模态价值分析在航天器模型降阶中的应用研究

模态价值分析 (ModalCostAnalysis ,简称MCA)是一种重要的模型降阶方法 ,它不仅反映了系统本身的力学特性 ,而且综合考虑了系统的可观性和可控性。文章首先给出了MCA的一般理论形式 ;然后重点推导了MCA应用于中心刚体加柔性附件类航天器动力学模型降阶的工程应用模型 ;最后通过详尽的应用算例 ,说明MCA应用于柔性航天器模型降阶的有效性。

柔性板的模态价值降阶及其主动控制研究

对柔性板的模型降阶和主动控制进行研究,并且进行实验验证.首先采用假设模态方法给出系统的动力学方程,然后采用价值模态分析方法进行降阶研究.考虑到弱阻尼系统,文中给出了一种价值模态分析方法的近似公式.控制律采用最优控制方法进行设计.仿真和实验结果显示,价值模态分析方法能够有效地显示出系统各阶模态的重要程度,因此能够有效地对系统模型进行降阶.

挠性航天器非约束模态动力学模型的降阶研究

针对中心刚体-挠性附件的挠性航天器,应用拉格朗日方程推导出动力学模型,再利用模态展开法得到非约束模态动力学方程,然后分别基于模态价值分析准则和内平衡降阶准则的相关理论探讨模型降阶。通过模态价值分析准则能够显示出各阶模态占系统总价值的份额,保留贡献较多的模态组成降阶系统。内平衡降阶准则通过非奇异线性变换,将系统模型转换为内平衡系统,在内平衡系统内舍掉Gram矩阵对角线上较小的值所对应的模态以构成降阶系统。最后,利用数值仿真对中心刚体-单侧挠性梁航天器的非约束模态动力学模型进行模型降阶,通过两种准则对系统模型降阶数值计算,结果表明两种降阶准则均能够有效地对原系统进行模型降阶。

桁架系统的模型降阶及其主动控制研究

对桁架结构系统的模型降阶和主动控制进行了研究。系统模型采用有限元方法进行建模;模型降阶分别采用模态价值分析方法和内平衡降阶方法;控制设计采用最优控制方法。同时详细给出了模态价值分析方法和内平衡降阶方法的降阶过程,并将两者的结果进行了数值对比。仿真结果显示,两种降阶方法均能够有效地对桁架系统进行模型降阶,本文采用的最优控制律能够有效地抑制结构的振动。

捆绑式运载火箭的模型降阶

以捆绑式运载火箭为对象,开展了先局部、后整体的两步模型降阶研究,其中局部降阶法采用模态综合技术,整体降阶法采用模态价值分析方法,最后通过数值仿真验证了本文所提出的两步降阶方法的有效性。

模型降阶在折叠机翼主动控制中的应用研究

针对以主动控制为目的的模型降阶中的降阶精度以及控制系统的降阶设计问题,以变体飞机折叠机翼为对象,建立以模态综合法为基础的动力学模型,对该模型分别采用模态价值分析方法和平衡截断降阶方法建立结构的降阶模型;利用可控度、可观度对两种降阶模型的精度进行对比分析,对降阶模型进行设计并施加主动控制律,抑制翼尖的位移响应。结果表明:平衡截断降阶模型具有较高的可控度,模态价值分析降阶模型具有较高的可观度;两种降阶模型均可以快速精确地得到高阶动力学的降阶模型,并且该模型可以有效地应用于主动控制系统的设计。

密集频率柔性板的内平衡模型降阶及其主动控制

该文对密集频率柔性板的模型降阶和主动控制进行研究,其中动力学建模采用有限元方法,模型降阶采用内平衡降阶准则,控制设计采用最优控制方法。研究中将内平衡降阶方法和模态价值降阶方法进行了数值对比研究。仿真结果显示,内平衡模型降阶方法是一种有效的模型降阶方法,能够处理密频情况下的模型降阶问题。