检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2008年第11期44卷 310-316页

作者：李延斌王祖温包钢高有华沈阳工业大学机械工程学院沈阳110178 大连海事大学机电与材料工程学院大连116026 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

基于运动弹性动力学理论建立3自由度气浮台平台的力学模型。根据航天器姿态动力学理论推导出自重作用下在气浮台姿态变化过程中平台质心变化公式和所需配重公式,从而获得气浮台平台不平衡力矩的计算公式。应用有限元法计算不同结构参数... 详细信息

基于运动弹性动力学理论建立3自由度气浮台平台的力学模型。根据航天器姿态动力学理论推导出自重作用下在气浮台姿态变化过程中平台质心变化公式和所需配重公式,从而获得气浮台平台不平衡力矩的计算公式。应用有限元法计算不同结构参数值组合时平台自重变形产生的不平衡力矩;探究结构各方向刚度相同时参数的变化对不平衡力矩的影响,提出使平台结构不平衡力矩为零的平衡点概念;分析平台结构参数变化对不平衡力矩影响大小即平衡敏感性与平台结构刚度之间的关系。结果表明,平台结构中存在许多使平台各方向刚度相等从而不产生不平衡力矩的平衡点。在每个平衡点处,结构参数值的略微变化对平台自重变形产生的不平衡力矩影响相差很大。结构刚度越大,结构参数值变化对平台自重变形产生的不平衡力矩影响越小,即平衡敏感性越低。

关键词：气浮台不平衡力矩卫星刚度质心

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基于气浮台的交会对接模拟及姿态跟踪控制

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中国惯性技术学报 2015年第6期23卷 831-836页

作者：黄成陈兴林王岩周乃新哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001

针对交会对接中卫星的姿态跟踪控制问题,设计了一种鲁棒有限时间控制算法。首先,设计并采用两个六自由度气浮台模拟交会对接的两颗卫星,搭建交会对接地面物理仿真系统。其次,应用姿态误差函数,推导描述气浮台追踪器相对于气浮台目标器... 详细信息

针对交会对接中卫星的姿态跟踪控制问题,设计了一种鲁棒有限时间控制算法。首先,设计并采用两个六自由度气浮台模拟交会对接的两颗卫星,搭建交会对接地面物理仿真系统。其次,应用姿态误差函数,推导描述气浮台追踪器相对于气浮台目标器姿态运动的姿态误差动力学模型。最后,基于此模型采用反步法思想给出了该控制算法的详细设计。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,在存在边界未知的有界外界扰动的情况下,该控制算法可以使气浮台追踪器在20 s内实现对姿态随时间改变的气浮台目标器的准确跟踪,并保证系统的稳定性。

关键词：气浮台姿态跟踪有限时间控制鲁棒性反步法

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六自由度气浮台及其姿态平台自动平衡系统设计

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宇航学报 2016年第10期37卷 1222-1231页

作者：黄成王岩陈兴林哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001

针对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题,设计一种6自由度(DOF)气浮台,并推导出描述两个气浮台模拟卫星交会对接运动的耦合6自由度(DOF)动力学模型。为解决气浮台模拟空间失重环境中的重力力矩干扰问题,设计一种基于应用新颖的快... 详细信息

针对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题,设计一种6自由度(DOF)气浮台,并推导出描述两个气浮台模拟卫星交会对接运动的耦合6自由度(DOF)动力学模型。为解决气浮台模拟空间失重环境中的重力力矩干扰问题,设计一种基于应用新颖的快速非奇异终端滑模面的自适应有限时间控制器的自动平衡系统,估计出质心位置,通过控制三个平衡质量块补偿姿态平台质心与旋转中心之间的位置偏差。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,该方法可以快速完成对姿态平台质心位置的准确估计,实现质心与旋转中心的高度重合。

关键词： 6自由度(DOF) 气浮台自动平衡有限时间自适应控制

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三轴气浮台多体动力学建模与仿真

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西北工业大学学报 2010年第3期28卷 332-337页

作者：陈欢龙周军刘莹莹牟小刚西北工业大学精确制导与控制研究所陕西西安710072 北京控制工程研究所北京100080

为了研究多体卫星的地面物理仿真试验方法,根据动量矩定理,文章建立了转动附件与三轴气浮台中心刚体直联以及级联情况下的动力学模型。针对带一个附件的三轴气浮台,利用Simulink进行了开环动力学仿真,结果显示,附件的转动对台体的姿态... 详细信息

