简介：针对地球静止轨道空间碎片清除需求,开展了服务星通过绳索拖拽空间碎片离轨多体动力学与控制仿真研究.分析了在轨拖拽期间系统拓扑构型,采用递推方法推导了考虑地球J2摄动的服务星和空间碎片柔性多体动力学方程组,建立了基于集中参数法的绳索动力学模型,通过约束方程将绳索与服务星和空间碎片相连接,建立了服务星姿态控制力矩方程,最后形成了服务星在轨拖拽空间碎片期间柔性多体系统多体动力学方程.通过悬链线模型与本文采用的集中参数模型的比较验证了本文采用的柔性绳索模型的正确性,然后通过数值仿真分析了与服务星质量接近的空间碎片被拖动期间动力学特性,为这类航天器总体设计及空间碎片清除策略制定提供了参考依据.

简介：航天器对恶劣动力学环境的适应能力直接关系到整个航天飞行任务的成败,振动试验控制技术是动力学环境试验的关键环节.本文分析了近年来国内外航天器振动试验设备和振动控制算法的研发动态、基本原理和关键技术达到的水平.提出了跟踪研究的基本思路,途径及建议.

简介：传统航天器结构模态试验通常会用来检验结构有限元分析模型,但往往是通过人工调整有限元模型参数来修正模型,分析与试验联系不紧密,影响后续分析结果的精度、研制周期和经费等.为改变航天器模态分析及试验现状,文中介绍了模态分析-试验体系工程研制流程在理论上的可行性,并以某缩比舱段为例,基于Virtualab-Nastran软件平台,完整实施模态分析-试验体系过程,包括预试验分析、模态试验、模型修正等过程,紧密联系模态分析、试验,并依据试验结果准确快速修正有限元模型,使分析结果与试验接近,实现精确建模.

简介：研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计、有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性.

简介：建立了充液航天器动力学模型并考虑液体燃料粘性边界层效应．推导了采用脉冲推进实现航天器姿态转换的等效反馈控制力矩增益系数．确定了航天器穿越分支线完成预期姿态定向的脉冲推进控制方案．由于存在能量耗散，航天器完成姿态再定向机动后将绕主轴做正向或负向自旋，航天器相对于角动量随体坐标系的最终定向不能预先确定．研究结果表明，采取脉冲推进控制策略所完成的姿态转换机动可以使航天器实现最终所期望的姿态定向．

简介：讨论了充液航天器大角度姿态机动自适应非线性动态逆控制设计．推导了航天器一液体晃动耦合系统动力学方程．采用单摆等效力学模型对液体燃料晃动进行动力学建模．由于充液航天器控制系统的强耦合非线性，故采用神经网络构造系统的自适应非线性动态逆控制器．通过实际算例对该控制器的跟综性能进行了测试，结果证明该自适应非线性动态逆控制器在包含液体晃动的情况下仍具有很好的跟综性能．

简介：探讨了漂浮基空间机械臂系统在轨捕获参数未知目标卫星后组合体航天器的镇定控制问题.首先在耦合空间机械臂系统捕获目标卫星操作过程动量、冲量的传递的基础上,建立了适用于漂浮基空间机械臂系统在轨捕获漂浮卫星控制系统设计的组合体航天器数学模型.利用该模型,设计了一种基于模糊高斯基神经网络的非奇异Terminal滑模控制算法.提出的控制算法不仅不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,而且也不需要预知系统惯性参数;由于利用神经网络的自学习能力修正模糊控制的控制规则和隶属函数,这样在系统参数识别中,模糊神经网络可减少模糊规则数,更适应于空间机械臂系统在轨捕获的实际应用.最后通过仿真试验对比结果验证了所提出的控制算法的有效性.

简介：研究外部扰动力矩作用下航天器的混沌姿态运动，引入Deprit正则变量建立系统的Hamilton结构，应用Melnikov方法预测系统产生的稳定流形和不稳定流形的横截相交，得到系统产生混沌姿态运动的条件。研究表明：随着转子转动惯量的增加，引起系统出现混沌姿态运动的激励频率的范围逐渐减小。最后，对相空间轨线的数值模拟表明理论分析的可靠性。

简介：使用Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法研究带动量轮和推力器的欠驱动航天器姿态最优控制问题.基于欧拉姿态角和动量矩定理导出两类航天器姿态运动模型,采用Clenshaw-Curtis积分近似得到性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题离散为具有代数约束的非线性规划(NLP)问题,通过序列二次规划(SQP)算法求解.数值仿真结果表明,对两类欠驱动航天器的姿态机动最优控制均能达到设计控制要求,得到的姿态最优曲线与验证得到的曲线几乎完全重叠.

简介：研究系统存在不确定性的大柔性飞行器的姿态跟踪控制问题.针对高阶大柔性飞行器模型,使用平衡实现方法对其降阶,并通过奇异值对比分析系统降阶前后特性.基于降阶模型,设计LQR-PI控制器作为基线控制器.考虑不确定性,利用李雅普诺夫稳定性理论设计模型参考自适应控制器,并对比两种方法的控制效果.仿真结果显示,所提方案对包含不确定性的系统具有较好的控制效果,能使系统完成期望的姿态跟踪目标.

