限元计算,结果表明该模型基本上反映了混凝土骨料分布的实际情况,较好地模拟了混凝土的不均匀性与各向异性,验证了建立该模型的方法是可行的。     

光纤陀螺随机游走系数的分析研究

分析了产生随机游走误差的机理,分别采用有关标准和Allan方差进行了随机游走系数的分析和计算。结果表明:随机游走系数是衡量光纤陀螺噪声水平的重要指标,其值的大小体现了陀螺的极限精度。采用Allan方法表述光纤陀螺的静态指标,物理概念清晰,方法简便。     

弹塑性随机振动系统中恢复力数学模型的若干形式

本文基于弹塑性随机振动系统恢复力数学模型的统一形式，提出了能考虑刚度下降段和系统在滞变过程中强度退化的四种恢复力数学模型，为适应系统在多次强随机干扰下的反应分析需要，根据试验结果，提出了经受过强随机干扰的有损伤系统的恢复力模型，并建立了相应的数学表达式，最后针对钢筋砼框架结构在主余震作用下的弹塑性地震反应分析给出了具体算例。     

采用压电机敏元件进行结构振动控制：Ⅰ：耦合系统动力分析

本文从机电耦合弹性体的理论出发，运用Ｈａｍｉｌｏｎ原理建立了一般压电耦合系统的动力分析模型，并给出了模态分析和有限元分析的耦合系统方程，作动方程及检测方程，该分析模型和计算公式可用于任意形状压电耦合系统的动力分析和振动控制设计。另外，导出的模态分析和有限元公式可用现有的商业软件求解。