利用压电自敏感致动器的挠性结构振动主动控制实验研究

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例，论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制一体化研究的方法，文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感感器 变测量和应变速度测量电路，推导了测量公式，以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象，并采用自适应滤波技术来实现振动主动控制，控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统来实现，实验结果表明此种控制方法是有效的。     

采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性结构振动控制

研究采用共位配置的分布式压电敏感器和致动器的挠性悬臂梁的振动控制问题，其中敏感器由压电聚乙二烯氟化物薄膜（PVDF）制成，致动器由压电陶瓷（PZT）或PVDF制成。本文首先建立系统的模型，设计了一种线性反馈控制方案，并应用无穷维空间的LaSalle不变原理，证明了相应闭环系统的渐近稳定性。     

超磁致伸缩材料微位移驱动器的设计与实验研究

超磁致伸缩材料是国防、航空航天和高技术领域中一种重要的功能性材料。基于超磁致伸缩材料的工作特点,提出了超磁致伸缩材料微位移驱动器的结构原型,详细介绍了微位移驱动器中位移传递和放大机构、驱动线圈及控制电路的设计过程及其设计理论和方法。实验样机采用了多级杠杆叠加的结构形式进行位移传递和放大,实验结果验证了设计理论和方法的可行性和实用性。     

航天智能复合材料的发展与应用

介绍了智能复合材料的系统组成,以及传感器、致动器和控制器等实现的关键及其功能。讨论了航天结构健康监测,结构自适应、减振与自愈合,以及弹性记忆复合材料(EMC)的原理和典型应用。     

智能结构中致动器数目与位置的优化

采用最优控制理论研究智能结构振动控制机电一体化的建模过程;通过定义输入能量相关矩阵优化了致动器的数目;基于致动器的控制效能,给出了一种简单实用的致动器位置配置方法;最后针对智能悬臂粱和大型空间智能桁架结构的振动控制仿真,表明数目与位置的优化方法是行之有效的。     

基于压电叠层作动器的柔性自旋导弹振动控制

针对柔性自旋导弹弹性振动问题,提出将压电叠层作动器应用于导弹弹性振动控制方法。将导弹简化为非均匀自由-自由Timoshenko梁模型,考虑陀螺效应和推力作用,将压电叠层作动器应用于导弹弹性振动,基于有限元方法建立含有压电叠层作动器的柔性自旋导弹动力学模型,同时设计模糊滑模控制器,对质量偏心引起的不平衡响应进行数值仿真,通过与不同控制方法进行对比,验证该方法的有效性。     

压电智能结构传感器/作动器位置优化研究

研究压电主动结构振动控制当中传感器／作动器的位置优化问题。从系统的状态空间方程出发，在系统可控性、可观性Grammian矩阵特征值的基础上来描述性能指标，以控制能量最小化和传感能量最大化作为优化目标，利用遗传算法（GE）进行优化计算，计算过程中对传感器／作动器的位置采用二进制编码加以描述。通过对一压电板结构的仿真计算对该方法进行了验证，优化计算结果与枚举法结果完全相符，从而证明了方法的有效性。     

可变发射率器件中WO_3电致变色研究进展

概述了WO3电致变色材料的基本结构、电致变色机理和伏安特性.给出了WO3薄膜可变发射率器件的结构.介绍了部分典型非晶、多晶和其他形式的WO3电致变色薄膜,以及发射率及变化范围.     

