刚柔耦合系统神经网络跟踪控制方法研究

针对刚柔耦合系统的姿态跟踪及振动抑制问题,采用一次近似动力学模型,提出了一种神经网络控制方法.典型刚柔耦合系统由一个中心刚体和带有末端质量块的柔性附件组成,假设系统参数未知并且截断模型具有任意的有限维.该方法利用多层神经网络补偿系统非线性项及未建模动态,利用其自学习和自适应能力,降低不确定性因素对系统产生的影响;并且控制器只利用姿态角和角速度信息进行反馈控制,不需要知道柔性附件振动信息.理论分析和实验结果表明该方法使闭环系统所有信号一致最终有界,能有效地使系统完成姿态跟踪,而且能显著地减少柔性结构的弹性振动.     

Impact vibration reduction for flexible manipulators via controllable local degrees of freedom

When performing operation tasks, the interaction between a flexible manipulator and a grasped object usually results in an impact. In this paper, a new way is suggested to alleviate impact vibration of a flexible manipulator via its structural characteristic when capturing a moving object. Controllable local degrees of freedom are introduced to the topological structure of the flexible manipulator, and used as an effective tool to combat impact vibration through dynamic coupling. A corresponding method is put forward to reduce impact vibration responses of the flexible manip- ulator via the controllable local degrees of freedom. By planning motion of the controllable local degrees of freedom, appropriate control force can be constructed to increase the modal damping and stiffness and eliminate the exciting force simultaneously, thereby reducing impact vibration responses of the flexible manipulator. Simulations are conducted and results are shown to prove the presented method.     

固体推进剂碱金属杂质及喷焰后燃效应的参数辨识研究

提出用参数辨识确定推进剂中钾、钠杂质含量以及后燃对喷焰微波衰减影响程度的方法。用辨识的参数预估喷焰微波衰减值与实验所得结果吻合,证明了用辨识技术研究喷焰的微波衰减特性的方法是可行的。     

着陆器着陆缓冲性能试验方法研究

着陆缓冲机构是着陆器借以实现安全、稳定软着陆的一种重要装置。鉴于着陆初始条件的多样性,系统级缓冲性能需在有限的试验工况中进行充分验证。文章基于“阿波罗”登月舱3类相关试验方法,提出了一种无需额外设计和加工试验件,无需模拟其他重力场,在地球重力场下的全尺寸模型试验方法。在对各着陆初始条件大量组合工况的仿真结果统计分析后,给出了试验验证工况的确定原则;明确了试验实施过程中的质量配比原则、地球重力场对试验的影响、地貌特征模拟方法及试验测量参数与数据处理要求。该方法对于后续深空探测以及载人登月着陆缓冲机构综合缓冲性能的试验验证具有指导意义。     

基于水射流支撑的细长轴加工振动控制研究

振动严重影响细长轴的加工质量,由于细长轴类长径比大、刚性差,故很难控制其切削过程产生的振动.本文从振动的角度对细长轴切削时变形情况进行了分析,建立其振动的数学模型,并提出运用水射流辅助支撑来控制细长轴在切削过程中的振动.最后,对细长轴在有无水射流辅助支撑作用下进行了试验对比分析.结果表明,水射流辅助支撑可很好地控制细长轴加工振动,为提高细长轴的精度提供理论指导.     

推进剂管理装置的可靠性增长及试验验证

采用原始的焊接方式焊接筛网式推进剂管理装置的收集器合格率低、可靠性差。为此,采用纯钛箔作为过渡层进行了不锈钢筛网与钛合金支压板的电阻缝焊试验以及随后这两者与钛合金骨架的电子束焊试验,然后进行了地面力学环境下的振动试验,以验证焊接方式改进后收集器的可靠性。焊接试验结果表明,纯钛箔过渡层一方面可以大幅降低筛网在电阻缝焊时的焊接热量,有效地减小筛网的热变形;另一方面可以在电阻缝焊后形成牢固、封闭的纯钛/不锈钢筛网焊缝过渡区,有效地增加电子束焊时筛网的变形抗力,从而使得焊接后试样的合格率和性能大幅提高。振动试验结果表明,焊接方式改进后收集器的可靠度置信下限从0.90增加到了0.96。     

