含弹簧阻尼装置空间机器人捕获卫星操作力学分析及缓冲、柔顺控制

为了在空间机器人捕获卫星操作过程中保护关节不受冲击破坏,在电机与机械臂之间加入了一种弹簧阻尼装置(SDD)。该装置不仅能够吸收、消耗冲击能量,还能配合柔顺策略将冲击力矩限制在安全范围内。分别利用含耗散力Lagrange方程法与Newton-Euler法建立了碰撞前的分体系统动力学方程;基于位置、速度约束与牛顿第三定律导出了碰撞后的混合体系统动力学方程,且对碰撞冲击效应与碰撞力进行了计算;针对捕获操作碰撞时间短、数据源少的问题提出了一种基于Barrier-Lyapunov函数的自适应积分强化学习控制方案;通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性,通过数值仿真表明了SDD的抗冲击性能与柔顺策略的有效性。

配置弹簧阻尼装置空间机器人双臂捕获卫星操作缓冲柔顺控制

为了避免空间机器人双臂捕获卫星操作过程中关节被冲击载荷破坏,在电机与机械臂之间加入了一种弹簧阻尼装置(SDD).该装置不仅能够吸收、消耗冲击能量,还能配合所设计的缓冲柔顺策略将冲击力矩限在安全范围内.首先,针对捕获前的双臂空间机器人开环系统与目标卫星系统,分别利用耗散力Lagrange方程法与Newton–Euler法建立了其动力学模型.然后,结合动量定理、速度约束、闭链几何约束及牛顿第三定律,导出了捕获后的闭链混合体系统动力学模型.针对混合体系统的缓冲柔顺控制问题,提出一种基于模糊小波神经网络的强化学习控制策略,该策略通过自适应惩罚单元处理原始强化信号获得二次强化信号,具有极强的环境适应能力.最后,利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性,数值仿真验证了弹簧阻尼装置的抗冲击性能及所提策略的有效性.

含弹簧阻尼装置空间机器人捕获卫星分数阶超扭滑模缓冲柔顺控制

针对双臂空间机器人捕获非合作卫星的关节保护问题,在关节电机与机械臂之间加入一种弹簧阻尼装置(SDD),实现了碰撞冲击能量的缓冲、卸载;通过三阶观测器对系统的速度和加速度进行重构,解决了关节受空间限制未能安装速度、加速度传感器导致速度、加速度无法测量的问题;提出了一种匹配SDD的分数阶超扭滑模柔顺控制策略,实现了捕获后的闭链混合体系统的镇定控制,并通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性。数值仿真结果表明:SDD可将碰撞冲击载荷减小52.25%,柔顺策略可有效限制关节瞬时冲击力矩。

莫桑比克马普托跨海大桥设计关键技术研究

莫桑比克马普托跨海大桥为中国设计施工总承包的非洲大跨桥梁,跨海主桥为主跨680 m单跨双铰钢箱梁悬索桥。大桥采用中国规范设计,欧洲规范复核,设计输入参数基于当地资料收集,荷载组合及相应的结构安全度需同时满足中欧两国规范。相较于节段模型风洞试验,全桥气动弹性模型风洞中,扁平钢箱梁表现出了更好的颤振稳定性,其原因是三维颤振中有更多的振型模态参与;在1万年重现期,10 min年均最大风速为71.54 m/s的风载作用下,全桥气动弹性模型风洞试验中仍未观测到颤振失稳,颤振稳定性满足要求;在梁底检修车轨道旁设置了导流板,提高涡振安全;为减少静力荷载作用下的位移,采用弹簧-阻尼复合装置替代了传统的阻尼器和柔性中央扣,在桥塔内力增加很少的情况下,限制了静动力作用下的梁体位移,提高了伸缩缝和阻尼器的耐久性。