一、小卫星动平衡研究——算法及程序设计(论文文献综述)
刘书材[1](2018)在《微纳卫星磁场建模与在轨标定技术研究》文中指出今天,随着卫星技术的成熟和发展,微纳卫星因其低成本、短周期等特点而引起了许多大学和科研机构的关注。但是,由于物理尺寸、重量、功耗、研发成本等因素的限制,微纳卫星不能采用传统卫星的减磁手段,剩磁成为了微纳卫星姿态确定与控制精度最大的干扰因素。本论文立足于实际工程应用的角度,为了更好的满足微纳卫星的发展需求以及提高微纳卫星的整体性能,针对微纳卫星的磁场建模和标定技术进行研究,通过磁场建模、结构布局优化和剩磁标定等技术降低剩磁对卫星姿态确定和控制的影响,提高卫星姿态控制精度。在微纳卫星前期设计方面,本文通过对微纳卫星及微纳卫星组件的磁偶极子假设,建立了整星剩磁场及剩磁矩模型,并提出将剩磁作为优化目标加入到了卫星布局优化设计问题中去,对于加速的粒子群优化算法(Accelerated Particle Swarm Optimization,APSO)提出改进并用于求解加入了剩磁目标的卫星布局优化设计问题,仿真结果显示将剩磁加入到布局优化设计问题中求解可以明显减少微纳卫星前期设计中的剩磁场及剩磁矩,得到的优化布局方案对工程师布局具有指导意义。在剩磁标定方面,首先,针对微纳卫星发射前的基于椭球拟合的剩磁场标定技术不能分离出固定磁场及感应磁场系数的问题,提出了改进措施,采用改进方法可以成功标定出固定磁场及感应磁场系数,且补偿后误差与磁强计测量随机误差在同一量级。然后,针对传统方法无法应对微纳卫星在轨运行时工况改变对微纳卫星磁场环境影响较大的问题,提出采用反向传播(Back Propagation,BP)神经网络算法对微纳卫星剩磁场进行在轨标定,仿真结果显示标定补偿精度高,适用于微纳卫星的剩磁场在轨标定。最后,对于通过无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)标定微纳卫星剩磁矩收敛速度慢的问题,提出两点改进策略:一是增加太阳敏观测值加入到UKF观测方程中去;二是提出将基于椭球拟合的剩磁场标定方法应用到微纳卫星三轴稳定前的阶段并通过仿真验证其可行性,在磁偶极子假设下,通过标定出的固定磁场强度估算出微纳卫星剩磁矩,以此作为剩磁矩UKF滤波的初值,提高滤波速度。最后,本文设计了一套地面测磁系统并初步完成实物的制作,此测磁系统可以测量卫星部组件或者整星的剩磁矩及感应磁矩,通过测量已标定好的磁力矩器组件,验证了磁偶极子假设的正确性以及测磁系统的工程实用性。
刘晓坤[2](2018)在《基于陀螺飞轮的航天器姿态角速度测量方法研究》文中研究说明作为一个角动量体,陀螺飞轮可通过改变其角动量幅值和指向,实现航天器三轴姿态控制力矩的输出。若同时对改变陀螺飞轮角动量指向的控制力矩及其它相关量进行测量,并通过算法解算,可以实现对航天器两轴姿态角速度的测量。这一实现方式将显着提高航天器姿态控制系统的集成度,减小系统的质量和体积。本文以航天器执行器与敏感器一体化实现为研究背景,针对具有多自由度动量交换功能的陀螺飞轮系统,以如何实现航天器两维姿态角速度测量功能为目标,进行了如下几方面的研究:首先,针对陀螺飞轮的理想模型建立及验证问题,在给出坐标系定义的基础上,分别从矢量力学和分析力学角度,基于牛顿-欧拉法和拉格朗日法建立了陀螺飞轮本体理想动力学模型。同时,利用多体动力学仿真软件SimMechanics搭建了陀螺飞轮本体仿真平台,通过仿真平台与动力学模型的相互比较,验证了所推导的陀螺飞轮本体理想动力学模型的正确性。