基于复模态的控制力矩陀螺配置优化

由于陀螺耦合效应,系统动力学方程的特征值和特征向量皆为复数形式,不便于进行控制力矩陀螺的配置优化和控制律设计。本文基于复模态理论,构造出一种实数域上的伪模态矩阵,从而实现方程解耦。综合考虑结构模态、控制输入能量和传感器接收能量的复合优化准则,获得了控制力矩陀螺的最优配置。结果表明,采用线性二次型最优控制,能够快速将结构的响应振幅降至5%以内,验证了使用伪模态矩阵进行方程解耦的可行性及控制的有效性。     

结构非线性颤振半主动抑制

本文利用数字仿真技术，对结构非线性颤振半主动抑制－颤振驯化方案进行了探讨，仿真结果表明，对于一定的结构非线性类型和参数，利用非线性颤振的极限环特性，可使系统的颤振响应被抑制在幅值很小的稳定域内，从而达到减缓颤振的目的。     

DYNAMIC MODELING AND STABILITY CONTROL OF FOLDING WING AIRCRAFT 1)

折叠翼飞行器在变形过程中,其动力学模型呈现多刚体、多自由度和强非线性特点,同时气动力/力矩、压心、质心和转动惯量等参数也会大幅度变化,严重影响飞行稳定性. 由此,本论文将对飞行器的多刚体动力学建模与变形稳定控制进行研究.基于凯恩方法建立了折叠翼飞行器的多刚体动力学模型,并从中得到了变形所产生的附加力和力矩表达式.通过气动计算拟合出气动参数与折叠角之间的函数关系,由此分析了不同折叠角速度下飞行器的纵向动态特性, 结果表明,折叠翼飞行器变形过程中速度、高度和俯仰角均会发生变化,飞行器无法保持稳定飞行.为此提出了一种基于自抗扰理论的飞行器变形过程中的稳定控制方法.将折叠翼飞行器纵向非线性动力学模型中存在的非线性项、耦合项以及参数时变项都视为系统内外总扰动,利用扩张状态观测器对总扰动进行实时估计和补偿, 针对补偿后的系统设计PD控制器,实现了速度通道和高度通道的解耦控制.通过Lyapunov稳定性原理证明了系统的稳定性, 并进行数学仿真验证. 仿真结果表明,基于自抗扰理论设计的稳定控制器能够解决飞行器变形所带来的强非线性和参数时变等问题,保证飞行器的高精度稳定控制.     

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF ACTIVE STEERING HARDWARE-IN-LOOP BASED ON SLIDING MODE CONTROL 1)

为了提高重型车辆在转向过程中的稳定性和安全性,本文提出了一种基于滑模变结构控制的主动前轮转向控制策略,基于这种策略设计了主动转向控制器,建立了三轴商用车的二自由度车辆动力学简化模型及整车模型,利用TruckSim--Simulink建立联合仿真平台以及进行硬件在环实验。在不同工况、不同车速下,分别对有无主动转向控制器的车辆进行了操纵稳定性分析,并在此基础上进行了滑模变结构控制的主动转向影响因素敏感性分析。实验结果表明,这种控制器策略在不同工况下具有较强的适应性。     

四轴稳定跟踪转台伺服控制系统的研究与实现

以四轴稳定跟踪伺服转台系统研制的实例出发，从系统总体结构，元、部件选型计算及控制系统的设计与实现等方面进行了详细介绍。针对系统难点，采用基于高速DSP控制器、以采样数字控制和信号滤波技术为基础的全闭环伺服控制方案。实验测试结果均达到了预先制定的设计指标和精度要求，表明了系统设计方案的实用性和有效性。     

具有区域极点约束的柔性梁鲁棒H∞振动主动控制

本文基于H∞控制理论研究了传感器和作动器非同位配置情况下,柔性悬臂梁的多模态振动抑制问题。采用频域辨识方法获取低阶名义模型,合理选取加性不确定权函数和性能权函数,将鲁棒H∞控制问题转化为标准H∞控制问题。为了避免H∞控制器设计过程中产生的零极点对消问题,在求解过程中引入区域极点约束。比较了鲁棒H∞控制器和不考虑高阶未建模动态的非鲁棒H∞控制器的控制效果,实验结果表明,设计的鲁棒H∞控制器能够有效抑制柔性梁的前三阶模态振动,而且不会发生溢出问题。     

高精度转台控制系统研究

—本文针对精密转台控制系统在大偏差下的不稳定问题，对其控制系统进行了分析和设计，同时对其高分辨率的指令系统进行了设计，为提高转台的精度及其动态性能提供了新的途径。     

三轴模拟台的交叉耦合及其控制方法的研究

本文主要从三轴转台的模型出发，研究了采用状态反馈的最优控制及状态观测器来提高控制系统的自适应能力，以解决三轴台特有的不确定非线性耦合问题和变结构解耦控制。     

变长度弹性伸缩腿双足机器人动力学与控制

研究了半被动双足机器人的平面稳定行走的控制问题．基于弹簧质点模型，采用拉格朗日方法分别得到双足机器人单支撑阶段与双支撑阶段的动力学方程，对机器人系统的动力学方程求得周期解．应用非线性系统状态反馈线性化理论，在双足机器人的单支撑阶段和双支撑阶段中，通过控制双足机器人的腿长度，实现稳定的周期行走．在理论分析的基础上，对控制算法进行了仿真与研究．结果表明：在周期行走过程中，文中采用的变长度控制算法可以使双足机器人克服外界的干扰，并具有较强的抗干扰性．     

Thermocapillary convection in an absorbing-scattering medium subjected to irradiation

The criteria for the onset of thermocapillary convection in a horizontal radiating fluid layer heated by an incident thermal radiative energy source are determined. The fluid layer is an absorbing and isotropically scattering medium confined between a free upper surface and an insulated rigid lower surface. Linear analysis is performed on the continuity, momentum, energy, and approximate radiative equations. The resulting disturbance equations are solved using a numerical optimization technique to obtain the eigenvalues governing the onset of convective motion. The influence of thermal radiation on the critical Marangoni number is examined. Attention is drawn to the physical significance of the heat transfer mode, gravitational force, the scattering effect, and the surface radiative properties. The conditions leading to the onset of convection are presented as functions of the optical thickness, scattering albedo, Planck number, surface emissivities, and transmissivities.