简介：根据Hamilton原理和假设模态离散化，建立了柔性梁绕定点旋转过程的动力学模型，并通过假设模态法对方程进行了离散处理．在此基础上，基于中心差分法的计算原理，提出了柔性梁动力学方程的子循环计算公式，分别建立了其同步更新格式和子步更新格式，在子循环积分过程中，通过步长修正保证了计算的精度和稳定性．计算结果表明：所提出的算法能在保持合适的精度要求下，有效地提高响应的计算效率，并且通过积分步长的修正可以提高计算稳定性，有效地处理了方程的刚性问题．

简介：研究了刚体基上柔性附件的振动鲁棒控制问题，介绍了结构奇异值μ理论，基于此理论设计鲁棒控制器，用压电材料作传感器和作动器（μ），用输出乘性不确定性结构来描述低阶标称模型与实际系统的误差，给出了系统μ控制器综合框架，以柔性梁附件为对象示例了分析过程，数值仿真结果表明μ控制器具有良好的鲁棒性能，用于振动控制是必要且可行的。

简介：当机械臂的质量很轻，尤其是空间应用场合，机器人系统将受到高度柔性限制并且不可避免地产生机械振动．本文为了证实提出的控制不期望残余振动的方法，设计并建立了柔性机器人实验平台．控制方案采用交流伺服电机通过谐波齿轮减速器驱动柔性机械臂，利用粘贴在柔性臂上的压电陶瓷片（PZT）作为传感器来检测柔性臂的振动．对由于环境激励，尤其是在电机转动（机动）时由于电机力矩产生的振动，采用了几种主动振动控制器：包括模态PD控制，软变结构控制（VSC）和增益选择变结构方法，进行柔性臂的振动主动控制实验研究．通过实验比较研究，结果表明采用的控制方法可以快速抑制柔性结构的振动，采用的控制方法是有效的．

简介：研究了弓鳍目鱼“尼罗河魔鬼”的柔性波动长背鳍．针对波动长鳍大的柔性变形特征，提出了由N根刚性鳍条依靠柔性薄膜连接组成的柔性波动长鳍简化模型；在分析长背鳍运动和流固耦合的基础上，建立了柔性波动长鳍的运动学模型；进而，从弹性薄壳理论出发，考虑柔性长鳍结构的几何非线性，并引入无矩薄壳理论的假定，建立柔性长鳍波动的平衡方程．依据所建立的运动学模型和柔性长鳍波动的平衡方程，可以进一步解析柔性长鳍波动运动的动力学性能．

简介：本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方程.继而设计一种带有应变反馈的PD控制律用于完成中心刚体的状态镇定以及柔性梁振动抑制.此外,本文还使用遗传算法对控制器中的参数进行多目标优化.最后,通过数值算例验证了所设计控制器的有效性.

简介：对含Karnopp摩擦的柔性滑移铰系统进行动力学建模和仿真.将滑移铰中的滑块视为柔性体,滑道视为刚性接触面,考虑滑道与滑块之间的间隙.由于柔性滑块与滑道的接触状态和摩擦情况比较复杂,采用有限元方法建立了柔性滑块的力学模型,基于罚函数方法建立含Karnopp摩擦柔性滑移铰接触力模型,通过试算迭代法判断柔性滑块各节点的接触状态,基于KED方法和Newmark方法给出了含该滑移铰机械系统动力学方程的数值算法.最后,以含Karnopp摩擦的柔性滑移铰和驱动摆杆构成的机械系统为例进行动力学仿真,分析了其动力学特性,验证了本文给出的方法的有效性.

简介：为了保证空间站正常运行所需要的大量能源及发射入轨时的较小重量代价,我国空间站采用大面积柔性电池翼的设计方案.大柔性电池翼因其结构复杂且频率极低,在轨运行时又要承受多次大机动过程产生的载荷,各承力组件的强度校核和参数设计成为影响整个空间站任务成败的重要环节.本文从工程应用角度出发建立了空间站柔性电池翼的线性简化模型,计算并分析了柔性电池翼在轨大机动过程中各关键组件的载荷,计算结果可对大柔性电池翼的强度校核和减重设计起到一定指导作用.

简介：在实际工程领域中存在着大量接触碰撞等非连续动力学问题,现有的解决柔性多体系统连续动力学过程的建模理论与方法,已经无法解决或无法很好解决这些问题.本文基于变拓扑思想,提出了附加接触约束的柔性多体系统碰撞动力学建模理论；通过设计柔性圆柱杆接触碰撞实验,验证了所提出附加约束接触碰撞模型的有效性；针对柔性多体系统全局动力学仿真面临时间和空间的多尺度问题,提出多变量的离散方法,从而提高了柔性多体系统非连续动力学的仿真效率.

简介：把柔性梁的离散坐标法——有限段法扩展到规则柔性板中，视柔性板为带关节柔性（刚度、阻尼）的多刚体系统，详细阐述了离散坐标法的基本思想、理论依据，采用牛顿-欧拉方法建立了动力学方程，借助通用有限元软件和动力学仿真程序验证了离散坐标法可以解决具有几何非线性变形的规则柔性板构件的多体系统动力学问题。

简介：有限单元法被广泛的采用来描述柔性体的弹性变形,然而有限元节点坐标数目庞大,将会给动力学方程求解带来巨大的计算负担.如何降低柔性体的自由度,是当前柔性多体系统动力学研究的一个重要命题.本文以中心刚体-柔性梁系统为例,采用Krylov方法和模态方法进行降价.然后分别采用有限元全模型、Krylov降阶模型和模态降阶模型,对中心刚体-柔性梁进行刚-柔耦合动力学仿真.仿真结果表明,与采用模态降阶方法相比,采用Krylov模型降阶方法只需要较低的自由度,就可以得到与采用有限元方法完全一致的结果.说明Krylov模型降阶方法能够有效的用于柔性多体系统的模型降价研究.