其次,针对陀螺飞轮实现中必然存在非理想因素影响和倾侧转子动力学特性复杂的问题,综合利用牛顿欧拉法、拉格朗日法、达朗贝尔原理,分别建立了陀螺飞轮存在正交支撑不垂直、不共面以及转子质心偏移等非理想因素的数学描述,并在此基础上,分析了各主要非理想因素对转子动力学特性的影响。进一步,利用陀螺进动理论,揭示了陀螺飞轮大角度进动倾侧过程中产生的非线性耦合机理,并通过力学分析,揭示了陀螺飞轮对航天器两轴姿态角速度的敏感特性。再次,针对陀螺飞轮实现航天器姿态角速度的测量方案问题,考虑到陀螺飞轮动力学方程具有多变量约束、强非线性的特点,利用差分演化算法完成了复杂陀螺飞轮动力学方程的合理简化。利用简化后的动力学方程,结合直接微分法,建立灵敏度方程,对航天器姿态角速度灵敏度的进行了数值分析。依据灵敏度分析结论,建立了姿态角速度静态测量方程,并提出了基于分时复用策略的姿态角速度静态测量方案。为使陀螺飞轮的测量与执行功能可同时实现,进一步基于动量交换原理,提出了姿态角速度动态测量方程,并论证了所提动态测量方程的非线性可观性。然后,针对陀螺飞轮实现航天器姿态角速度静态测量的误差补偿及应用问题,分析了系统误差对姿态角速度静态测量精度的影响,并结合误差传播分析,给出了各传感器测量精度需求。在此基础上,对姿态角速度静态测量方程的系统误差补偿进行了分析,并分别利用速率法、多位置法对静态测量方程中不同的系统参数实现了分类标定。为在实现姿态角速度静态测量的基础上,充分发挥陀螺飞轮三轴力矩输出功能,基于冲量等效原理和力矩指令规划,提出了陀螺飞轮测量功能与执行功能分时复用设计,给出了分时时间约束,保证了在单位采样时间区间内,陀螺飞轮可实现两轴姿态角速度测量和三轴力矩输出功能。最后,针对陀螺飞轮倾侧运动过程中实现航天器姿态角速度测量的问题,分析了动态测量方程中所存在的系统模型误差,并利用蒙特卡罗法,对动态测量方程中传感器测量噪声的影响进行了仿真分析。在误差分析基础上,基于中心差分理论,对传统的非线性预测滤波方法进行改进,提出了一种改进非线性预测滤波方法,并结合动态测量方程特点,将所提出的滤波方法应用于姿态角速度动态测量中,抑制了系统模型误差和传感器测量噪声影响,并实现了在陀螺飞轮倾侧运动状态的航天器姿态角速度实时估计。
李丹阳[3](2018)在《三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究》文中指出利用三轴气浮台进行卫星地面全物理仿真试验时,三轴气浮台上面需要安装各种试验设备和转动部件等,这些部件安装完之后台体是不平衡的且质量特性未知,因此本文针对三轴气浮台在线调平衡和质量特性辨识算法进行研究,对三轴气浮台模拟卫星高精度的姿轨控试验具有重要的研究意义。首先,研究了三轴气浮台的数学建模问题。基于三轴气浮台的工作原理,分析台体所处的试验环境和所受到的干扰力矩等因素,对于三轴气浮台进行运动学和动力学建模分析,为后面的试验打下理论基础。搭建三轴气浮台仿真实验平台,为验证质量特性辨识模型的准确性做准备。然后,研究了三轴气浮台的自动调平衡问题。在粗调平衡的基础上,提出一种基于动力学反推的质心位置辨识算法,并分析算法中参数的选择对于辨识结果的影响。根据辨识出的质心的位置设计一种质量块的调节方法,补偿不平衡力矩,使质心与转动中心重合,达到在线调平衡的目的。其次,研究了基于最小二乘法的质量特性辨识问题。设计一种基于基本最小二乘法的质量特性辨识算法,并利用三轴气浮台仿真实验平台验证算法的辨识准确性。针对基本最小二乘引入微分环节并忽略了干扰力矩的缺点,设计基于最小二乘法的高精度质量特性辨识方法,同理采用三轴气浮台仿真试验平台验证算法的准确性。最后,研究了基于萤火虫算法和模拟退火算法的质量特性辨识问题。为了进一步提高质量特性的辨识精度,设计出基于萤火虫算法和模拟退火算法的质量特性辨识方法,利用三轴气浮台的数字仿真平台验证两种方法的有效性,并比较两者的辨识精度。最后在实际系统中利用四种辨识方法对三轴气浮台进行质量特性辨识,验证算法在实际工程中的有效性。
