挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识与控制

挠性航天器的姿态机动与其挠性部件的振动存在强耦合,这导致系统表现出明显的非线性特征,其动力学行为的描述与控制是非常具有挑战的问题.为了处理挠性航天器建模与姿态控制中的非线性问题,针对挠性航天器的姿态控制问题提出了一种基于Koopman算子理论的数据驱动建模方法,并基于数据驱动辨识得到的模型设计了最优控制器,实现对挠性航天器的姿态控制和振动抑制.首先,提出了一种基于Koopman算子理论和非线性系统稀疏性辨识算法(SINDY)的SO(3)上挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识方法,根据SO(3)上挠性航天器姿态的动力学特点,设计了一组包含姿态动力学状态的观测函数,用于提升空间上挠性航天器姿态动力学的广义线性模型稀疏性辨识.然后,在小角速度假设下进行全局线性化,通过去除广义线性模型中的高阶项来得到挠性航天器姿态动力学的有限维Koopman稀疏模型,并通过仿真验证了广义线性SINDY模型与Koopman线性化模型的预测能力.最后,以数据辨识得到的线性化模型为基础,提出了基于Koopman算子的最优线性二次型调节器(LQR)用于挠性航天器的姿态控制与振动抑制.通过仿真验证了所提出控制器的效果,并将所提出的控制器与经典非线性最优控制方法进行对比,证明了所提出算法的优势.

基于Vicsek分形结构的智能航天器集群在轨组装动力学与控制

由于目前运载火箭运输能力的局限性,超大型空间结构往往无法采用折叠收拢发射入轨、在轨展开的方式完成搭建,而在轨组装是实现超大型空间结构的有效途径.本文受Vicsek分形结构启发设计了一种空间超大型结构,并基于智能航天器集群提出了相应的在轨组装控制策略.首先,针对在轨组装过程中航天器的位置和姿态运动描述问题,建立了刚性航天器的位置和姿态动力学方程并导出追踪航天器与目标航天器的相对运动参数.其次,以Vicsek分形结构为基础设计了125个航天器分阶段组装规划,将每个阶段分为预组装和完全组装两个过程.在预组装环节,控制追踪航天器使其和目标航天器达到较为接近的相对距离并且保持相对静止;在完成预组装后,控制器驱动追踪航天器缓慢逼近目标航天器,使得两航天器完全对接.针对预组装环节复合了一个避撞控制器与PD控制器,在缓慢对接环节仅采用了PD控制策略.最后通过数值仿真验证了所提出的控制策略的有效性.

空间电动力绳系统理论及实验研究

本文关注在轨航天器中具有导电性能的电动力绳系统,因其复杂动响应特征及潜在应用前景值得学者们深入研究.论文阐述了电动力绳系统的工作原理,对系统的力学建模、动力学行为、控制、应用、在轨实验及地面实验方法等研究进展进行了详细总结,同时提出电动力绳系统有待进一步探究的科学与技术问题.

自由漂浮柔性航天器的非线性扰动观测器设计

为提高控制策略的效率,考虑航天器的平动和转动与柔性附件的振动相互耦合作用,对一种用于估计柔性附件对自由漂浮航天器主体平动和姿态转动影响的非线性扰动观测器(NDO)设计进行了研究。将自由漂浮航天器简化为自由运动的中心刚体柔性梁(FHB)系统,用浮动坐标系建立了系统的动力学模型,并用假设模态法对柔性附件进行离散以方便计算。将与不可观测状态相关的项作为等效扰动项,并假设其为慢变且有界,设计了扰动观测器。因考虑了柔性附件对航天位姿的扰动,设计的扰动观测器具渐近收敛性和鲁棒性。构建了Lyapunov函数,从理论上证明了该观测器的收敛性。用无外力输入的自由运动和受迫运动两个数值仿真算例验证扰动观测器的有效性,结果表明设计的扰动观测器估值与真实值基本一致。研究为后续包含扰动补偿的控制器设计奠定了基础。

中心刚体-柔性梁应变反馈多目标优化控制

本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方程.继而设计一种带有应变反馈的PD控制律用于完成中心刚体的状态镇定以及柔性梁振动抑制.此外,本文还使用遗传算法对控制器中的参数进行多目标优化.最后,通过数值算例验证了所设计控制器的有效性.

浅谈框架结构工程的问题与对策

随着社会的发展,国家国土资源的紧缺,现浇钢筋混凝土框架结构必将日益广泛的应用于各类民用和公共建筑中,但目前现浇钢筋混凝土框架结构工程中存在的若干质量问题亟待改进。

软弱围岩隧道洞口施工技术研究

以安吉至洞头公路义乌赤岸至永康交界段工程为例,分析了软弱围岩隧道洞口施工的难点和特点,详细阐述了隧道洞口施工前准备、施工流程和防排水措施。

航空航天概论课程思政元素融入初探

航空航天概论课程旨在让学生对航空、航天及导弹技术的发展历程、基本概论、最新成果与未来的发展趋势有一个基本的了解,为今后从事航空、航天、兵器科学等相关领域的工作和研究奠定基础。本课程有完整性、专业性、时政性等特色,思政元素浓郁,具有展开课程思政试点课程的基本前提和价值,而且与习近平总书记在纪念五四运动100周年大会上的讲话内容同步,对于引导学生奋进并早日成为实现中华民族伟大复兴的先锋力量具有重要的推进作用。本文主要对航空航天概论课程全施教过程中思政元素的融入进行了一定深度的探讨。

创新教育下生物科学师范生培养的构建模式

更新教育理念,改革师范生培养模式,使师范生能够适应并促进基础教育改革的实施,是高师院校面临的巨大挑战。 针对课程的特点,构建“应用型人才”培养模式,提高生物科学专业学生的从业自豪感,从而服务于地方经济。

专职守护

图片说明党的十九大期间,中煤新集公司新区铁路押运大队开展以'红心向党、忠贞不渝'为主题的宣贯十九大活动,旨在进一步提升押运队员的'四个意识'。

浅谈生物科学史在生物课堂中的案例教学分析

摘要:在生物课堂教学中引入生物科学史进行案例教学,不仅能够使学生更好地掌握生物学知识,而且更重要的是培养学生 发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力,使学生树立正确的世界观和价值观,让学生学会克服困难与挫折,学习科学 家不畏艰辛、顽强拼搏的科学精神。虽然任何一种教学方式、方法都有局限性,案例教学也不例外,但是其应用价值还是十分巨 大的。