每月小抄

[2009年4月02日] 由于全球变暖，南极一个名为沃迪的冰架已经消失。研究人员通过卫星图像和最新勘探技术发现，白20世纪60年代开始解体的南极沃迪冰架现已完全消失，而另一个名为拉森的冰架的北半部分也不见了，自1986年以来，拉森冰架消失的面积超过8500平方千米。     

融化的南极洲

一直以来,科学家都相信,南极洲西部的冰层在过去1000万年～800万年一直都保持稳定。但是,最近瑞典乌普萨拉大学的舒理雅教授在南极洲较深的冰层下,发现了估计有60万年历史的硅藻化石。硅藻是一种单细胞的原始动物,壳是由蛋白石组成。它们需要水和阳光才能生存,所以不可能在冰层中生活。因此,科学家判断,南极洲的冰层曾经融化成为海洋,后来再重新冻结成冰层。这个发现使科学家重新评估南极洲的情况,有些科学家认为,目前南极洲的冰架正慢慢地融化。根据美国航空航天局葛特太空飞行中心的资料,近年来海水的水平面每年都上升2毫米,其中1毫米是来…     

最数字

正3500千米英国爱丁堡大学的研究人员近期在南极洲西部的冰层下发现91座火山,高度由100米至3850米不等,多数位于冰层以下2000米处。连同早前已发现的47座,南极火山带已长达3500千米,从南极洲的罗斯冰架一直延伸至南极半岛,超过之前所知最大的东非火山脊。据悉,火山     

和航天员一起观赏地球家园

卫星在几百千米的太空可以拍摄到清晰的地面图片,而国际空间站里的航天员在休闲时间最喜欢做的事情之一就是用"大炮"拍摄地球家园的壮丽景色。现在,就让我们跟随航天员的镜头从太空来尽情观赏我们多姿多彩的家园美景。冰雪世界2002年夏季的温暖程度达到极点,环绕南极海湾的多数冰川的流动明显加快,南极半岛拉尔森B冰架崩解成数千块,克兰冰川引人注目地退缩,以扇形进入充满碎冰的海湾     

和航天员一起观赏地球家园

卫星在几百千米的太空可以拍摄到清晰的地面图片,而国际空间站里的航天员在休闲时间最喜欢做的事情之一就是用"大炮"拍摄地球家园的壮丽景色。现在,就让我们跟随航天员的镜头从太空来尽情观赏我们多姿多彩的家园美景。冰雪世界南极洲巨大冰架崩解中残存的C-16冰山,在2006年3月,沿着海岸向北移动进入德里加尔斯基冰舌的顶端,将德里加尔斯基冰舌的端头撞下一块。碰撞过程:3月26日,C-16冰山在冰舌的南边(上     

自由漂浮机械臂抓取翻滚目标的自适应控制策略

提出了一种自由漂浮机械臂抓取翻滚目标的自适应控制策略.抓取翻滚目标要求自由漂浮机械臂具有很强的轨迹跟踪能力,但是自由漂浮机械臂本身以及目标所存在的运动学和动力学参数不确定性使基于模型的控制器性能急剧下降,甚至变得不稳定.通过对参数的自适应逐步改善基于模型的控制器的性能,并且提出了一种新的自由漂浮机械臂关节空间自适应控制器.最后通过数值仿真对所提出的自适应控制策略进行了验证.     

柔性关节自由漂浮空间机械臂递推自适应控制

针对柔性关节自由漂浮空间机械臂,在存在动力学参数不确定性的情况下,通过增加相对阻尼项,提出基于无源性的柔性关节自由漂浮空间机械臂的关节空间自适应控制器,然后得到其递推实现.递推自适应算法由两部分组成:一部分实现所需的机械臂控制力矩的递推,另一部分实现航天器参考速度和参考加速度的递推更新.针对六自由度柔性关节自由漂浮空间机械臂进行了仿真,验证了所设计的递推自适应控制算法的性能.     