刘小勇[4](2018)在《星载超大幅宽红外成像扫描及变焦控制技术研究》文中进行了进一步梳理星载超大幅宽高分辨率红外成像仪可以提供高时间分辨率和高空间分辨率的图像遥感数据,在全球植被观测以及精细农业研究领域有着独特的应用优势。由于受到红外光学系统设计以及红外探测器技术水平的限制,需采用光机扫描方式实现超大幅宽红外成像。传统的匀速旋转扫描成像扫描效率低,而扫描效率较高的双向摆扫成像需安装扫描线校正器以及弹簧减震器,扫描机构复杂,可靠性较低。红外成像仪在进行超大幅宽扫描成像时,获得的图像存在严重的地面畸变,不利于遥感数据的定量化研究和应用。为了提高红外成像仪的探测精度以及获取低畸变的红外图像数据,本文对星载超大幅宽红外成像扫描及变焦控制技术进行了研究,研究内容主要包括以下两个方面:(1)介绍国内外星载宽幅红外成像的典型载荷及其扫描成像方式,阐述了超大幅宽高分辨率红外成像的两个关键技术;对超大幅宽红外扫描成像控制系统进行理论分析;搭建扫描及变焦控制系统的硬件平台,并进行了软件设计;对扫描及变焦控制系统的初步性能进行测试,测试结果表明扫描控制系统定位峰值误差为±0.154″,3o/s的速度峰值误差在±1%以内,最大加速度为386o/s2,变焦电机重复定位精度为±0.001mm,满足控制系统指标要求。(2)重点研究了超大幅宽高分辨率红外成像技术中的两个关键技术,针对低畸变、高扫描效率、高可靠性的成像要求,研究了慢速变速扫描以及正弦加速度快速回扫控制技术,并对控制技术进行了仿真和实验。结果表明扫描成像过程的速度稳定度在±0.5%以内;扫描成像的起止角度峰值误差为1.44″;慢速扫描与快速回扫状态切换时的速度误差在0.5%以内,状态切换稳定;慢速扫描成像时间、快速回扫时间、扫描周期时间的峰值误差分别为0.083ms、0.25ms、0.333ms;扫描控制系统的扫描效率达到86%;扫描运动对扫描机构没有造成冲击与振动,可靠性高。针对超大幅宽红外成像的消畸变要求,研究了扫描及变焦控制系统的位置同步控制技术,并进行了同步控制实验以及外景成像实验,实验结果表明扫描控制系统与变焦控制系统具有很好的时间同步性;两个变焦电机的位置同步控制精度达到±0.003mm,连续变焦过程中成像清晰;验证了扫描变焦成像方式可以消除超大幅宽红外成像的地面畸变。本文研究的创新性主要有以下两点:1、研究了低畸变、高扫描效率、高可靠性的红外成像扫描控制技术;2、研究了扫描及变焦控制系统的多电机非线性位置同步控制技术,验证了变焦扫描成像方式可以消除超大幅宽红外成像的地面畸变。以上两个技术的研究成果为将来的空间应用提供了很好的技术积累。
