航天器喷气姿态机动分力合成抑制模态选取准则

针对利用喷气执行机构实现航天器姿态机动时柔性附件的振动抑制问题,以期望的姿态指向精度及稳定度为约束,提出了需要抑制的系统模态阶次选取准则。仿真验证模型由绕单轴旋转的中心刚体及柔性附件组成,应用拉格朗日法建立适用于不同附件位置的系统动力学方程,利用准则设计了常幅值分力合成控制力矩。仿真结果验证了所提出准则的有效性,并表明:在姿态机动前若能适当调整柔性附件的位置,将便于分力合成控制器设计,易于获得较高的姿态指向精度及稳定度,且利于减少喷气次数。

大型空间柔性桁架结构等效建模与动力学分析

大型空间柔性桁架结构具有周期性、大柔度、构型复杂等特点,其等效建模是进行振动控制器设计的关键性技术之一。基于能量等效原理和经典Timoshenko梁理论,对刚性连接的大型空间柔性正三棱柱桁架结构进行了等效建模与动力学分析,采用Taylor展开方法推导了等效梁模型的刚度和质量表达式,对比分析桁架结构与等效梁模型的固有振动特性,二者吻合较好。数值结果表明了等效方法的有效性且等效梁模型具有较高的精度。

含间隙铰链的非线性动力学建模及数值分析

针对空间可展开机构中的含间隙铰链,建立非线性动力学模型,研究其非线性动力学特性。将含间隙铰链实体等效为“T”字型梁模型,针对两侧端部的径向碰撞和侧向碰撞,首次提出了碰撞点的检测算法。针对不同的碰撞类型,建立相应的非线性接触力和摩擦力分析模型,将碰撞点处的作用力等效施加到“T”字型梁模型上。进行“T”字型梁模型在轴向冲击载荷下的动力学特性分析,并与ANSYS软件的分析结果进行比较,验证了含间隙铰链非线性动力学模型的有效性。分析了有多个含间隙铰链的可展开桁架动力学响应特性,研究含间隙铰链对桁架响应的影响机理。结果表明:采用含间隙铰链的动力学模型,可以更加精确地分析可展开桁架结构的非线性动力学响应,为可展开桁架结构的动力学设计提供支撑。

基于压电纤维复合材料的抖振主动控制研究

压电纤维复合材料(MFC)在气动弹性抖振控制中具有很好的应用前景。对MFC驱动器采用载荷比拟方法进行建模,使用偶极子格网法模拟空气动力,利用速度负反馈算法设计控制律。研究了气流速度对垂尾固有特性的影响以及抖振主动控制的控制机理。结果表明:气流速度会影响垂尾固有特性的变化;颤振速度前附加气动力中以包含与速度反相的部分为主,对系统起到附加阻尼的作用;压电驱动力在颤振速度前甚至可以对抖振闭环系统做正功,但却能够激发附加气动力消耗更多的能量,从而使系统总耗能增大。研究结果可为实际抖振主动控制及应用提供参考。

基于压电纤维复合材料的航天器动力学建模与振动抑制

压电纤维复合材料(MFC)在柔性航天器振动的主动抑制中拥有很好的应用前景。利用哈密顿原理和压电驱动的载荷比拟方法,建立了带有MFC压电驱动的离散形式的刚柔耦合动力学方程,采用线性二次型最优控制(LQR)算法进行了主动控制。结果表明:在航天器的柔性体受到脉冲载荷激励的条件下,使用MFC驱动器可以实现对航天器挠性振动的快速抑制,并且同时保持中心刚体姿态的稳定性,即能够实现挠性振动与姿态运动的协同控制。基于MFC的主动控制方法对高频响应也具有较好的控制效果。对于柔性占优的航天器,采用MFC的主动控制优于被动控制。本文方法在处理具有复杂柔性体的航天器时更具优势,更适合于工程应用。

一种柔性可展桁架结构的主动振动抑制技术

针对柔性可展桁架结构的主动振动抑制问题,提出一种采用作动执行机构的主动振动控制方法。首先基于模态综合方法建立智能柔性可展桁架结构的动力学模型,然后采用动态滑模控制律设计了主动振动控制器,并基于遗传算法对作动执行机构的布局配置进行优化,最后通过数学仿真验证,仿真结果表明了方法的有效性。

