太阳帆航天器姿态机动的复合控制研究

输入成型法无法消除姿态机动过程中的柔性振动,残留的柔性振动将改变大柔性太阳帆航天器的结构参数,影响姿态机动的控制精度。为此,基于两种控制手段（作用于太阳帆中心的喷气和作用于支撑杆顶端的电推进）的组合,提出复合控制方法,以消除姿态机动过程中的柔性振动。采用将帆面质量等效到支撑杆的简化方法,建立太阳帆航天器姿态运动与柔性振动的耦合动力学模型,并从减小振动模态的外加激励出发,根据简化的动力学模型,得到了两种复合控制的设计方法：消除某一阶的柔性振动方法和减小前n（n>1）阶的柔性振动方法。仿真结果表明,相比输入成型法,第二种复合控制方法不但机动时间短,还能够将姿态机动过程中的柔性振动抑制到5%,使机动角度精度优于0.003°。由于仅利用已有的控制手段,复合控制方法算法简单,适合于实际应用。     

液体多模态晃动充液航天器姿态机动复合控制

主要研究多模态液体晃动时充液航天器大角度姿态机动动力学与控制问题。采用液体晃动弹簧质量等效力学模型将液体燃料前两阶液体晃动模态纳入到充液航天器耦合动力学模型中;根据动量矩守恒定律推导出充液航天器耦合系统动力学方程。针对充液航天器大角度姿态机动同时抑制燃料晃动的问题,采用自适应动态输出反馈的姿态控制方法并结合基于前馈控制的多模态ZVD输入成型器设计复合控制器。通过数值模拟给出了液体晃动响应及航天器姿态机动的时间历程图,数值仿真结果表明了本文所给出复合控制方法的有效性。     

直流式喷嘴开口率声学抑制能力影响

根据喷嘴长度和入口边界条件,将液体火箭发动机气液同轴式喷嘴简化为4类:四分之一波长闭管、二分之一波长闭管、四分之一波长开管和二分之一波长开管。采用线性声学理论对喷嘴入口开口率的声学抑制影响进行了研究,得到了入口开口率声学影响规律。结果表明:在标准长度和最佳长度2种条件下,开口率对喷嘴抑制能力的影响差别很大。合理选择开口率和喷嘴长度能够有效提高喷嘴抑制能力。研究结果可为喷嘴长度和入口射流条件优化设计、燃烧室声学振荡抑制提供参考。     

有耗媒质表面阻抗的计算及应用

给出了在不满足阻抗边界条件所需的几个条件下有耗媒质表面阻抗的分析和计算方法。文章采用传输线理论考虑了复折射角,给出了平面多层有耗媒质表面阻抗的具体计算表达式。对于圆柱多层材料表面阻抗的计算进行了讨论,提出了模式表面阻抗及平均表面阻抗的概念。文章还给出了应用实例。数值计算及实验表明,用本文的方法计算的表面阻抗而求出的具有开槽的表面阻抗加载的二维柱劈融合体的RCS与实验结果基本~致。     

Variable structure maneuvering control with time-varying sliding surface and active vibration damping of flexible spacecraft with input saturation

This paper presents a dual-stage control system design method for the three-axis-rotational maneuver and vibration stabilization of a spacecraft with flexible appendages embedded with piezoceramics as sensors/actuators. In this design approach, attitude control system and vibration suppression were designed separately using lower order model. The design of attitude controller was based on variable-structure control (VSC) theory leading to a discontinuous control law. To accomplish asymptotic attitude maneuvering in the closed-loop system and be insensitive to the interaction of elastic modes in the presence of unknown disturbances/uncertainty and input saturation as well, a switching mechanism is employed to design the attitude controller such that outside the sliding region VSC law with a time-varying sliding surface is implemented and inside the region the VSC law with a linear sliding surface is activated. Furthermore, a hyperbolic tangent function in conjunction with a sharpness function permitted to vary with time according to a set of user-defined parameters is implemented to offset the disadvantages of existing saturation-respecting controller and chattering. In addition, for actively damping the excited elastic vibrations during attitude maneuvering, modal velocity feedback and strain rate feedback control design methods are presented and compared by using piezoelectric materials as additional sensors and actuators bonded on the surface of the flexible appendages. Numerical simulations are performed to show that rotational maneuver and vibration suppression are accomplished in spite of the presence of disturbance torque, parameter uncertainty and control saturation nonlinearity.     

宽角扫描相控阵天线有源阻抗的计算

在进行相控阵天线设计时,需要辐射单元间互耦进行分析与计算,采用小阵试验的方法来进行相控阵天线有源阻抗匹配比较耗时、费力。文章介绍了一种比较实用的相控阵天线有源阻抗匹配计算方法,并利用HFSS软件给出了两个仿真计算实例和试验验证结果,具有重要的参考价值。     

流管实验装置传声器阵列的校准方法

发展了一种应用于流管实验装置的现场传声器阵列校准方法.该方法利用两支标准传声器的测量结果计算管内声场,然后比对待校准传声器的测量信号得到其灵敏度.与传统校准方法相比,该方法具有实时快速、能提供相位校准等优点.在流管装置上进行实验,用模态匹配方法对校准结果进行校核,显示该校准方法得到的声压与计算结果吻合得更好.使用本方法,利用高精度传声器对低精度传声器进行校准并应用,可有效降低测量实验成本.      

两级结构宽输出电压范围的功率因数校正器的稳定性分析和设计

为了实现功率因数校正器的变电压输出，采用两级变换是较为理想的方案。针对两级电路级联后可能存在的系统工作不稳定现象，通过分析不同输出电压和功率情况下前级变换器输出阻抗和后级变换器输入阻抗特性，对调节器参数进行了优化设计，保证了系统既有良好的特性，又具有较大的稳定裕量，同时完成了额定输出功率1kW／输出电压150-360V实验样机，验证了分析方法和参数设计的正确性。     

四分量紧凑格式频域有限差分法对多层镀膜矩形波导传播特性的分析

在紧凑格式频域有限差分法分析有耗规则导波结构时,传统方法需要6个场分量来描述良导体的表面阻抗边界条件,导致边界上场分量的关系复杂,且也不适用于多层镀膜边界问题.为此利用四分量紧凑格式频域有限差分法,结合等效表面阻抗边界条件可以方便地描述切向场在多层镀膜边界上的关系,不但适用于有耗边界,也适用多层镀膜边界.经过填充系数矩阵得到切向场分量的本征方程,即可计算出特定频率下的传播常数.在相同配置和精度要求下,其结果与高频电磁场仿真软件吻合良好.     

氧化硫硫杆菌和芽孢杆菌协作下Q235钢腐蚀行为

采用表面分析技术、失重法和电化学测试技术研究了Q235钢在氧化硫硫杆菌（T.t,Thiobacillus thiooxidans）和芽孢杆菌（Bacillus）协同作用下的腐蚀行为.扫描电镜结果表明,与单菌体系相比,混菌体系会形成最为致密的生物膜;混菌体系中浸泡的试样表面会出现不同于单菌体系的圆形蚀坑.腐蚀失重结果表明,混菌中试样的腐蚀速率介于2个单菌体系之间.交流阻抗结果表明,混菌体系浸泡2天后试样表面出现2个时间常数,表面膜层电阻经历了先增大后减小的过程.