伍昭富[5](2017)在《基于动态电磁力的主动式动平衡测量方法的研究》文中研究表明动平衡机在测量大质偏类工件时,由于不平衡量较大,振动信号往往会超出测量系统的线性范围而造成测量误差偏大。为了提高动平衡测量精度,本文提出了一种采用电磁力产生的同频振动抵消大部分初始振动,从而减小簧板振动量,保证系统线性度的动平衡测量方法。本文首先介绍了传统动平衡机的测量原理,发现其测量精度对摆架的振动系统的线性度要求极高,而大不平衡量测量过程中往往会由于其振动超标影响其线性度,进而提出了基于动态电磁力的主动式动平衡测量方法的基本原理。其次,为了生成与不平衡离心激振力同频的动态电磁力,设计了E型电磁铁并选取了合适的结构参数,包括电磁铁的尺寸,材料以及电磁铁线圈的匝数、线径等。合理建立电磁铁的磁路模型,对其吸力特性展开了分析和研究,得出电磁力分别与激励电压和激励电流的关系。随后使用WORKBENCH软件搭建了电磁铁的有限元模型并进行电磁仿真,得到了电磁力随激励电流的波形变化,同时也就电磁铁的两大关键因素气隙和温度对电磁力的影响进行了研究。然后,设计了电磁力控制系统的硬件电路。主电路采用直流斩波电路对电磁铁进行控制,通过信号采集电路对电磁铁的线圈电流、温度以及簧板剩余振动量进行实时监测。利用TMS320F2812芯片的EV模块生成的PWM波去驱动全控型器件IGBT,从而实现斩波电路的通断。同时,设计了配套的控制系统的软件部分,主要包括信号提取和PWM信号生成两部分。最后,搭建了动平衡测量试验台,进行大不平衡量动平衡测量实验,对大量的重复试验数据进行了处理,发现实验结果分散性小,可重复性高,单次测量误差小,验证了该新型动平衡测量方法的针对大不平衡量测量的可行性。
杨俊杰[6](2016)在《考虑热约束的小卫星布局优化研究》文中研究指明小卫星的布局优化设计是指在尽可能满足各种性能指标的条件约束下对卫星内外器件的安装位置进行优化设计,是卫星总体设计的重要内容,对于缩短研制周期、降低成本、提高整星力、热、电磁兼容等性能具有重要作用。布局优化在数学上属于NPC问题,结合小卫星设计本身面临的热、力、电磁等多学科耦合约束,进一步增加了建模复杂性和求解复杂性。针对上述挑战,本文围绕考虑热约束小卫星布局优化问题,深入研究了热约束布局优化建模方法及其相应的高效布局求解算法,主要工作包括以下几个方面:1.针对最小外包络卫星布局优化问题,研究了不固定外包络尺寸的布局优化方法。基于卫星三维布局问题与二维矩形装箱面积最小化问题(RPAMP)的共性,本文通过将构造式布局规则与遗传算法进行融合,提出了基于整数优化的自边界自由下落遗传算法(SBFFGA)对RPAMP问题进行求解。通过装箱布局算例结果与国内外多种算法求解结果对比验证了SBFFGA的高效性。针对卫星三维布局问题,通过分层算法处理将其转换为多个二维平面布局问题,并进一步转化为二维矩形装箱面积最小化问题进行研究。综合考虑了卫星布局问题中的空间利用率、平衡特性和卫星最小高度等指标,将SBFFGA升级为自边界自由下落多目标遗传算法(MOGA&SBFFA)对卫星三维布局问题进行方案优化。2.针对固定外包络卫星布局优化问题,研究了考虑热约束条件的卫星布局优化方法。本文针对传统固定外包络条件下的布局物坐标直接优化存在的计算量巨大问题,提出基于优秀初始种群的非线性权重粒子群算法。首先,基于固定包络布局优化SBFFGA算法和放大填充策略,提出了满足热约束的优秀初始种群生成方法,由此全设计空间确定多个潜在最优局部区域作为进一步优化的设计域,从而有效降低优化搜索范围;然后,提出了根据优化迭代自适应调整搜索步长非线性权重的改进粒子群算法,对每一个局部搜索域分别进行优化,有效提高局部搜索能力。上述布局优化中,热约束通过COMSOL软件仿真进行计算。最后,通过一个复杂三维布局算例对算法的有效性进行了验证。3.以“天拓一号”小卫星为对象,开展布局优化应用研究。首先根据任务要求建立了考虑热约束的卫星布局优化模型,并利用COMSOL多物理场仿真软件对热模型进行了参数化建模和温度场仿真,通过与“天拓一号”小卫星在轨实测温度数据进行对比,验证了模型的合理性。然后,对于本文提出的两种算法分别进行实例测试,获得了“天拓一号”卫星具有最小外包络的布局结果和满足热约束的优化布局方案,均取得了良好的布局效果。总之,论文对不固定外包络尺寸布局问题和考虑热约束条件的固定外包络尺寸的布局问题进行研究,提出了相应的求解算法,并探讨了其在“天拓一号”卫星布局优化中的应用。论文对于推动小卫星布局方法理论的发展和提高小卫星总体设计效率均有较大的意义。