空间遥感地球生态

影响地球生态有诸多因素,例如大气中二氧化碳含量增加,引起地球气温上升;甲基睾酮气体破坏同温层中臭氧层;酸雨引起森林生态和河湖的环境变化;而海洋上的温度、降雨、风及洋流则直接影响地球气候。由于海水吸收电磁波,所以从空间遥感只能观测海水表层,将海水表层的观测结果与实地取样分析综合起来,可推断海洋内部大规模的活动。海面风和海水表面起伏程度关系很大。用具有斜向观测的雷达散射计可测出海面风的风速和风力,用雷达高度计,能以二三厘米的精度测出海面波浪高度。如果确立针对潮汐振动的校正和卫星跟踪技术,可以用太     

曾经消失的南极冰盖

在全球变暖的众多因素中，最直接的威胁来自于极地冰盖的融化，它能使海平面升高，淹及诸如纽约、洛杉矶、上海等沿海城市。科学家们认为，南极洲西部面积有巴西那么大且厚达２０００米的冰盾，将在其中扮演主要角色。漂浮着的冰山一旦融化，对海平面的上升影响甚微，但冰盾却牢牢着床于海面下，被开放的海水所包围，因此其结构极其脆弱。最近有证据表明，在以往的１３０万年间，南极西部的冰盾至少消失过一回。那时的气温不会高于今天。这对冰盾结构坚固的传统观念是一次挑战。１００万年，在地质史上只是短暂的瞬间，充其量不过是近代的事…     

太空新航线

英国天文学家最近称,他们在猎户座星云内发现了13颗不围绕该星云中的恒星运行、而是在太空中“自由漂浮”的行星。同时被发现的还有该星云中的100多颗褐矮星。这些自由漂浮行星质量为木星的8至13倍。它们可能是由星云中独立的物质团块(而不是恒星形成     

自由漂浮空间机器人的运动学分析及仿真

自由漂浮空间机器人与地面机器人最大的区别是其末端执行器的运动不仅仅和各个关节的运动有关,而且与各个连杆、基座的质量分布及其运动轨迹紧密相关.因此,自由漂浮空间机器人的运动学与其动力学是密不可分的.运用螺旋理论、动量守恒定律对这样的机器人系统进行分析,得到了包含系统质量在内的运动雅可比矩阵,并给出了系统运动的图形仿真结果.     

正交试验法在空间自由漂浮机械臂控制参数寻优中的应用

摘要： 针对空间自由漂浮机器人自适应控制参数的寻优问题,引入正交试验设计方法.综合考虑了各因素对试验结果的影响,通过较少的试验仿真次数即可快速获得较为理想的控制器参数,因此该方法对复杂系统控制器参数寻优具有较为实用的借鉴意义.实例证明,采用L81(340)正交表能较好地完成两自由度自由漂浮空间机械臂的14个控制参数寻优.     

基于向量对方法的柔性空间机械臂建模与仿真

针对柔性自由漂浮基座空间机械臂系统建模的过程中存在的形式复杂计算量大等问题,本文采用向量对方法,以自由漂浮基座双连杆柔性机械臂为研究对象,以单个体的动力学方程为基础,分别列出相邻两个体之间的约束方程,利用拉格朗日乘子法组装构成系统的动力学方程.这种方法在建模时需要的信息较少,易于推导,得到的方程十分规范化,更加有利于柔性空间机械臂控制系统的设计.最后文章通过仿真验证了模型的正确性.     

基于多层感知器神经元的空间柔性机器人位置跟踪控制

针对基体位置及姿态均不受控的自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪问题,提出了一种前馈多层感知器(MLP)神经网络控制策略.建立了末端柔性的自由漂浮基机器人的耦合动力学模型,再利用MLP神经网络良好的逼近能力来自适应补偿非线性柔性臂的逆动力学模型,其误差代价函数由PID控制器提供,权重及阀值的调整采用改进的BP反传算法.最后通过仿真比较详细分析了所提方案的工作机理及对非线性强耦合系统控制的有效性.     

双臂空间机器人关节运动的一种增广鲁棒控制方法

讨论了载体位置与姿态均不受控制情况下,漂浮基双臂空间机器人系统的控制问题.结合系统动量守恒关系进行的运动学、动力学分析表明,可以得到一组与适当选择的惯性参数呈线性函数关系的、欠驱动形式的系统动力学方程.以此为基础,并采用增广变量的思想,克服了通常情况下,空间机器人系统动力学方程关于系统惯性参数呈非线性关系的难点,针对双臂空间机器人末端爪手所持载荷参数不确定,但误差范围可确定的情况,设计了漂浮基双臂空间机器人关节运动的变结构鲁棒控制方案.该控制方案的优点在于,不需要反馈、测量漂浮基的位置、移动速度及移动加速度;与自适应控制方案相比,化积分运算为简单四则运算,计算量大为减少,有利于实时应用.通过对一个平面双臂空间机器人系统的数值仿真,证实了算法的有效性.      

