中心刚体-柔性梁系统的最优跟踪控制 被引量：10

1

作者 蔡国平 李琳 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期97-105,共9页

对考虑阻尼影响的中心刚体-柔性梁系统的动力特性和主动控制进行研究．研究中考虑了3种动力学模型:一次近似耦合模型、一次近似简化模型和线性化模型．一次近似模型中同时考虑了柔性梁的轴向变形和横向变形．若在一次近似耦合模型中忽... 对考虑阻尼影响的中心刚体-柔性梁系统的动力特性和主动控制进行研究．研究中考虑了3种动力学模型:一次近似耦合模型、一次近似简化模型和线性化模型．一次近似模型中同时考虑了柔性梁的轴向变形和横向变形．若在一次近似耦合模型中忽略轴向变形的影响,则可得出一次近似简化模型．线性化模型是对一次近似简化模型的线性化处理．另外研究中考虑了3种阻尼因素:结构阻尼、风阻、中心刚体轴承处的阻尼．控制设计采用最优跟踪控制方法．给出了从物理测量中提取模态坐标的滤波器方法．研究结果显示,一次近似简化模型能够有效地对系统的动力学行为进行描述;阻尼对系统的动力学特性有着重要影响;当系统大范围运动为低速时,模态滤波器能够较好地提取出控制律所需的模态坐标,最优跟踪控制方法能够使得系统跟踪所期望的运动轨迹,并且柔性梁的弹性振动可得到抑制． 展开更多

关键词 中心刚体-柔性梁系统 一次近似简化模型 线性化模型 阻尼 最优跟踪控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

中心刚体-柔性梁系统的旋转运动控制 被引量：4

2

作者 蔡国平 滕悠优 洪嘉振 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期487-490,494,共5页

中心刚体-柔性梁系统是一个典型的刚柔耦合动力学系统,对其动力学与控制的研究一直是国内外的研究热点问题之一。采用一次近似简化模型对中心刚体-柔性梁系统的旋转运动控制进行研究,其中控制律采用变结构控制方法进行设计。切换面的设... 中心刚体-柔性梁系统是一个典型的刚柔耦合动力学系统,对其动力学与控制的研究一直是国内外的研究热点问题之一。采用一次近似简化模型对中心刚体-柔性梁系统的旋转运动控制进行研究,其中控制律采用变结构控制方法进行设计。切换面的设计采用最优化方法而得出,控制律的设计采用指数趋近律方法。因为所设计的控制律是模态坐标的函数,而模态坐标不可能通过物理测量直接获得,因此给出一个从物理测量中提取模态坐标的滤波器方法。数值仿真结果显示,模态滤波器能够较好地提取出控制律所需的模态坐标;变结构控制能够使得系统达到所期望的运动状态,并可使柔性梁的残余振动得到抑制。 展开更多

关键词 中心刚体-柔性梁 一次近似简化模型 变结构控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

中心刚体-柔性悬臂梁系统的位置主动控制 被引量：7

3

作者 蔡国平 洪嘉振 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期616-620,共5页

以往对中心刚体 柔性悬臂梁系统的主动控制研究多是基于零次近似模型和线性化模型进行的,而且认为零次近似模型为足够精确动力模型,但是已有研究结果显示出,零次近似模型在对系统动力学行为进行描述时存在某些局限性。本文采用一次近似... 以往对中心刚体 柔性悬臂梁系统的主动控制研究多是基于零次近似模型和线性化模型进行的,而且认为零次近似模型为足够精确动力模型,但是已有研究结果显示出,零次近似模型在对系统动力学行为进行描述时存在某些局限性。本文采用一次近似模型对中心刚体 柔性悬臂梁系统的位置主动控制进行研究,其中控制律采用最优跟踪控制理论进行设计。仿真结果显示,传统的零次近似模型存在着失效的可能,最优跟踪控制方法能使中心刚体 柔性悬臂梁系统到达期望的指定位置,并可使系统的残余振动得到抑制。 展开更多

关键词 中心刚体-柔性悬臂梁 零次近似模型 一次近似模型 最优跟踪控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模 被引量：4

4

作者 董龙雷 闫桂荣 +3 位作者 余建军 杜彦亭 牛宝良 李荣林 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期977-981,共5页

