陀螺系统的受迫振动及其时滞反馈控制

对简谐激励下陀螺系统的受迫振动及其在含时滞的位移和速度反馈控制下的动力学行为进行研究。利用拉格朗日方程,建立两自由度陀螺系统的运动微分方程。考虑主共振和1:1内共振的情况,采用平均法得到了平均方程。通过对平均方程进行化简,得到关于系统振幅的分岔方程,分别讨论各个参数对系统振幅的影响。根据奇异性理论,分析参数变化对系统分岔行为的影响。对受迫陀螺系统施加含时滞的位移和速度反馈控制,讨论反馈增益和时滞对系统振幅的影响。

陀螺系统时间有限元方法

将保辛的时间有限元方法应用于陀螺系统,扩展时间有限元方法的应用领域。同时导出陀螺系统时间有限元方法的形函数矩阵、时间单元刚度阵列式和非齐次外力的表达式。该方法既继承了有限元保辛的优良特性,又大大提高了数值计算精度,具有非常明显的优越性。算例给出本文方法、四阶Runge-Kutta方法与Newmark方法的比较结果,进一步表明本方法的优越性。

陀螺系统随机振动分析的辛本征展开方法

探讨了受随机载荷作用下陀螺阻尼系统随机动力响应问题.虚拟激励法作为随机振动分析的一种高效、精确方法已经广泛应用于结构抗震、抗风等工程领域.在以单类物理变量描述的Lagrange(拉格朗日)体系框架下,振型分解方法已被有效应用于上述随机振动问题的模型自由度缩减.然而,对于陀螺系统的随机振动问题,由于陀螺效应的存在,基于Rayleigh商本征值的振型分解方法受到很大限制.对此,首先给出了陀螺系统辛本征值问题的一般形式.然后对于受平稳随机载荷激励的陀螺系统(无阻尼或有阻尼)引入虚拟激励法,基于辛本征空间展开推导了系统随机振动响应功率谱的求解列式;对于仅考虑陀螺效应的保守系统(无阻尼),该求解列式可以表述为一个显式表达式.在数值算例中,应用该文提出的方法分析了平稳随机载荷作用下一类阻尼陀螺系统的随机振动响应问题,通过与其它方法进行对比,验证了该方法的精确性和有效性.

三维光纤陀螺系统分布式测量思安江面板堆石坝挠度

本文阐述高砼面板堆石坝面板挠度监测技术的最新进展,作者提出并首次在思安江砼面板堆石坝实现砼面板挠度三维光纤陀螺(FOG)系统的测量技术,取得令人关注的科研成果。研制的三维光纤陀螺具有小动态、高精度的特点;FOG系统运行管道和测量小车的设计是合理的,且测值稳定、可靠、重复性好。

大型航天器单框架控制力矩陀螺系统全物理仿真

单框架控制力矩陀螺(SGCMG)是一种重要的航天器动量交换装置。用SGCMG作姿控部件的大型航天器姿态控制/动量管理系统是我国未来航天器发展的一个重点研究问题。本文利用三轴全物理仿真气浮台作为控制对象,模拟航天器在外层空间所受扰动力矩很小的力学环境。把SGCMG姿态控制/动量管理系统置于气浮台上,组成与航天器控制系统相同的仿真回路,来研究其动力学、动量交换、动量耦合以及控制系统中尚不清楚的一些问题。实践证明该仿真系统能够很好模拟航天器的力学环境,为SGCMG系统的进一步研究打下了很好的基础。

斜装陀螺系统及其故障检测

分析了陀螺系统构型对卫星可靠性和姿态控制系统性能的影响，基于６个陀螺全部斜装的八面体构型，设计了等价空间故障检测算法。仿真结果表明，采用这种陀螺构型和故障检测算法，系统可检测较小幅度的软故障，从而获得优良的容错性能。

数字滤波器在微机械陀螺系统中的应用

给出了应用数字滤波技术改善微机械陀螺准确度的方法,提出了数字滤波器的设计方法,通过测试数据分析表明效果显著。

陀螺系统辛子空间迭代法

转子系统的有限元分析可以导出陀螺系统的本征值问题,而陀螺本征值问题可在哈密顿体系下求解。基于辛子空间迭代法的思想,提出了一种求解陀螺系统本征值问题的算法。首先引入对偶变量,将陀螺动力系统导入哈密顿体系,将问题化为了哈密顿矩阵的本征值问题,由于稳定的陀螺系统其本征值必为纯虚数,利用这个特点,提出了对应陀螺系统的辛子空间迭代法,从而可以求出系统任意阶的本征值及其振型。算例证明了这种算法的有效性。

陀螺系统与反对称矩阵辛本征解的计算

用状态向量法,引出陀螺线性系统的广义本征问题,证明了本征向量之间的加权共轭辛正交关系,以及用本征向量对任意状态向量的展开定理。运用反对称矩阵胞块组成的LDL^T分解,将本征方程导向辛本征问题的标准型。这套方法适用于陀螺系统K阵不正定的情形。对于辛本征问题用SH变换将矩阵化为半边三对角线胞块阵或三对角线胞块阵,然后再求解其全部本征解。为陀螺系统的模态分析打下了基础。

阻尼陀螺系统动力响应的有限元复模态分析方法

采用复模态分析方法研究了陀螺系统及具有粘性阻尼的陀螺系统的动力响应及其数值分析方法,提出了陀螺模态阻尼比的概念,实现了利用有限元结构分析软件对诸如薄壁旋转轴和转动薄壁壳体等各类形式的复杂旋转薄壁结构进行动力特性分析的目的,讨论了不同条件(单点旋转简谐激励和沿圆周呈周波型分布的激励)条件下转动薄壁壳体结构的行波振动特点.

