基于重力梯度杆和磁铁的小卫星三轴姿态控制

运用卫星低轨道两个主要环境力矩（重力梯度矩和地磁力矩）对圆轨道卫星三轴姿态进行被动控制。利用重力梯度矩实现卫星对地指向：卫星上的永久磁铁获取所需的地磁力矩,稳定偏航姿态。给出卫星的姿态分析,并给出仿真结果。从分析和仿真结果可以看出,此卫星具有结构简单、时刻对地定向、低轨道倾角时卫星姿态稳定精度较高的优点。     

垂直度误差对复合材料单钉连接性能的影响

为揭示连接孔垂直度误差对航空复合材料连接性能的影响规律,对准各向同性碳纤维环氧树脂复合材料板进行了单钉单剪试验研究。以极限承载强度、弦刚度、2%偏移承载强度为指标研究连接孔的倾斜角度、倾斜方向以及螺栓扭矩对接头承载性能的影响规律。试验结果表明:当连接孔倾斜角度从0°增加到4°时,接头弦刚度增大10%~40%,极限承载强度下降9%~12%;连接孔倾斜方向对极限承载强度影响甚微,却可使接头弦刚度产生20%~30%的变化;增加螺栓扭矩可以有效提高极限承载强度,但对接头刚度无明显影响;连接孔倾斜角度越大,则螺栓扭矩的增大对2%偏移承载强度的强化效果越不明显。     

带弹性元件扑翼机构的动力学分析及实验

为研究扑翼飞行器传动机构的能量特性，以特拉华大学机械系统实验室所研制样机为原型进行了建模。引入气动项和拉力弹簧建立了完整的动力学模型。分析发现，气动项的力矩峰值为惯性项的4.8倍，对电机的转矩峰值的影响起主要作用。运用正交法进行仿真发现，引入拉力弹簧可以使电机转矩峰值最大降低77.5%，与理论分析相符合。进一步的物理实验验证了理论分析和仿真结果的正确性，并得到了当弹簧的连接点位置为185 mm、原长为200 mm及刚度为0.1 N/mm时实验结果取得最优值，可为扑翼机传动机构的优化设计提供依据。此外，引入弹性元件也可有效降低电机的转速波动，进而为仿生扑翼飞行器的生产和实践应用提供理论指导。     

扭矩扳子检定装置量值传递相关问题探讨

通过对扭矩量值传递中有关器具工作原理及工作时受力的分析,指出了用扭矩扳子检定装置检定扭矩扳子时检定结果难以一致的原因,给出了解决办法,并进行了验证。     

Postcapture stabilization of space robots considering actuator failures with bounded torques

Space robotics is regarded as one of the most impressing approaches for space debris removal missions. Due to the residual momentum of debris, it is essential to stabilize the base rapidly after capture. This paper presents a novel control strategy for stabilization of a space robot in postcapture considering actuator failures and bounded torques. In the control strategy, the motion of the manipulator is not regarded as a disturbance to the base; in contrast, it is utilized to compensate for the limitation of the control torques by means of an inverse dynamical model of the system. Different scenarios where actuators are external mechanisms or momentum exchange devices have been carried out, and for actuator failures, both single- and two-actuator failures have been considered. Regarding to the performance of actuators, control torques are bounded. In cases that either single or two actuators have failed, the base can be stabilized kinematically when actuators are external mechanisms, but can only be stabilized dynamically when only momentum exchange devices are used. Finally, a space robot with a seven-degree-of-freedom manipulator in postcapture is studied to verify the validity and feasibility of the proposed control scheme. Simulation results show that the whole system can be stabilized rapidly.     

航天器空间环境干扰力矩分析与仿真研究

针对航天器在轨运行时所受到的空间环境干扰力矩进行建模分析,并通过实时解算和矢量叠加的方式进行仿真研究,尤其对太阳光压力矩与大气阻力力矩的建模与仿真提出了新的方法,该方法通过建立光照面与迎风面的判断准则,准确地对太阳光压力矩与大气阻力力矩进行了估计。对各种空间环境干扰力矩的精确建模与仿真为航天器精确姿态控制设计及系统姿态控制方案和控制执行机构的选取提供了依据,文中提出的方法简单易用,工程实现性强,为未来的工程应用提供了一定的理论依据。     

自锁螺母的防松及滚压收口的应用

某系列飞机用自锁螺母锁紧力矩不稳定原因分析。自锁螺母采用滚压收口可使螺母收口部侠的螺纹孔由圆表变成曲率变化均匀的对称的椭圆形，螺距沿螺纹孔轴向增大，造成与螺栓干涉配合，可获得比较稳定的锁紧力矩。     

韩国高性能C/C刹车盘的开发

介绍了韩国国防开发署与大宇重工合作开发的飞机C/C刹车盘的制造工艺和动力矩试验结果。韩国使用专门设计的预形体通过沥青浸渍和化学气相沉积工艺制备了具有要求的摩擦磨损性能、密度、热性能及机械性能的C/C刹车盘,在无损检测、机械加工、金属夹组装和防氧化处理等工序之后进行鉴定试验。包括动力矩试验和服役寿命试验的全部鉴定试验根据MIL—W—5013规范和洛克希德公司的GD16ZL001B规范在惯性动力仪上进行。全部鉴定试验结果显示新的刹车装置与已鉴定过的现役C/C刹车盘相比具有良好的刹车性能,达到了全部要求。     

空间太阳能电站的准对日定向姿态

针对空间太阳能电站的俯仰姿态运动,提出一种能追踪太阳运动的准对日定向(QSP)姿态方案。此方案的太阳能电池阵列在万有引力梯度力矩的作用下,始终在垂直于太阳光的方向附近作幅值约为18.8°的振动,且几乎不需要姿态控制力矩。准对日定向姿态方案解决了大型太阳能电池阵列对日定向所需的巨大俯仰姿态控制力矩问题。准对日定向姿态的发电效率为对日定向姿态的97.3%,对Abacus空间太阳能电站而言每年可节省燃料约36791 kg。通过数值方法得到了准对日定向姿态的精确初始条件。随后,设计了比例-微分控制器,保证了系统存在初始姿态误差的条件下收敛到准对日定向姿态。最后研究了轨道、姿态和结构振动对准对日定向姿态的影响,并发现准对日定向姿态下的结构振动幅值比对日定向姿态减小约40倍。     

基于非线性抗扰滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)内部参数不确定和外部干扰未知的问题,提出了一种基于非线性光滑扩张状态观测器(ESO)的非线性控制方法。通过引入非线性光滑函数设计了ESO,实现了对PMSM内部和外部不确定因素的观测,并把观测结果实时补偿给非线性控制器,有效提高了电机的动静态性能和抗扰能力。采用基于非线性光滑函数的滑模控制器替代传统直接转矩控制中的滞环控制器,有效地削弱了转矩和磁链的抖振和脉动。仿真结果表明所提方法响应速度快、稳定性好、抗扰能力强,是一种鲁棒性强的控制方法。