针对具有中心刚体并带有柔性梁附件的刚柔耦合系统 ,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论 ,并应用有限段建模方法对这类刚柔耦合系统建立了动力学方程 ,体现了梁类附件的柔性效应 ,反映了系统内部耦合产生的非线性特征 ,并呈现大... 针对具有中心刚体并带有柔性梁附件的刚柔耦合系统 ,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论 ,并应用有限段建模方法对这类刚柔耦合系统建立了动力学方程 ,体现了梁类附件的柔性效应 ,反映了系统内部耦合产生的非线性特征 ,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象 .分析表明 ,所研究的建模方法比较完整 ,真实地反映了此类系统在大范围运动下的动力学特性 ,并具有较高的精度 . 展开更多

关键词 有限段模 Kane动力学方程 刚柔耦合系统 旋转柔性件 中心刚件 柔性梁附件

在线阅读 下载PDF 职称材料

柔性梁的刚-柔耦合动力学特性研究 被引量：10

5

作者 刘锦阳 洪嘉振 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期194-198,共5页

该文研究在大范围运动是自由的情况下柔性梁的刚 -柔耦合动力学特征。从连续介质力学理论出发 ,在纵向变形位移中计及了耦合变形量 ,用 Jourdain速度变分原理导出了柔性梁的刚 -柔耦合动力学方程。用频谱分析方法对带中心刚体的悬臂梁... 该文研究在大范围运动是自由的情况下柔性梁的刚 -柔耦合动力学特征。从连续介质力学理论出发 ,在纵向变形位移中计及了耦合变形量 ,用 Jourdain速度变分原理导出了柔性梁的刚 -柔耦合动力学方程。用频谱分析方法对带中心刚体的悬臂梁进行动力学分析表明 ,柔性梁的系统一阶固有频率低于把梁视作刚体的系统固有频率ωr,频率的差异随着ωr增大而增加 ;在初始条件一定的情况下 ,系统的二阶固有频率随着ωr 增大而增高 ,揭示了大范围运动和变形运动的相互耦合的特征。 展开更多

关键词 频谱分析 固有频率 柔性梁 动力学特征 旋转刚体 耦合系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

空间柔性梁的刚-柔耦合动力学特性分析与仿真 被引量：5

6

作者 闫业毫 和兴锁 邓峰岩 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期480-484,共5页

针对大范围运动规律为未知的刚-柔耦合系统,利用有限元方法对柔性梁进行离散,采用Lagrange方程建立空间柔性梁的刚-柔耦合动力学方程,研究在大范围运动为自由情况下,空间柔性梁的大范围运动和变形运动的相互耦合机理,比较零次模型、一... 针对大范围运动规律为未知的刚-柔耦合系统,利用有限元方法对柔性梁进行离散,采用Lagrange方程建立空间柔性梁的刚-柔耦合动力学方程,研究在大范围运动为自由情况下,空间柔性梁的大范围运动和变形运动的相互耦合机理,比较零次模型、一次耦合模型、精确模型的差异,探讨各种模型的适用性。 展开更多

关键词 动力学模型 空间柔性梁 刚-柔耦合系统 动力学特性 非线性方法 模型分析 数值分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

大范围运动柔性梁的连续力法撞击动力学分析 被引量：4

7

作者 方建士 李宝玉 章定国 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期661-665,共5页

该文研究了柔性梁作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑"动力刚化"效应的系统刚柔耦合动力学方程,并采用假设模态法描述变形,将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。采用Hertz接触理论和非线性... 该文研究了柔性梁作大范围旋转运动时的撞击动力学问题。采用子系统法建立了考虑"动力刚化"效应的系统刚柔耦合动力学方程,并采用假设模态法描述变形,将偏微分形式的动力学方程转化为常微分方程。采用Hertz接触理论和非线性阻尼理论建立接触-碰撞模型,导出柔性梁含碰撞的动力学方程。文中给出了算例,验证了该文方法,并对大范围旋转运动下的柔性梁的动力学进行了探讨。 展开更多

关键词 柔性梁 子系统法 假设模态 接触-碰撞 连续力法

在线阅读 下载PDF 职称材料

刚-柔耦合动力学系统的建模理论研究 被引量：45

8

作者 刘锦阳 洪嘉振 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期408-415,共8页

刚－柔耦合动力学系统的传统的混合坐标方法是零次近似方法,在建模过程中,直接套用的结构动力学的小变形假设,忽略了变形位移的高次耦合变形量．本文对柔性梁建立较零次近似更精确的高次耦合动力学模型,从连续介质力学理论出发,在变形... 刚－柔耦合动力学系统的传统的混合坐标方法是零次近似方法,在建模过程中,直接套用的结构动力学的小变形假设,忽略了变形位移的高次耦合变形量．本文对柔性梁建立较零次近似更精确的高次耦合动力学模型,从连续介质力学理论出发,在变形位移中,计及横向位移引起的轴向缩短,导出变形位移的二次耦合量．用一致质量有限元方法对梁进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出大范围运动为自由的柔性梁的刚－柔耦合动力学方程．计算了柔性重力摆的角速度和摆端点的横向变形,揭示零次近似模型和耦合模型的刚－柔耦合动力学性质的根本差异． 展开更多