为了研究多体卫星的地面物理仿真试验方法,根据动量矩定理,文章建立了转动附件与三轴气浮台中心刚体直联以及级联情况下的动力学模型。针对带一个附件的三轴气浮台,利用Simulink进行了开环动力学仿真,结果显示,附件的转动对台体的姿态耦合特性明显,如果不对由于附件转动引起的气浮台系统总质心的变化进行补偿,重力静不平衡力矩将严重影响物理仿真过程的进行。转动附件的质心偏离转动轴或转动中心的程度也决定了附件转动对本体的影响。根据该动力学方程,通过对转动部件质量特性的精确建模,可以分析及计算部件转动对气浮台本体运动特性的影响。

关键词：气浮台多体动力学转动附件数值仿真

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三轴气浮台挠性航天器动力学模拟方法研究(英文)

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宇航学报 2011年第4期32卷 940-946页

作者：陈欢龙周军刘莹莹牟小刚西北工业大学精确制导与控制研究所西安710072 北京控制工程研究所北京100080

本文研究利用气浮台上的动量轮执行机构,模拟卫星上挠性附件振动产生的干扰力矩的卫星物理仿真实验方法,以克服三轴气浮台不能直接安装挠性附件进行仿真的局限性。本实验方法通过设计一个跟踪控制器,令气浮台的姿态角速度跟踪挠性卫星... 详细信息

本文研究利用气浮台上的动量轮执行机构,模拟卫星上挠性附件振动产生的干扰力矩的卫星物理仿真实验方法,以克服三轴气浮台不能直接安装挠性附件进行仿真的局限性。本实验方法通过设计一个跟踪控制器,令气浮台的姿态角速度跟踪挠性卫星参考动力学,并由动量轮产生控制力矩,该力矩即是实验模拟的挠性振动干扰力矩。理论和仿真研究表明:(1)本文提出的挠性干扰力矩模拟方法可以较好地模拟低阶挠性振动干扰力矩;(2)理论上当控制器的增益参数越大,系统能够模拟的干扰力矩频率就越大,但是由于测量噪声的影响,反馈增益不能选得过大;(3)本方法模拟的干扰力矩与真实干扰力矩存在一定的相位延迟,这是由于控制器和执行机构的固有延迟造成的。通过引入超前-滞后校正网络可以有效减小延迟的影响。

关键词：挠性卫星气浮台物理仿真干扰力矩模拟

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3自由度气浮台力学性能研究——关于不平衡力矩的补偿

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机械工程学报 2006年第4期42卷 185-190页

作者：王祖温李延斌李军大连海事大学机电与材料工程学院大连116026 哈尔滨工业大学SMC气动中心哈尔滨150001

提出了一种气浮台自重变形引起的不平衡力矩的补偿方法,即将气浮台平台质心与回转中心在垂直方向相距以微小距离,从而使气浮台的刚体质心与回转中心不重合产生的不平衡力矩与平台自重变形引起的不平衡力矩在气浮台水平两角最大工作范围... 详细信息

提出了一种气浮台自重变形引起的不平衡力矩的补偿方法,即将气浮台平台质心与回转中心在垂直方向相距以微小距离,从而使气浮台的刚体质心与回转中心不重合产生的不平衡力矩与平台自重变形引起的不平衡力矩在气浮台水平两角最大工作范围处相互抵消。采用航天器姿态动力学理论讨论了补偿后的最大不平衡力矩变化规律,论证了此种补偿方法适用于气浮台绕水平面内过回转中心的任意轴旋转的情况。计算结果表明,当工作范围为±25°时,补偿后的最大不平衡力矩仅为补偿前的1／25。

关键词：气浮台卫星质心不平衡力矩补偿

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基于气浮台的交会对接相对姿态和位置控制

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系统工程与电子技术 2016年第12期38卷 2814-2820页

作者：黄成王岩陈兴林哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑... 详细信息

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑模控制思想设计一种能够克服传统终端滑模控制奇异问题的鲁棒有限时间控制器。通过李雅普诺夫理论推导和仿真分析表明,该控制器在保证系统的有限时间稳定性和收敛性的同时能有效地抑制外部扰动。

关键词：气浮台六自由度耦合交会对接终端滑模自适应控制

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基于差分小推力旋翼的平面气浮台推力控制研究

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第6期44卷 140-153页

作者：周佳艺康国华陶新勇许传晓武俊峰南京航空航天大学航天学院南京210016

针对平面气浮台仿真试验喷气实验时间短、控制精度低的问题,提出基于旋翼小推力差分的改进模糊串级控制方案。首先,对旋翼推力特性进行了建模研究,对比了单通道旋翼与喷气推力输出特性异同,阐释了小推力旋翼推进代替喷气的可行性;其次,... 详细信息