基于神经网络算法的单框架控制力矩陀螺系统复合控制

提出一种基于双神经网络的前馈-反馈控制系统,采集单框架控制力矩陀螺系统在不同条件下的运行数据并使用卡尔曼滤波处理,基于神经网络构建了涵盖控制通道与干扰通道信息的虚拟广义被控对象模型,由此设计了神经网络前馈补偿器。实现了前馈补偿器-原反馈控制器的复合控制系统,减少了传统的前馈-反馈复合控制需要精确地获取干扰通道信息的约束,能够克服单框架控制力矩陀螺系统存在的复杂干扰对控制性能的影响。仿真结果表明了方案能够提升系统稳态精度,减小稳态误差,改善控制动态性能。

单框架控制力矩陀螺系统的构型分析和对比研究

根据实际情况限定了大型航天器单框架控制力矩陀螺 (SGCMG)构型分析研究的对象 ;根据构型分析的主要指标 ,对常用的双平行构型、三平行构型、金字塔构型、四棱锥构型、五面锥构型和五棱锥构型等六种构型进行了分析 ,对比了相互的优缺点 ,得出了最优构型为五棱锥构型的结论 。

一类离散陀螺系统特征值反问题

考虑由两个实值非奇异矩阵,一个对称,一个反对称,所定义的2n个一阶常微分方程刻画的陀螺系统特征值反问题。在给定完整谱数据及部分谱数据两种情况下,给出了可解性条件及解的表示。

提高反馈式速率陀螺系统可靠性的技术研究

通过对某反馈式速率陀螺仪进行支承方式、输电装置及力矩器和电机的技术改进 ,提高了产品可靠性、仪表零位电压的稳定性、产品的合格率、仪表比例系数的一致性等性能。伺服回路放大器由集成电路改成通用化分立电路 ,提高了速率陀螺系统工作的可靠性。通过增加DC/ DC电路提高了系统的电磁兼容能力。通过设计微型减振器 ,提高了电子箱总体结构的抗振性能。以上的改进措施有效地提高了反馈式速率陀螺系统工作的可靠性 ,取得了良好的社会效益和经济效益。

陀螺系统特征值问题的对称解法

建立了一种求解陀螺系统特征值问题的对称解法．该算法将含陀螺矩阵的二阶广义特征值问题转化为由单一实对称矩阵定义的标准特征值问题．数值算例说明该算法是有效的．

CCD与磁-陀螺系统组合测量弹目相对方位的方法

弹目相对方位是弹丸修正所需的重要参数.提出了一种利用由磁-陀螺姿态测量系统和CCD组成的低成本测量系统测量弹目相对方位的方法,给出了利用地磁矢量、陀螺和CCD测量结果进行弹目相对方位解算的数学模型,进行了仿真试验.试验结果表明,该方法在一定条件下测量弹目相对方位能达到较高的精度,即弹目相对转角不超过5°.

干涉式光纤陀螺系统Serrodyne调制误差分析

本文首先针对实现闭环光纤陀螺系统相位零化技术的Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制理论进行了详细分析，通过对实际Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制分析得出因回扫时间的延迟产生周期性反对称毛刺是导致调制失真的因素，运用 Ｆｏｕｒｉｅｒ Ａｎｇｉｅｒ Ｂｅｓｓｅｌ级数对误差信号各次谐波分解得出低次谐波分量在误差信号中占主导作用，并提出减小调制误差的方法。

陀螺系统等导重特征值的阻尼摄动

导出了在位形空间中，求解对应无阻尼问题有等导重特征值的弱阻尼陀螺特征值问题的直接摄动法。算例表明本文所导出的方法是正确的。

一类阻尼陀螺系统特征值反问题

本文考虑一类阻尼陀螺系统特征值反问题。在假定分析质量矩阵是精确的情况下,运用测量的不完全复模态数据给出了反问题有解的充分必要条件及解的显式表示。在此基础上研究了一个逼近问题,得到了Frobenius范数意义下的最优矩阵。

陀螺系统特征值问题的一些探讨

陀螺系统特征值问题是在转子动力学中提出的一个典型的数学问题。它的研究一直受到力学界的重视。研究它具有较大的理论意义和工程应用价值。作为本专题的第一部分，本文探讨三维旋转法本身存在的问题。指出三维旋转法不是对任何反对称矩阵都是合适的，而应有条件地应用它。