魏静波[7](2016)在《磁悬浮微框架动量轮控制技术研究》文中提出磁悬浮微框架动量轮(Gimballing Momentum Wheel,GMW)是一种具有三轴力矩输出能力的新型磁悬浮惯性执行机构(Magnetically Suspended Inertial Actuator,MSIA)。单个磁悬浮GMW便可以实现航天器姿态小角度范围内的三轴稳定控制。本文以磁悬浮GMW的控制技术为主线,分别就悬浮偏转控制、偏转稳定性分析、主动振动控制以及控制系统实现等关键技术问题展开研究。本文的主要工作如下:1.建立了磁悬浮GMW系统动力学模型,研究了磁悬浮GMW的悬浮与偏转控制方法。首先,介绍了磁悬浮GMW的结构和工作原理,建立了系统动力学模型。其次,设计了径向混合磁轴承的PID悬浮控制器和偏转安培力磁轴承的PID解耦偏转控制器,利用仿真和实验验证了设计的有效性。再次,介绍了一种操作简单的径向混合磁轴承电流刚度系数与位移刚度系数的辨识方法,利用偏转安培力磁轴承对径向混合磁轴承的被动偏转刚度特性进行了辨识。最后,设计了一种新型三相星形连接的偏转安培力磁轴承结构,提出了基于SVPWM的三相星形连接偏转安培力磁轴承电流控制方法,仿真验证了其可行性。2.提出了基于复系数传递函数(Complex Coefficient Transfer Function,CCTF)的扩展Nyquist稳定性判据,用其分析了磁轴承转子系统(Magnetic Bearing Rotor System,MBRS)偏转运动的稳定性。首先,建立了一类二阶反对称陀螺耦合时滞系统的CCTF,在此基础上提出了用于CCTF的扩展Nyquist稳定性判据以及相对稳定区间理论,并通过算例验证了该判据的正确性,解算了系统的参数稳定区间。随后,分析了MBRS偏转运动CCTF的特性,利用扩展Nyquist稳定性判据分析了MBRS偏转运动的绝对稳定性,并根据相对稳定区间理论求解了MBRS的转速稳定区间。3.系统地研究了转子不平衡和传感器不对中(Sensor Runout,SR)、磁力不对中(Magnet Runout,MR)干扰的主动振动控制机理。首先,研究了抑制MBRS不平衡干扰的自适应同频信号放大器、自适应同频信号陷波器和自适应同频信号选择器的三种振动控制器的工作原理。基于单频点分析方法研究了零同频位移/角位移控制、零同频电流控制以及零同频振动力/力矩控制的工作机理,并利用经典的根轨迹方法分别分析了这三种控制器的稳定性。其次,分析了SR&MR引起振动的机理,以及三种不平衡振动控制器作用下系统对SR&MR干扰的响应,基于低转速零同频位移控制设计了SR与MR差值辨识方法,提出了用于抑制SR&MR振动的超前前馈补偿方法。最后,开展了MBRS的倍频振动力/力矩抑制研究。研究表明,安培力磁轴承由于不存在角位移负刚度力矩,在进行主动振动控制时具有明显的优势。4.开展了磁悬浮GMW控制系统软硬件设计以及主动振动控制实验研究。首先,设计了基于DSP+FPGA的悬浮偏转一体化控制器,并对控制系统的软硬件进行设计。其次,提出了一种光耦自举全N管H桥电路的驱动方式,并给出了一种低驱动功耗的H桥电路三电平工作方式。再次,开展了磁悬浮GMW主动振动控制实验,包括零同频位移控制实验、零同频电流控制实验以及零电流控制实验。