针对平面气浮台仿真试验喷气实验时间短、控制精度低的问题,提出基于旋翼小推力差分的改进模糊串级控制方案。首先,对旋翼推力特性进行了建模研究,对比了单通道旋翼与喷气推力输出特性异同,阐释了小推力旋翼推进代替喷气的可行性;其次,针对旋翼推力存在的死区问题,提出了小推力差分的旋翼推力分配,解决气浮台控制工程应用难点;最后,设计了基于小推力差分的模糊自适应串级旋翼推力控制器,并在此基础上引入了修正系数对内外环传递中间量占比进行在线调节,提高了气浮台位姿收敛速度、控制精度和鲁棒性,同时可对速度曲线进行平滑。结果表明,对单位阶跃信号的快速位移跟踪调节时间小于40 s,控制精度小于0.4 mm,误差标准方差2.2×10^(-4),该方法可实现平面气浮台在小推力旋翼作用下快速、准确轨迹跟踪的控制,为平面气浮台准确模拟空间运动提供了一种新思路。

关键词：气浮台旋翼推力位姿控制模糊控制轨迹跟踪

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基于萤火虫优化神经网络算法的气浮台自动调平衡研究

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空间科学学报 2021年第3期41卷 483-490页

作者：周国光金光徐伟朴永杰常琳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100039

为了利用气浮台在地面精准演示分布式多星组网技术及验证多模式高分成像过程,提出一种基于改进型BP神经网络PID控制的气浮台快速自动调平衡算法.针对以往算法调平时间较长、容易得到非最优解的问题,引入仿生萤火虫算法对神经网络初始权... 详细信息

为了利用气浮台在地面精准演示分布式多星组网技术及验证多模式高分成像过程,提出一种基于改进型BP神经网络PID控制的气浮台快速自动调平衡算法.针对以往算法调平时间较长、容易得到非最优解的问题,引入仿生萤火虫算法对神经网络初始权值进行优化,提高了算法的收敛速度和稳定性.基于构建的三轴气浮台运动学和动力学模型,通过仿真实验验证了优化算法对自动调平衡具有良好的控制效果,满足多星地面仿真的调平衡要求.

关键词：气浮台自动调平衡 BP神经网络 PID控制萤火虫算法多星地面仿真

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气浮台垂向控制系统与上平台调节系统设计

气浮台垂向控制系统与上平台调节系统设计

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作者：于洋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

伴随着人类对浩瀚宇宙探索的脚步,中国航天事业也加快了发展速度。近年来,满足各种需求的各式航天器相继成功发射,标志着我国正向航天强国迈进。然而,航天事业主要特点就是难度大、风险高,所以,追求航天器的更高的稳定性、更持久的使用... 详细信息

伴随着人类对浩瀚宇宙探索的脚步,中国航天事业也加快了发展速度。近年来,满足各种需求的各式航天器相继成功发射,标志着我国正向航天强国迈进。然而,航天事业主要特点就是难度大、风险高,所以,追求航天器的更高的稳定性、更持久的使用寿命永远是航天人的不竭动力。因此,在航天器发射前,需要通过不同功能的地面仿真实验来对系统方案进行综合评估。所以地面全物理仿真平台——六自由度气浮台应运而生。为了达到更理想的仿真效果,缩短地面仿真前的准备时间,保证仿真过程的准确性与稳定性,现对六自由度气浮台的垂向控制系统以及上平台的质心调节与姿态稳定控制系统进行研究设计,采用优秀的控制律,达到理想控制结果。首先,对电气比例调压阀进行建模分析,验证其对垂向气腔控制的可行性,再对垂向控制气腔进行建模得到垂向控制的模型,针对当前采用的单阀控制方案的控制效果不佳问题,采用双阀分段控制进行改进;然后在传统PID控制的基础上,加入模糊量以及智能控制算法(蚁群算法)实现参数在线整定,解决PID参数难整定问题,并做出仿真验证。其次,在地面仿真初始阶段,上平台质心与气浮球轴承旋转中不一致问题进行调节控制。首先,建立上平台质心模型的运动学与动力学方程,然后针对质心位置不可直接测量的问题,然后通过运动学与动力学方程解算出质心的位置,再对质心位置进行闭环控制,质量滑块作为执行机构,来实现质心的再度重合。然后,利用神经网络强大的非线性表达能力,采用BP神经网络与RBF神经网络优化传统PID算法,实现参数在线整定,解决了传统PID算法参数难整定问题,并作仿真验证。最后,对上台体进行姿态稳定控制研究。由于上平台属于大转动惯量刚体转动问题,全角度仅仅采用单执行机构难同时达到快速性与高精度的要求,所以采用角度分段控制,大角度转动与小角度姿态微调分别采用喷气推力器与飞轮作为执行机构。然后对喷气推力器控制与飞轮控制时的上平台分别进行动力学方程的建立,再分别对上平台在进行大角度转动与姿态微调时的控制方案进行了可行性分析研究,然后采用合适的控制律,并做仿真验证。

关键词：气浮台六自由度蚁群算法垂向控制质心调节姿态稳定

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