具有未知载荷参数的漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊自适应补偿控制

讨论了载体姿态受控、位置不受控制情况下, 漂浮基空间机械臂载体姿态及机械臂 关节协调运动的控制问题. 利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系, 建立了漂浮基空间机械臂完全能控形式的系统动力学方程. 以此为基础, 针对空间机械臂末 端爪手所持载荷参数未知的情况, 设计了一种基于标称计算力矩控制器附加模糊自适应补偿控制器的复合控制方案, 即通过模糊自适应补偿控制器来弥补系统未知参数对标称计算力矩控制器的影响, 以确保存在未知系统参数情况下整个闭环控制系 统的渐近稳定性. 文中提到的控制方案能够有效地控制漂浮基空间机械臂的载体姿态及机械臂关节, 可以协调地完成期望的轨迹运动, 并具有不需要反馈和测量空间机械臂载体 的位置、移动速度、移动加速度, 同时也不要求系统动力学方程关于系统惯性参数呈线性函数关系的显著优点. 通过系统数值仿真证实了方法的有效性.      

具有外部扰动及不确定系统参数的漂浮基空间机器人关节运动的增广鲁棒控制

讨论了载体位置与姿态均不受控制的漂浮基空间机器人系统的鲁棒控制问题. 利用拉格朗日方法及系统动量守恒关系导出了漂浮基空间机器人欠驱动形式的系统动力学方程, 以确保得到的系统动力学方程关于一组适当选择的组合惯性参数呈线性函数关系. 在此基础上, 借助增广变量法针对末端爪手所持载荷参数存在不确定的情况, 提出了对外部扰动具有鲁棒性的漂浮基空间机器人关节空间轨迹跟踪的拟增广鲁棒控制方案. 所提控制方案由于充分利用空间机器人系统动量守恒关系, 消除了动力学方程中载体位置相关量, 因此具有不需要测量、反馈载体的位置、移动速度和移动加速度的显著优点; 且由于对系统不确定参数及外部扰动始终采用保持鲁棒性的方式而非在线估计的方式, 有效减少了计算量, 因此更适用于机载计算机运算能力有限的空间机器人控制系统实时在线应用. 一个平面两杆空间机器人系统的数值模拟仿真, 证实了方法的有效性.      

第一条踏上陆地的鱼

水带来了生命，并给予它无私的呵护。在几十亿年里，陆地贫瘠，而生命在海洋的养育下漂浮着，激增着。全然不似陆地上有跌落之虞。     

冻融与侵蚀作用下引气混凝土劣化微观机理

对经历冻融循环和海水浸泡交替作用后含气量为5.9%的引气混凝土试件进行抗压强度、质量损失、相对动弹性模量及扫描电子显微镜检测,以研究冻融循环和海水浸泡交替作用下引气混凝土的劣化机理.通过观察引气混凝土试件表面和中间处的微观结构,发现未受到冻融循环时,几乎不见裂缝和晶体,随着冻融循环次数增加,微裂缝逐渐发展,当冻融循环达到300次时,主裂缝深入发展,并有晶体产生.可见海水侵蚀和冻融循环交替作用,导致微裂缝产生并发展,同时化学反应产生了晶体.物理和化学损伤累积导致引气混凝土抗压强度降低达8.5%,但是相对动弹性模量和质量损失在冻融循环和海水浸泡交替作用前后均变化较小.     

美实施SDI大气层外机动体地面试验

美陆军与休斯公司开始对“轻量级大气层外弹射体(LEAP)”样机进行地面试验。 LEAP是地面配备型战略导弹防御系统之一,在大气层外对再入体(核弹头)进行撞击破坏。空军/波音公司的LEAP还要晚1个月进行试验。陆军/休斯公司集团的试验是在爱德华兹空军基地进行。样机重5kg,在束缚状态下试验,以10秒时间模拟实际飞行状态,轨道操纵装置(OMS)驱动约100次,姿态控制系统(RCS)驱动约1000次,消耗推进剂约60％。漂浮试验在飞机库内进行,在离地面3m上漂浮,驱动OMS