Optimum placement and characteristics of velocity-dependent dampers under seismic excitation

In this study, through novel drift-based equations of motion in the frequency domain, optimum placement and characteristics of linear velocity-dependent dampers are investigated. In this study, the sum of the square of the absolute values of transfer matrix elements for interstory drifts is considered as the optimization index. Optimum placement and characteristics of dampers are simultaneously obtained by minimizing the optimization index through an incremental procedure. In each step of the procedure, a predefined value is considered as the damper characteristic. The optimum story for this increment is selected such that it leads to a minimum value for the optimization index. The procedure is repeated for the next increments until the optimization index meets its target value, which is obtained according to the desired damping ratio for the overall structure. In other words, the desired overall damping ratio is the input to the proposed procedure, and the optimal placement and characteristics of the dampers are its output. It is observed that the optimal placement of a velocitydependent damper depends on the damping coefficient of the added damper, frequency of the excitation, and distribution of the mass, stiffness, and inherent damping of the main structure.

飘浮基两杆柔性空间机械臂基于速度观测器的增广自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系,利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将两杆柔性空间机械臂系统分解为一个关于载体姿态、关节轨迹跟踪的慢变子系统与一个描述柔性杆振动的快变子系统。以此为基础,提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用自适应滑模观测器得到慢变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量设计得到系统的增广自适应慢变控制律来实现关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量并运用线性系统的最优控制理论得到了系统的快变控制律来实现柔性杆振动最优控制。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需直接测量关节角速度、关节角加速度与柔性振动模态坐标导数以及漂浮基的位置、移动速度、移动加速度。

空地DBS导弹最优制导律设计

针对应用多普勒波束锐化技术的空地导弹制导过程,提出一种脱靶量、成像分辨率和经济性综合最优的制导律算法。基于多普勒锐化成像几何建立了方位向分辨率与导弹运动参数之间的关系模型,分析了成像约束与脱靶量之间的制约关系。在方位向平面内建立了导弹与目标的相对运动方程,将成像约束转化为导弹前置角的约束,将脱靶量约束转化为目标线角速度的约束,以导弹加速度为控制量,应用最优控制理论设计得到了导弹最优制导律。仿真结果验证了制导律算法的有效性。

一种高超声速滑翔再入在线轨迹规划算法

为了提高滑翔再入飞行器响应动态任务的能力并提高其制导系统的鲁棒性,建立了高超声速滑翔再入轨迹规划问题的一种在线求解算法。该算法以一列凸子问题来逼近原问题。通过选择以弧长为自变量并引入对数速度代替速度作为状态,使得动力学方程的非线性大为减弱,同时使动压和热流约束完全成为线性约束。通过使用类似于混合整数规划中割平面的思想处理禁飞区约束,尽可能避免了不必要的计算。通过直接以气动系数和大气密度的乘积作为控制量,构造伪线性控制模型,进一步减弱非线性。非凸约束被适当松弛,以保证子问题的可行性。为了避免过度松弛,利用离线给定的高度和速度上下边界估计对应的参数,以加速收敛。以X-33再入任务为例验证了所提算法的有效性。该算法可以以简单的常值函数为初值并在数次迭代后收敛。

恒应变速率压缩试验机液压控制系统设计

针对恒应变速率压缩试验机对速度的特殊要求，应用最优控制理论，设计了最优电液速度控制系统，仿真和实验结果均表明，最优电液速度控制系统具有理想的综合性能。

国外优秀男子百米跑优化控制系统的建立

决定百米成绩的主要因素是途中跑最大速度的快慢,依据“短跑跑速变化的数学模型”和“短跑速度优化模式的确定”的研究结果:优秀百米运动员的跑速优化控制系统模式及其运动方程可由运动员在整个赛程中何时(t′)、何处(s′)达到的最高速度(v′)来确定。通过文献资料法、数据采集法、现场拍摄及影片解析,对国内外23位男子优秀运动员建立了百米跑优化系统回归模型,并通过192个自变量数据建立了距离为55m,60 m,65 m,70 m,75 m的五个段落的百米成绩优化控制系统模式。为高水平百米运动员的训练决策提供科学的定量依据。