基于预设性能控制的超紧密航天器编队防避撞协同控制

研究了考虑具有外界干扰和防避撞约束的近地轨道超紧密航天器编队的构型控制问题,将反步控制技术、预设性能控制相结合,提出了一种基于预设性能控制的六自由度编队协同鲁棒控制方法。首先,给出了近地轨道完整的编队航天器相对位置和相对姿态非线性动力学方程,并根据状态约束条件转换了相对位置动力学模型;其次,设计了预设性能函数,通过误差转换,建立了系统等效误差模型,基于反步法设计了预设性能鲁棒控制器,进一步应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的一致最终有界性;最后,在MATLAB/Simulink平台上进行了仿真验证,结果表明了方法的有效性。

基于PATRAN/NASTRAN和ADAMS的联合仿真分析

本文将patran/nastran和ADAM分析软件结合起来对柔性体进行仿真分析,论述了多柔体动力学的理论基础、柔性体模型的定义方法、柔性体动力学特性的仿真流程。以太阳能电池阵等效模拟器为例,详细说明了联合仿真过程。

含三维非线性铰链的超大尺寸展开桁架天线动力学响应分析

针对含三维间隙铰链和张拉索的大型空间展开桁架天线,研究其在冲击载荷作用下的非线性动力学特性.基于ANSYS软件建立了含间隙铰链的桁架天线非线性动力学有限元模型,采用六个组合单元模拟一个三维间隙铰链,并考虑张拉索的几何非线性,分析了桁架天线在冲击载荷作用下的非线性动力学响应.通过和理想铰链模型的分析结果进行比较,揭示间隙铰链对结构动力学响应的影响机理,进而研究了间隙大小、冲击载荷大小及作用时间、界限滑移力等对结构动力学响应的影响规律,从而为大型空间展开桁架天线结构的动力学设计及振动控制提供理论支撑.

国际劳工组织中小企业职业安全卫生防护“工具包”在上海市松江区的运用

【目的】以职业安全卫生防护“工具包”为研究对象,探讨“工具包”在松江区应用经验,为其他地区开展“工具包”研究提供经验和借鉴意义。【方法】该项目以《工效学检查要点》为基础,并结合我国职业卫生实际情况,组织专家反复论证,形成具有地区特点的工效学检查“工具包”。选取松江区重点行业如电子、机械、铸造、化工等典型企业作为试用对象,通过调查、指导、干预、整改、验收,总结,推动企业进行持续性改进“工具包”的利用,以控制和预防职业危害。【结果】2017—2019年对松江区78家企业开展“工具包”项目推广和应用,共提出824个整改项目,整改率均大于80%。同时企业自主开展“工具包”项目100余个;企业共投入资金3800余万元用于工具包项目的开展,企业职业卫生安全卫生状况逐年提高,切实保障劳动者的职业健康权益,改善企业生产效率。【结论】为了加强中小企业职业安全卫生服务,开展职业安全卫生防护“工具包”的适用性研究和推广项目是十分必要。该“工具包”切实可行,具有多方面的价值意义,值得进一步推广和应用。

电动力绳系离轨系统电流与拉力混合展开控制

电动力绳系离轨系统是一种典型的空间碎片主动消除技术,本文针对电动力绳离轨系统在初始阶段展开的控制问题,仅通过调节有限的系绳张力与电流,不依赖其他推进器,将导电系绳释放至期望长度并抑制系绳的摆动。首先,采用倾斜偶极子地磁场模型,建立考虑系绳质量的近地轨道二体电动力绳系卫星系统动力学模型;其次,在系绳张力与电流存在约束的条件下,采用反步法结合抗饱和辅助函数解决控制输入受限问题,并引入动态尺度广义逆实现了欠驱动电动力绳系统展开稳定控制问题;然后,应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的稳定性;最后,在MATLAB/SIMULINK平台上进行了仿真验证。结果表明:通过调节系绳张力与电流,可以将系绳释放到指定位置,同时控制输入满足约束条件。