Control of a Spherical Robot: Path Following Based on Nonholonomic Kinematics and Dynamics

This paper presents the controller design for the path following of a spherical mobile robot,BHQ-1.Firstly,a desired velocity for the reference path is deduced from the kinematic model,which cannot be transformed into the classic chained form.Secondly,a necessary torque for the desired velocity is obtained based on the dynamic model.As to the kinematics,a one-dimensional function is selected to measure the two-directional tracking error,and the velocity of rolling forward is reasonably assumed to be constant;therefore the multiple-input multiple-output (MIMO) system is transformed into a single-input single-output (SISO) system.As to the dynamics,both exact dynamics and inexact dynamics with modeling error as well as bounded unknown disturbance are taken into account,based on which a proportional-derivative (PD) controller and a sliding mode controller with adaptive parameters are proposed respectively.Finally,convergence analysis and simulation results are provided to validate these controllers.     

球面收敛二元喷管出口三角形锯齿对气动和红外特性的影响

通过数值计算研究,分析了喷管出口锯齿修型对涡扇发动机排气系统球面收敛二元喷管气动及红外特性的影响.结果表明:相对于基准喷管,喷口锯齿修型均造成排气系统推力系数和总压恢复系数的下降,且齿底角越大,推力系数的损失越大.比较而言,内缩型锯齿修型方式对排气系统气动性能的影响最小,但导致排气喷流和总体红外辐射强度在±15°探测角附近的较大增强;外伸型锯齿修型对排气系统气动性能的影响最大;30°齿底角的等面型锯齿修型综合性能较优,对推力系数和总压恢复系数的影响微弱,同时在-30°~0°,0°~30°的探测视角内体现出一定的红外辐射抑制作用.      

三维充液航天器的位置和姿态联合控制

考虑充液月球着陆器悬停避障阶段的控制问题,采用三维球摆作为液体晃动部分的等效模型.针对球摆与刚体耦合的三维动力学模型,给出动力学模型的矢量方程及各矢量在本体系的投影坐标,设计位置和姿态联合控制器.所设计的控制器可以稳定航天器刚体的位置和姿态,且只依赖刚体的位置和姿态,不依赖晃动角或者动力学方程,利于工程应用.利用LaSalle不变原理分析闭环系统的稳定性,给出期望姿态为竖直时系统渐近稳定的控制器参数选择依据.最后数值仿真验证控制方法的有效性.     

轴/径向耦合式球转子非接触式压电作动器的研究

本文提出了一种基于逆压电效应的轴/径向耦合式球转子非接触式压电作动器,由轴向悬浮装置及径向悬浮装置组成,且两者均可形成行波,为球转子提供悬浮力和驱动力。由于轴向悬浮装置和径向悬浮装置的工作模式可进行不同组合,使得被诱发出的声场具有不同耦合强度的悬浮和旋转驱动力,进而球转子可获得不同的悬浮和转速效果,易于对球转子进行状态控制。建立了轴向悬浮装置及径向悬浮装置的有限元模型,对定子进行了动力学分析与设计,确定了结构方案,并加工、制造了样机。通过试验得到了定子的振动参数、轴向悬浮装置的悬浮及驱动特性,结果表明轴向悬浮装置可成功的悬浮和驱动球转子。     

球面收敛二元喷管电磁散射特性

采用迭代物理光学法和等效边缘电磁流法,对球面收敛二元喷管电磁散射特性进行研究.计算分析了该喷管电磁散射的构成及散射机理、散射场的空间分布特性、散射的频率特性,分别计算和对比分析了电磁波在俯仰平面和偏航平面入射时喷管在中间和最大两种状态下的电磁散射情况.研究表明该喷管在垂直极化下边缘绕射场对散射总场的贡献在大角度下体现.电磁波入射频率越高,该喷管后向散射越强烈,雷达散射截面分布对姿态角度越敏感.      

多守恒性的差分格式的分析和比较

球面大气浅水波方程(在忽略摩擦和外源强迫的条件下)具有总能量、总质量、总位涡、总位涡拟能和总角动量守恒等五个重要的物理守恒性.然而,将大气浅水波方程差分离散化后,常常不能保持这些守恒性.本文对新发展的两种较好的差分格式进行比较;一种可称之为修正总能量守恒格式,它可以较好地保持上述五个守恒性中的四个;而另一种可称之为准辛格式,它可以使上述五种守恒性均近似保持.文中对这两类格式作了具体分析,并作相应的数值试验和比较,结果表明这两类格式均值得推广应用.     

块自适应球形矢量量化算法压缩SAR原始数据

提出使用块自适应球形矢量量化算法压缩SAR原始数据,该算法充分利用SAR原始数据经过自适应块处理之后在较小的数据块范围内具有稳定高斯分布的特点,使用格型矢量技术中的球形码书量化器进行量化,可以提高算法的压缩性能。通过运用球形矢量量化算法对SAR原始数据进行压缩、解压缩获取相应的SAR图像与块自适应量化和块自适应矢量量化经过同样过程得到SAR图像进行比较分析,得出块自适应球形格矢量量化算法是算法复杂度和算法性能之间比较好的折中。     

球型收敛调节片喷管红外特性数值研究

通过数值模拟的方法,研究了喉部宽高比、下俯和偏航矢量作动角等3个结构参数对球型收敛调节片喷管(SCFN)后半球红外辐射空间分布的影响规律。结果表明：①喉部宽高比的增大使得铅垂对称面内(zOx)的红外辐射得到很好的抑制,当二元喷管喉部宽高比达到3.5时,尾向0°方向的红外辐射强度相对于基准圆形喷口降低了17.6%,水平对称面(yOz)内部分探测角度则出现了红外辐射增强的现象;②喷管调节片下俯作动角在zOx对称面310°~350°范围以及偏航作动角在yOz对称面330°~350°范围,红外辐射强度呈现增强趋势,而在无矢量作动的对称面内,红外辐射强度则得到有效抑制。     

航空燃油柱塞泵运动学参数计算的坐标法

采用坐标法推导并给出了球面斜盘型柱塞泵位移、速度、加速度等运动学参数计算的一种新方法,并以某型号泵为应用对象,分别采用现有方法和所推出的坐标法进行仿真,结果表明:现有方法由于采用线性化处理,计算的位移和速度误差在0.4%以下、加速度最大误差为3.34%;与现有计算方法相比,坐标法从理论上保证了是一种精确的计算方法,且计算过程简单,可为该类柱塞泵运动学参数计算提供理论依据.      

SNAP－THROUGH OF LAMINATED ORTHOTROPIC SHALLOW SPHERICAL IMPERFECT SHELLS WITH TRANSVERSE SHEAR

ＳＮＡＰ－ＴＨＲＯＵＧＨ　ＯＦ　ＬＡＭＩＮＡＴＥＤ　ＯＲＴＨＯＴＲＯＰＩＣ　ＳＨＡＬＬＯＷ　ＳＰＨＥＲＩＣＡＬ　ＩＭＰＥＲＦＥＣＴ　ＳＨＥＬＬＳ　ＷＩＴＨ　ＴＲＡＮＳＶＥＲＳＥ　ＳＨＥＡＲＹａｎｇＹｉｑｉａｎ；ＭａＨｅｚｈｏｎｇ；ＷａｎｇＴｓｕｎｋｕ...