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二自由度无人直升机的非线性自抗扰姿态控制
二自由度无人直升机 姿态控制 自抗扰控制 扩张状态观测器
2024/1/22
无人机高性能姿态控制的难题之一是无人机系统模型通常无法精确建立且受到复杂外部干扰的作用.针对这一难题,本文提出了二自由度无人直升机姿态控制的非线性自抗扰控制设计方法.该方法的主要思想是将系统内部的未建模动态和外部干扰等不确定性因素作为“总扰动”,利用输入输出信息在线观测,并在反馈控制环节对其进行补偿.本文发展了非线性扩张状态观测器与非线性反馈控制律用以提高控制品质。
动力学与控制论力学系统的自由度
自由度 半自由度 非完整约束 可达状态流形 切丛 Gibbs-Appell方程 黏弹性
2019/1/4
力学系统的自由度定义源自描述系统位形的独立坐标数.在分析力学发展过程中,人们通过对非完整约束的研究,将其拓展为独立的坐标 变分数.本文指出,对于含非完整约束的力学系统,该定义存在不妥之处,给出的自由度会过度限制系统的力学行为.文中研究力学系统在状态空间中的可达流形,指出可达流形维数与描述系统动力学的一阶常微分方程组的最少未知函数个数一致,例如Gibbs-Appell方程与广义速度方程联立的未知函数...
针对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题，设计一种6自由度（DOF）气浮台，并推导出描述两个气浮台模拟卫星交会对接运动的耦合6自由度(DOF)动力学模型。为解决气浮台模拟空间失重环境中的重力力矩干扰问题，设计一种基于应用新颖的快速非奇异终端滑模面的自适应有限时间控制器的自动平衡系统，估计出质心位置，通过控制三个平衡质量块补偿姿态平台质心与旋转中心之间的位置偏差。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明，...
针对火星进入段制导存在的“进入状态偏差”问题进行脱敏轨迹设计研究，以增强制导鲁棒特性，提升末端状态精度。首先分析倾侧角反转逻辑对弱机动能力航天器制导精度的影响，结果表明, 存在倾侧角调整性能约束时，反转逻辑会引起末端状态偏差并使系统对进入状态偏差敏感度上升，当制导采用现有纵向脱敏方法时其影响尤为突出，会导致严重失效问题；然后在解决敏感度传播奇异问题的基础上提出三自由度脱敏设计。其主要思路是轨迹优化...
中国民航飞行学院航空电气仪表及通信系统课件第一章第三节 单自由度陀螺的特性。
在比例-积分-微分(PID)控制的基础上加入扰动补偿环节,设计了五自由度磁悬浮轴承的扰动补偿控制系统.通过对转子运动模型的分析,修正并得到了更为精确的磁悬浮轴承扰动观测器模型.对离散化的扰动观测器进行了稳定性分析和参数整定方法研究,进而使扰动观测器的参数整定过程更为规范与便捷.实验结果表明:在PID控制基础上加入扰动补偿控制,转子受扰自由度的位移波动分别减小了38.7%和67%,转子在20000r...
两自由度弯扭耦合涡轮机械叶片动力学分析
叶片颤振 平均法 能量法 气动弹性设计
2014/8/5
针对涡轮旋转机械的叶片所处的高温、高压及复杂多场环境，建立其弯曲和扭转两自由度耦合的截面模型，研究了来流速度对振幅的影响。利用平均法和能量法原理，得到了系统在发生临界颤振时的幅频关系以及在能量输入输出情况下系统的稳定性关系，避免了颤振发生引起的气动弹性设计失效问题，从而对叶片的优化设计提供理论依据。
针对运载火箭推力矢量伺服控制系统的多自由度特性问题,提出一种新的负载模拟结构并建立了数学模型。通过仿真分析了主要机械设计参数对系统动态特性的影响。建立原理性实验系统,通过扫频实验验证了伺服机构的多自由度特性。仿真和实验证明了此种负载模拟原理的可行性,从而为优化推力矢量伺服机构的设计参数以及研制大型运载火箭伺服系统的负载模拟系统提供设计依据。
多自由度裂纹转子系统非线性动力学特性分析
裂纹转子 降维 亚谐振动 C-L方法
2014/8/5
大型旋转机械转轴裂纹具有复杂的高维非线性特征, 由此产生的机械故障时有发生。本文根据某航空发动机低压转子系统，利用拉格朗日原理建立了具有26个自由度的含有裂纹故障的高维非线性动力学模型。引进改进的POD方法成功将该系统降为具有两个自由度含有特征的低维非线性系统。数值模拟结果显示降维系统具有与原系统一致的非线性动力学特征，表明本方法对解决高维非线性问题具有较好的有效性。此外，本文还利用C-L方法对其...
针对一类作扭转振动的干摩擦系统,基于库仑阻尼模型和谐波平衡思想给出了其频域响应的求解方法,考虑了干摩擦界面上可能出现的周期内全滑移运动及阻滞-滑移运动.首先,建立了扭转干摩擦系统的二自由度集中质量模型,并进行了无量纲化.其次,建立了以谐波平衡思想处理该动力学模型的方法,并给出了系统的接触面作周期内全滑移运动及阻滞-滑移运动的判定条件.最后,对于这两种接触运动状态,分别给出了其摩擦力的处理方法和谐波...
提出一种基于漏磁与磁阻系数迭代计算的参数设计方法,将软磁材料内部磁场的磁通密度非饱和作为约束条件,以满足最大悬浮力条件下的体积最小化为优化设计目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该三自由度混合型磁悬浮轴承各部分的结构参数.利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性.给出了静态起浮、悬浮、冲击、转速为300...
平面两自由度变形机翼的动力学建模与控制
自动控制技术 变形机翼 Lagrange方程 冗余驱动 伪逆法 动态逆
2015/4/14
研究一种两自由度平面变形机翼的动力学建模与控制问题。采用分析力学Lagrange方法建立了变形机翼多刚体动力学模型，模型考虑了机翼前缘所受到的空气动力载荷和外部弹性蒙皮等因素。由于变形机翼是一个强耦合、冗余驱动的非线性多输入多输出系统，采用伪逆法设计冗余驱动系统的控制分配器，采用动态逆方法实现系统精确线性化及两自由度的解耦控制，并与传统PID方法相结合构成了冗余驱动变形机翼的控制系统。通过ADAM...
基于头部运动要求的六自由度头盔伺服系统尺寸优化设计及其方法
并联机构 尺寸设计 优化 头部运动 非线性最小二乘法必备指标 可选指标
2012/3/8
以头部运动特性为设计要求,对六自由度头盔伺服系统的尺寸优化设计及其方法进行了研究。通过实验数据分析,总结了飞行学员训练过程中头部的运动特性。将运动特性分为两类——必备指标和可选指标,并以此为设计性能要求,定义了头盔伺服系统各运动特性指标的目标函数,并结合非线性最小二乘法的原理,建立了优化问题的数学模型。提出了一种基于CVT(Centroidal Voronoi Tessellation)的非线性最...