许剑[8](2010)在《五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究》文中认为地面气浮仿真试验系统一般包括一个或多个气浮台及其相关配套测控设备,气浮台可以用来模拟卫星等航天器的空间活动,这是研制卫星等航天器过程中特有的一种地面全物理仿真方法,与数学仿真相比,直接以硬件接入回路,对于验证航天器控制系统方案设计的正确性,检验实际控制系统的功能和性能十分重要。早期的航天器全物理仿真试验基本是在一个静止的气浮台上进行,但随着航天技术的发展,现代小卫星需要在太空中有很高的机动性,往往需要变轨飞行,在地面对其测试需要一个动态的气浮台以提供更多的空间自由度。国外已有大学和研究机构开始开发多自由度气浮仿真试验系统,相对来说国内对此研究起步较晚,特别是关于三自由度以上气浮仿真试验系统的研究基本空白,这与我国日益发展的航天事业不甚协调。本文在分析五自由度气浮仿真试验系统功能需求的基础上,结合实际情况,提出一套气浮仿真试验系统的构造方案,并进行了关键部件平面气浮轴承和球面气浮轴承的理论计算与试验,设计了气浮轴承供气回路,研究了作为气浮台运动执行器的冷气推进系统特性,对台体机械结构进行三维建模及质量特性分析,在此基础上研制开发了一套五自由度气浮仿真试验系统样机。本文研制的样机依靠三个平面气浮轴承和一个球面气浮轴承形成的高压气膜使气浮台能够近似无摩擦、低干扰地实现平面上X、Y两个方向的平移运动以及绕横滚轴、俯仰轴、偏航轴的旋转运动,因此可以在地面环境下模拟航天器轨道与姿态联合动作的空间任务,具有较高的实际应用价值。由于五自由度气浮台运动自由度的增多,如何描述其五个自由度的运动状态及建立相应动力学模型是研究中的关键问题。根据气浮台运动情况,定义系统的六个坐标系,以轨道系原点坐标阵及姿态平台欧拉角分别描述气浮台轨道运动及姿态运动的状态;基于欧拉动力学原理,并通过分析球面气浮轴承的力传递过程,建立了气浮台的运动学和动力学模型;推导了气浮台在以冷气推进作为轨道及姿态运动执行器情况下的系统状态方程;归纳分析了系统中干扰力和干扰力矩产生的原因及相应消除措施,为气浮台的轨道及姿态控制提供了理论基础。基于图像识别技术推导了一种定位算法,利用单目视觉装置配合现有姿态敏感器实现气浮台轨道位置坐标的非接触测量;基于EKF理论对姿态敏感器测量数据进行状态估计。对本五自由度气浮台开环运动特性进行分析,研究了质心偏移、惯性积及喷嘴推力对气浮台运动的影响,针对五自由度气浮台运动具有非线性、轨道及姿态运动耦合的特点,基于滑模变结构控制理论设计气浮台的控制率。在研制样机的基础上,完成VxWorks实时操作系统下五自由度气浮台控制程序及LabVIEW下人机交互界面程序的开发,实现气浮台与地面计算机之间的无线通信及数据传输,从而可以对气浮台进行有效测控。对气浮台承载力及可持续工作时间等基本性能的测试试验证明研制样机达到预期目的,通过气浮台的悬停试验、轨道运动试验、俯仰运动试验、偏航运动试验和模拟航天器定点绕飞的试验证明本五自由度气浮仿真试验系统可以用来模拟航天器的轨道及姿态联合空间动作,本文相关研究工作正确有效。