考虑平整性要求的板壳自适应结构静变形控制

基于四节点压电复合材料层合板单元和相应有限分析方法，利用结构位移对电压的灵敏度，对以压电材料为作动器的板壳自适应结构，进行了考虑平整性要求的静力变形控制。根据控制目标和约束限制，由数学规划问题确定结构承载时作动器所需的控制电压，最后以数值算例给出了仿真结果，以验证所提出方法的有效性。     

面向结构动静态变形控制的作动器综合优化配置研究

针对航天器柔性结构动态和静态变形控制的作动器布局关键问题,提出了一种综合优化配置方法.首先,基于有限元分析方法建立结构和压电作动器的模型.然后,基于可控Gramian矩阵提出了一种新的动态变形控制准则,并以形面均方根误差(RMSE)作为静态变形控制的优化准则.改进NSGA-II遗传算法的交叉和变异算子,以动/静态变形控制准则为目标,获得作动器综合优化配置Pareto最优解集.最后,提出归一化加权方法进行最优解集的综合筛选.最后,文章以一大型抛物柱面天线的支撑桁架为例,通过仿真验证了综合优化配置方法的优越性,其优化配置结果兼顾了动态变形控制和静态变形控制的性能.     

智能结构及其在振动主动控制中的应用

针对航天挠性结构的振动控制 ,介绍了智能结构的提出、概念、诞生原因以及作为智能结构中的传感和驱动元件的各种智能材料的特点 ,着重阐述了梁、板和壳结构的振动控制中应用的压电材料的国内外研究状况和采用的控制策略 ,并对智能结构在主动振动控制应用研究的问题进行了评述 ,如传感器 /驱动器的优化配置问题及准则 ,柔性结构的控制溢出问题及抑制方法。最后针对航天器的结构振动控制 ,展望了今后的研究与发展方向     

航天器材料的空间应用及其保障技术

随着对应用卫星长寿命、高可靠要求的不断增长,对于航天器材料的空间应用可靠性及其保障技术日益受到重视。文章分析了航天器材料空间应用的要求及其空间环境效应试验评价技术,介绍了航天器材料保障技术的进展和发展趋势。在地面严格控制材料空间应用的性能并提供基于空间环境效应的充分数据是保障高品质航天器长寿命高可靠的重要手段。     

新型钕铁硼永磁材料化学与热稳定性研究

钕铁硼永磁材料以其高磁性能、不易脆、价格低的优点逐渐成为第3代永磁材料,但其在热稳定性和化学稳定性方面的缺陷一直阻碍其在航天机电产品上的推广应用。文章针对钕铁硼永磁体的稳定性进行分析研究,并结合空间电机的应用实际成功解决了缺陷问题,为钕铁硼永磁材料在航天用永磁无刷直流电机上的广泛应用提供了参考。     

智能材料形状记忆合金研究进展（英文）

As one of the newly developing intelligent/smart materials, shape memory alloys(SMAs) have become an important material and have broad application prospects. With smart structures, the integration of SMAs as actuators and sensors in structural components, has drawn significant attention and interest in the aerospace field. In this paper, the research status of SMAs at home and abroad in recent years was reviewed, including the characteristics, classification, investigation progress and applications in the aerospace field. Finally, the development trend prospects for SMAs was also presented.     

面向空间应用的新型滚动汇流环关键技术与启示

大型航天器(空间设施)对大功率、长寿命、高可靠电传输装置的需求日益迫切。文章介绍了滚动汇流环的原理、优点及其在"自由号"空间站的应用;并汇总分析了国外典型产品以及滚动汇流环技术的国内外研究现状;梳理归纳了为实现滚动汇流环技术的空间应用所亟需开展的研究工作。     

天地信息网络协议融合技术综述

天地信息网络融合可以实现空间与地面网络资源的充分共享和高效利用，国内外已提出多种天地一体化信息网络架构并从不同角度进行理论研究和关键技术攻关。面向CCSDS数据系统体制与空间通信协议规范（SCPS），在分析CCSDS协议体系结构及其应用发展基础上，讨论卫星链路应用TCP/IP的问题与关键机制，并综述星地一体化协议IPoC（IP over CCSDS）的技术研发与仿真研究进展。通过分析空间CCSDS协议体系与地面IP网络机制，为天地信息网络融合系统设计与网络协议研究提供参考。     

Project of Ariane 5 LV family advancement by use of reusable fly-back boosters (named “Bargouzine”)

