绳牵引并联机构拉力分布的优化研究

从理论上解决了应用于飞行器风洞试验的绳牵引并联机构拉力分布的优化问题。由于绳只能承受拉力,因此机构的运动控制必须实时计算各绳的拉力。以往学者将绳拉力的优化归结为一个线性规划问题并采用迭代法进行求解,而迭代法不仅计算速度慢,且无确定的优化解。为此,建立了基于影响系数的协调方程和能量最优解析方程,使拉力分布的最优解呈显式表示。     

关于柔软无弹性轻绳中加速度奇点问题的讨论

不少大学物理教材将“柔软无弹性轻绳”作为一种经典模型并围绕其理想性提出了一系列的题目,而不同的求解方法可能得到不同的答案,这本质上是因为这种模型中隐含着加速度奇点,而各解法对加速度奇点的处理不同。为了系统性地解决不同解法之间的分歧,本文首先选取了有关加速度奇点的三个经典物理问题,然后综述了这些题目的若干解法,接着分析其正确性,最后归纳出了有关加速度奇点的物理问题的一般规律,并提出了多种应对方法,以更准确地处理有关加速度奇点的物理问题。     

绳牵引并联机构拉力分布的优化

从理论上解决了应用于飞行器风洞试验的绳牵引并联机构拉力分布的优化问题。由于绳只能承受拉力，因此机构的运动控制必须实时计算各绳的拉力。以往学者将绳拉力的优化归结为一个线性规划问题并采用迭代。法进行求解，而迭代法不仅计算速度慢，且无确定的优化解。为此，建立了基于影响系数的协调方程和能量最优解析方程，使拉力分布的最优解呈显式表示。     

水下金刚石绳锯机张力检测系统

介绍了串珠绳张力传感器的主要结构和测量原理,在此基础上,设计出一种新型动静态串珠绳张力检测系统。该系统实现了由应变计组成的电桥测量线路,以及传感器输出信号的处理,并实时传送至显示仪表。该系统能够准确、可靠地测试和显示串珠绳张力状态,有利于提高绳锯机的工作效率。该装置具有良好的防水密封性能和抗振动性能,保证了在水下安全稳定地工作。实际应用表明:该检测系统具有结构简单、操作方便、测量准确度达到0.1%FS,适用范围为3 000 N以内,能满足工程现场使用要求。     

绳驱动仿腕关节绳拉力分布和可控刚度特性分析

为模拟人臂腕关节的结构功能,提出了有别于传统仿生关节的3自由度绳驱动并联结构,即通过球副连接动平台与静平台实现腕关节的转动功能。考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单向受力性,对机构的位姿结构进行静力学分析,获得绳索张力表达式,同时建立绳张力分布优化模型,通过遗传算法得到绳拉力分布情况。通过建立运动学和静力学方程对机构进行受力分析,并引入线矢量和微分变换的方式,推导出机构的固有刚度和可控刚度,建立了腕关节静态位姿结构刚度模型,并给出刚度评价指标。分析绳索张力与机构刚度的关系和可控刚度对整体刚度的影响,数值仿真分析得出腕关节机构的位姿结构刚度在工作空间中的分布规律。     

基于微分包含的绳系卫星时间最优释放控制

考虑系绳弹性的影响,建立了绳系卫星系统三维动力学模型,研究了在状态和控制约束下的绳系卫星非线性时间最优控制问题. 为缩减系统变量,控制律设计没有采用通常的状态空间模型,而是基于二阶微分包含,将连续时间最优控制问题离散为大规模动态规化问题,最后通过数值模拟验证了该方法的有效性.      

倾斜轨道电动力绳系卫星回收控制

考虑电动力影响,建立了倾斜轨道绳系卫星系统的动力学模型,研究了子星回收过程的非线性最优控制. 应用Legendre伪谱算法,将连续时间最优控制问题离散化,进而利用非线性规划方法进行求解,通过数值模拟验证了方法的有效性. 结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和电动力,可将子星回收到靠近主星的指定位置.      

全模颤振四绳支撑系统运动特性与稳定性

全模颤振风洞试验是飞行器气弹设计与验证的重要环节，其中的一个关键问题是设计满足固有频率和运动调整范围要求的模型支撑。该文以跨声速风洞试验为应用背景，基于绳系并联机构原理，提出一种四绳-三弹簧牵引的全模颤振支撑方式。根据运动学关系，建立该四绳-三弹簧系统的刚度表达式；基于虚功原理，推导了系统应满足稳定性的条件。通过刚度和气动导数矩阵分析，以及气动力作用下的模型位姿响应，证明了该支撑适用于静不稳定飞机模型。经过系统冲击响应及其频率影响因素研究表明：该支撑能满足全模颤振对支撑系统固有频率的要求；通过仿真计算和Adams软件模拟，验证了该支撑能通过控制绳长和操纵舵面调控，实现对飞机模型位姿的有效调整。研究结果可以为全模颤振试验模型支撑技术提供一种新的思路。     

电针配合按摩治疗“短跑腿”

提出了电针配合按摩治疗“短跑腿”的处方,按摩手法和疗效评定标准。并从解剖学的角度讨论了“短跑腿”程度的评定及病因,最后指出了治疗中需要注意的事项。为治疗“短跑腿”提供了一条新思路。     

日地系统L_2点Halo轨道绳系卫星编队动力学

研究平动点附近周期轨道上旋转多体绳系卫星编队系统的非线性耦合动力学问题。编队系统为各卫星质量接近的轮辐状结构,位于日地系统第二平动点附近,整个系统的旋转保持系绳处于张紧状态,建立Hill限制性三体问题的绳系编队系统动力学模型。针对处于留位阶段的典型对称三星编队,在位于较大Halo轨道上无控制力作用的情况下,进行母卫星轨道运动与系绳摆动耦合运动的动力学模拟,分析轨道方向、卫星质量比、系绳长度以及初始旋转速度对编队系统整体稳定性的影响。