关键词 刚-柔耦合动力学系统 耦合变形量 建模理论 小变形 柔性梁 连续介质力学 有限元法 Jourdain速度变分原理 重力摆

在线阅读 下载PDF 职称材料

柔性多体系统动力学典型数值积分方法的比较研究 被引量：3

9

作者 郭晛 章定国 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期726-733,共8页

为合理选用积分方法,对柔性多体系统动力学中8种典型的数值积分方法的性能进行了比较研究。以中心刚体-柔性悬臂梁系统为研究对象,运用第二类拉格朗日方程建立系统高次耦合动力学模型。采用8种典型的数值积分方法对方程进行求解,比较了... 为合理选用积分方法,对柔性多体系统动力学中8种典型的数值积分方法的性能进行了比较研究。以中心刚体-柔性悬臂梁系统为研究对象,运用第二类拉格朗日方程建立系统高次耦合动力学模型。采用8种典型的数值积分方法对方程进行求解,比较了计算效率、数值精度等。结果表明:显式方法较隐式方法更依赖于时间步长的选取;在同等时间步长下,隐式方法的计算效率低于显式方法,隐式方法可以通过放大时间步长提高计算效率;自启动自动变步长且自动变阶的吉尔(Gear)法计算效率高且其更合适于计算广义质量阵为常元素阵的动力学方程;希尔伯特-修斯-泰勒(HHT)法、广义-α法可以通过放大时间步长提高计算效率,但计算精度降低。 展开更多

关键词 柔性多体系统 动力学 数值积分 中心刚体-柔性悬臂梁系统 第二类拉格朗日方程 显式方法 隐式方法 时间步长 广义质量阵

在线阅读 下载PDF 职称材料

IKAROS太阳帆第一阶段展开过程的动力学行为分析

10

作者 胡伟鹏 淮雨露 +2 位作者 徐萌波 薛荣刚 邓子辰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期100-105,共6页

空间结构的在轨展开涉及到复杂的高维强非线性动力学问题,这些动力学问题的建模及仿真技术是航天动力学领域的难题,也是对在轨展开过程施加控制的前提条件。本研究以IKAROS太阳帆在轨第一阶段展开过程为例,基于哈密顿变分原理,建立中心... 空间结构的在轨展开涉及到复杂的高维强非线性动力学问题,这些动力学问题的建模及仿真技术是航天动力学领域的难题,也是对在轨展开过程施加控制的前提条件。本研究以IKAROS太阳帆在轨第一阶段展开过程为例,基于哈密顿变分原理,建立中心刚体-主动伸长柔性梁耦合动力学模型;采用保结构分析方法,关注动力学系统的局部动力学行为,在恒定转矩驱动和恒定功率驱动两种工况条件下,对IKAROS太阳帆第一阶段展开过程进行仿真;发现两种工况条件下的中心刚体转动角速度演化规律差别显著,恒定转矩做功将导致中心刚体的转动稳定性变差,同时,恒定功率驱动工况下,IKAROS太阳帆第一展开阶段节能效果较好。 展开更多

关键词 IKAROS太阳帆 中心刚体-主动伸长柔性梁模型 保结构 在轨展开 动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

航天器姿态调整时的变结构控制与振动抑制方法 被引量：6

11

作者 陈涛 胡超 黄文虎 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1199-1204,共6页

基于Hamilton变分原理,采用Timoshenko梁理论,对带有柔性附件的航天器建立了中心刚体—柔性梁的动力学模型。研究了调姿时带有柔性附件的航天器的动力学与控制问题,给出了问题的滑模变结构控制方法。基于Lyapunov方法证明了姿态的渐近... 基于Hamilton变分原理,采用Timoshenko梁理论,对带有柔性附件的航天器建立了中心刚体—柔性梁的动力学模型。研究了调姿时带有柔性附件的航天器的动力学与控制问题,给出了问题的滑模变结构控制方法。基于Lyapunov方法证明了姿态的渐近稳定性。利用数值仿真过程讨论了卫星姿态角和姿态角速度的变化规律。最后,利用仿真结果验证了变结构控制方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 中心刚体-梁结构 航天器柔性附件 TIMOSHENKO梁 变结构控制

在线阅读 下载PDF 职称材料