降低电磁波在再入等离子体中衰减的仿真分析

对电磁波在再入等离子体中的衰减特性进行了分析。在不减少辐射口面处等离子体电 子总数的条件下,提出一种极化方向电子密度周期变化分布降低电磁波衰减的方法。对于电 子密度均匀分布与再入过程中实际分布的等离子体模型,采用发射与接收天线,对电磁波在 等离子体中的传播特性进行仿真。得到了电子密度均匀分布与周期变化时的电场分布图,分 别计算了电子密度均匀分布与实际分布时的电磁波衰减,对原分布与周期变化分布时产生的 电磁波衰减进行比较。仿真结果表明,极化方向电子密度的周期变化,可有效改善电磁波的 传播特性,使电磁波衰减降低。
     

面向太空环境应用的抗辐照有源光纤特性研究

针对太空恶劣辐射环境会造成光器件的光学性能下降或失效的问题,利用改良化学气相沉积法(MCVD)结合原子层沉积(ALD)掺杂技术制备铋铒共掺光纤(BEDF)和掺铒光纤(EDF),经不同辐照剂量的伽马射线处理后,对它们的光谱特性进行对比研究。光纤样品分别经0.3kGy、0.5kGy、0.8kGy和1.5kGy辐照处理,对比光谱发现BEDF的辐照诱导损耗(RIA)的增幅明显低于EDF,特别是经1.5kGy的辐照处理后,EDF的RIA比BEDF高1.93dB/m。EDF的荧光强度随辐照剂量的增加而降低,且低于未辐照前的荧光强度;而对于BEDF而言,其荧光强度随辐照剂量的增加先增加后减弱,且均高于未辐照的荧光强度。实验结果表明,BEDF具有一定抗辐照特性,对应用于太空环境具有重要研究意义。     

基于试车数据统计的振动限制值确定方法

统计了某型液体火箭发动机涡轮泵27次地面试车振动数据和某型涡扇发动机28次台架试车振动数据,发现一次试车时间序列的振动特征参数随时间的波动反映了随机误差的变化,符合正态分布;不同台份发动机试车振动参数幅值的波动是发动机健康状态和试验误差共同作用的结果,不遵循正态分布规律,F分布是其分布的重要形式。在此基础上,研究了基于"概率相等法"和"3σ方法"原理的两种发动机振动限制值的确定方法。通过两种方法计算结果的相互验证,以及计算结果和工程实践的对比,说明确定振动限制值方法的正确性和实用性。     

Design and feedforward control of large-rotation two-axis scan mirror assembly with MEMS sensor integration

As a key component of electro-optical systems, a Two-axis Scan mirror AssemblY(TSAY) is usually used for Line-of-Sight(LOS) precision pointing, tracking, scanning, and stabilizing. Therefore, it is necessary for a TSAY to have a large angular range, high dynamic characteristics, and small mirror surface distortion. Furthermore, vibration from carriers of electro-optical systems, such as spacecraft and airplanes, is inevitable, so it is critical to guarantee the control accuracy of a TSAY under vibration. In this paper, a TSAY prototype is designed and developed. To increase the control bandwidth, structural topology optimization is applied to the TSAY's elliptical mirror to reduce the moment of inertia, meanwhile keeping surface flatness. A flexible hinge is adopted to achieve a large angular range. To suppress the angular perturbation caused by the base linear vibration, an adaptive feedforward loop with base-integrated Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) accelerators is constructed to enhance the TSAY's feedback loop. Simulation and experimental results show that the TSAY prototype's two-axis mechanical angular ranges are more than ±3.2°, the mirror surface flatness Root Mean Square(RMS) value is better than 0.04 k, and the closed-loop bandwidth is beyond 330 Hz. These are suitable for most applications. Besides, the angular perturbation caused by the base vibration can be suppressed more than 37.7% with the addition of the adaptive feedforward loop.