基于音圈作动器的大型柔性结构振动主动控制

大型环形柔性结构作为卫星天线的典型结构,由于其显著增大的天线口径有效提高了通信精确度,而使重量仅微小增加,已经成为大口径卫星天线的主流结构。同时它具有固有频率极低、阻尼弱、刚度小等缺点,低频、长时间的模态响应很容易被激起。因此,大型环形柔性结构的振动控制变得尤为重要。针对大型环形柔性结构振动问题,提出一种基于激光位移传感器、音圈作动器和PD-fuzzy控制算法的振动主动控制方法。其中,激光位移传感器能够测量的最小位移为0.01 mm,音圈作动器输出位移和力,基于激光位移传感器的反馈信号运用PD-fuzzy控制算法控制音圈作动器。建立大型环形柔性结构的有限元模型并分析其特性,同时构建试验验证系统。结果表明,该振动主动控制方法性能良好,能够控制大型环形柔性结构的超低频振动,而不会产生附加刚度。

基于索驱动的大型柔性结构振动抑制策略研究

柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适用于长距离柔性桁架结构的振动主动抑制。首先提出一种四索驱动的柔性体抑振并联机构,根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对四索并联机构进行运动学分析。接着建立四索并联机构的静力学模型,并将超长尺度柔性桁架机构的往复振动简化为梁的弯曲振动,利用振型叠加法求解外部激励作用下的强迫响应。最后针对超长尺度柔性桁架机构的振动抑制问题,提出一种基于模糊控制与PID控制相结合的控制策略,通过仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的柔索并联抑振系统具有明显的抑振效果,柔性桁架的振幅与振动衰减时间大幅降低,且系统的四索索力值能够在合适范围内变化。

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。

大型空间柔性结构基于H_2范数的模型降阶

本文给出一种简单易算的大型空间柔性结构的模态缩减法。分析了小阻尼条件下全系统及各阶模态子系统传递函数H2 范数的特点 ,进而定义了系统模态重要度序列 ,据此序列给出了在H2 范数度量下的最优降阶系统。仿真算例表明 ,基于H2 范数的模态缩减法明显优于普通的模态截断方法。

一种超大型柔性结构全信息测量系统及其方法

目前,我国高分遥感体系正在迈向更高质量的国际高精尖水平的提升阶段,各类高品质的超大型遥感载荷不断涌现,对其在轨运行状态保持精度要求越来越高,亟需加快在轨运行状态信息获取技术升级,满足后续高品质遥感观测、在轨服务等新一代航天任务的在轨高精度形姿控制需求.

大型空间结构热致动态响应研究综述

大型柔性空间结构在轨运行进出地球阴影区时,受突变热流的影响,结构内部会产生时变温度梯度,从而产生不均匀的热应变以及热应力,引发结构的热致结构响应,最终影响航天器的正常工作。本文首先对空间轨道热载荷进行了简要分析,随后以Boley系数为牵引与基础,综述了当今国内外热致动态响应以及热颤振准则的研究进展,最后对热致动态响应的未来研究趋势进行了展望。

前言

在自然界中,由于扰动、误差及各种人为、环境因素的存在,任何实际生产生活中的系统都在不同程度上具有某种非线性特性,比如飞行器系统、工业生产和电力系统等.然而,大多数关于非线性系统的分析或设计问题很难在线性系统理论的框架下得到圆满解决.因此,近几十年来,非线性系统的分析与设计问题成为控制领域的研究重点.随着科技的高速发展,控制系统变得越来越复杂,其非线性特性越来越强,对控制器的性能要求也越来越高,非线性系统理论受到相当大的挑战.同时,机器人的发展,宇宙飞行器、直升飞机、大型柔性结构的控制,都是非常复杂的非线性系统问题,这就促使非线性系统的分析与设计理论需要得到进一步研究和发展.

汽车运输船大型车库立体总段吊装可行性研究

汽车运输船的车库结构特点为甲板层数多,结构薄弱,支撑少。建造不利于扩大总段,因此一般采取了片体总段的做法。本文通过有限元手段对起重状态下的大型立体车库总段进行应力和变形量分析,优化吊点和支撑位置,使大型车库立体总段得到实际应用。缩短了汽车运输船建造的船坞周期,为顺利交船创造了条件。

抽鞭现象研究综述

介绍了抽鞭现象的理论与试验研究情况,着重介绍了试验研究结果及抽鞭过程的能量方法与动量方法,以及近年来抽鞭过程理论研究的最新进展,总结出抽鞭现象的一般特点及影响因素,并指出抽鞭现象与大型柔性结构中存在的部分现象如大型伞伞衣顶部抽打、空中加油机软管的摆动等存在相似性,对抽鞭现象的研究有助于深化对该类现象的机理认识。

基于单目红外的远距离多测点振动测量方法

为解决基于视觉方法测量柔性结构模态测量范围小、无法同时测量大型柔性结构纵深方向多个节点的振动情况的问题,提出基于单目红外的远距离多测点振动测量方法。在单红外相机的基础上,加装带通滤光片、红外LED等设备构成测量系统。利用离焦成像的原理对不同距离段内的LED灯组同时成像,对测量结果使用卡尔曼滤波平滑减小误差,滤波后定位精度为0.5 mm,重复性定位精度优于0.2 mm。通过在不同距离布设不锈钢尺模拟大型柔性结构,测量及实验计算结果与固有频率理论值进行比较相对误差最小为2.22%,计算过程中,滤波后数据有效地排除了干扰峰值。实验结果表明,所提测量方法简单有效,可应用于大型柔性结构模态检测等领域。

空间桁架热致振动效应仿真研究

基于傅里叶(Fourier)温度单元及Boley理论,分析了不同条件下某大型柔性空间结构(LFSS)的热致振动情况,发现改变悬吊杆长度、配重总质量以及背景温度均会影响结构振动幅值和准静态变形之比,但背景热流的影响更大,且其对降低结构的热特征时间有明显作用。入射热流的改变对结构热致振动无明显作用,仅能够改变结构的振动幅值和准静态变形。以上研究结果可有助于改进航天器LFSS结构设计,避免出现在轨热致振动现象。

前言

在自然界中,由于扰动、误差及各种人为、环境因素的存在,任何实际生产生活中的系统都在不同程度上具有某种非线性特性,比如飞行器系统、工业生产和电力系统等.然而,大多数关于非线性系统的分析或设计问题很难在线性系统理论的框架下得到圆满解决.因此,近几十年来,非线性系统的分析与设计问题成为控制领域的研究重点.随着科技的高速发展,控制系统变得越来越复杂,其非线性特性越来越强,对控制器的性能要求也越来越高,非线性系统理论受到相当大的挑战.同时,机器人的发展,宇宙飞行器、直升飞机、大型柔性结构的控制,都是非常复杂的非线性系统问题,这就促使非线性系统的分析与设计理论需要得到进一步研究和发展.