The paper concerns possible concept variants of a partially reusable Heavy-Lift Launch Vehicle derived from the advanced basic launcher (Ariane-2010) by means of substitution of the EAP Solid Rocket Boosters for a Reusable Starting Stage consisting two Liquid-propellant Reusable Fly-Back Boosters called “Bargouzin”.This paper describes the status of the presently studied RFBB concepts during its three phases.The first project phase was dedicated to feasibility expertise of liquid-rocket reusable fly-back boosters (“Baikal” type) utilization for heavy-lift space launch vehicle. The design features and main conclusions are presented.The second phase has been performed with the purpose of selection of preferable concept among the alternative ones for the future Ariane LV modernization by using RFBB instead of EAP Boosters. The main requirements, logic of work, possible configuration and conclusion are presented. Initial aerodynamic, ballistic, thermoloading, dynamic loading, trade-off and comparison analysis have been performed on these concepts.The third phase consists in performing a more detailed expertise of the chosen LV concept. This part summarizes some of the more detailed results related to flight performance, system mass, thermoprotection system, aspects of technologies, ground complex modification, comparison analyses and conclusion.     

核能推进航天器新方法

随着人类深空探测活动的开展,核能的空间应用作为一种发展前景很好的航天能源方式而受到关注。核裂变能的利用在地面已获得普及,在航天领域中的应用也取得一些进展,但核聚变能因其可控性的制约尚未解决,使得其空间应用存在很大的技术障碍。文章提出一种新的核聚变能的空间利用方法,利用核裂变点火、核聚变放能来实现核推进。核聚变材料在高温、高密度条件下发生核聚变反应,并使其能量储存在热载体中。通过选择合适的调制介质来调制辐射场和压力场,设置边界条件,最终达到直接推进航天器的目的。此外文章对核聚变能空间应用中的辐射防护技术也进行了讨论。     

Project of Ariane 5 LV family advancement by use of reusable fly-back boosters (named “Bargouzine”)

The paper concerns possible concept variants of a partially reusable Heavy-Lift Launch Vehicle derived from the advanced basic launcher (Ariane-2010) by means of substitution of the EAP Solid Rocket Boosters for a Reusable Starting Stage consisting two Liquid-propellant Reusable Fly-Back Boosters called “Bargouzin”.This paper describes the status of the presently studied RFBB concepts during its three phases.The first project phase was dedicated to feasibility expertise of liquid-rocket reusable fly-back boosters (“Baikal” type) utilization for heavy-lift space launch vehicle. The design features and main conclusions are presented.The second phase has been performed with the purpose of selection of preferable concept among the alternative ones for the future Ariane LV modernization by using RFBB instead of EAP Boosters. The main requirements, logic of work, possible configuration and conclusion are presented. Initial aerodynamic, ballistic, thermoloading, dynamic loading, trade-off and comparison analysis have been performed on these concepts.The third phase consists in performing a more detailed expertise of the chosen LV concept. This part summarizes some of the more detailed results related to flight performance, system mass, thermoprotection system, aspects of technologies, ground complex modification, comparison analyses and conclusion.     

Space applications for ionic polymer-metal composite sensors, actuators, and artificial muscles

Ionic polymer-metal composites (IPMCs) are composites of a noble metal, conductive polymer or carbon/graphite, and charged polyelectrolyte membrane. IPMCs have shown considerable progress in producing actuation in electric fields. These composites are also capable of sensing motion by producing a voltage difference when bent by a mechanical force. Work to date has yielded a force greater than 40 times the weight of an IPMC and large bending displacements with very low-input voltages.There is sufficient reason to believe that artificial muscles with viable strength can be produced with these composites. The IPMC, in addition to being resilient and elastic, is also lightweight and has a reaction speed that ranges from 1 microsecond to 1 second. For space missions, devices based on IPMCs will have numerous applications. On planetary surfaces, robotic arms and end effectors, motion-producing motors, actuators, and controllers are just a few examples of devices that can be produced using IPMCs. In this paper, examples of various envisioned space applications of IPMCs will be provided. The impacts of these applications on future space missions will also be discussed.