赵钧[9](2007)在《飞行器动平衡测试技术的实验研究》文中研究表明飞行器的动平衡程度直接影响着其运动特性的精确程度。自旋飞行器会因为旋转轴与惯性主轴存在偏差,容易产生围绕旋转轴的摆动和跳动,甚至还能在干扰力矩(如气动力矩)的作用下产生翻滚,严重影响飞行器的运动精度和稳定性;对于三轴稳定空间飞行器,绕姿态控制转轴的动不平衡量会产生附加的动力学耦合进而产生新的姿态控制误差。为了解决飞行器这类无轴颈且刚度较弱只允许进行低速转动的物体的动平衡问题,一种气体悬浮立式硬支承动平衡机和相关的动平衡测量技术将在本文中进行研究。通过对已有的各种动平衡技术的工作原理、机械结构和系统特性的分析,对动平衡技术的发展进程中的关键技术:测量原理、支承技术、转动驱动、传感器和数据分析与处理等方面进行了研究,给出了用于飞行器动平衡系统的设计分析、构成原理、不平衡量的求解公式和数据分析与处理方法。建立立式动平衡机系统的动力学模型,进行工作原理分析,确定系统各部分动态特性对动平衡测量结果的影响,通过数值仿真验证了动平衡机的工作原理的正确性和配平方法的有效性。基于误差理论和动平衡机的结构与测量原理,对动平衡量的测量进行了误差分析,确定了各种因素的误差分布。基于对动平衡机基本的测量方法的改进,提出了预置不平衡量测量方法。根据立式动平衡机的原理,证明了预置不平衡量测量方法原理的正确性。通过增加适量的初始不平衡量,克服测量系统的死区影响,进而增强了对微小不平衡量的分辨能力,提高了动平衡机的测量精度。提出了一种利用周向偏置进行小不平衡量测量的原理和方法。在不改变动平衡机硬件的条件下,采用这种特殊的测量方法,也可以使原来设备的动平衡精度得到提高。给出了利用动平衡机的测量结果换算质心偏心距和惯性主轴偏转角的计算方法,可以简化相关产品的测试工作的工艺流程。.当工件的动平衡目标轴(如形心轴,理论轴)方位是已知的并且与动平衡机转轴不重合时,一种基于转动惯量变换原理,不需要使用移轴设备的配平方法被提出,并且证明其原理正确、方法合理、结果有效,进而达到减少飞行器动平衡工作的工装设备、简化工艺流程的目的。基于已完成的气浮立式动平衡机,进行了最小动不平衡量分辨率实验、最小可达剩余不平衡度实验和飞行器动平衡工艺实验。实验验证工作表明,上述的预置不平衡量测量方法、周向偏置不平衡量测量方法、质心偏心距和惯性主轴偏转角的计算方法和对异方位转轴的配平方法合理有效,气浮立式动平衡机达到设计的性能指标,能够正确、有效的进行飞行器的动平衡工作。
霍军周[10](2007)在《人机结合协同进化设计方法及其应用》文中研究指明本文主要以中国航天科技集团某部委托的“航天器布局设计与仿真系统”项目为背景,它属一类航天器(卫星、飞船、多舱段大型航天器)舱内外仪器、设备的空间布局方案设计问题。在国家“八六三”高技术研究发展计划和国家自然科学基金的资助下,主要研究人机结合布局设计方法、协同进化算法、基于三维Pro/E软件的布局优化系统关键技术及其在工程布局设计中的应用。该问题在数学上属带性能约束装填(Packing)和组合优化问题;在机械设计上属复杂布局方案设计;在人工智能上属人机结合问题。该问题具有计算复杂性、工程复杂性以及工程实用化三方面难度。该问题研究具有重要学术价值和应用价值。本文针对复杂布局问题的计算复杂性,基于高效的协同进化框架,分析协同进化在求解复杂布局问题时存在搜索方向一致性问题的原因,将启发式规则与协同进化相结合,给出了带启发式协调机制的协同进化方法。进而借鉴人机结合思想,针对复杂布局问题的工程复杂性,发挥人机各自特长,将人智解与算法解在演化算法基因层面上进行结合,提出了一种基于人机结合的协同进化布局设计方法,最后针对本文问题的工程实用性要求,研究了用于一类航天器舱布局设计的三维布局优化系统与仿真的关键技术。同时,将本文方法推广应用于全断面岩石掘进机刀盘布置方案设计。全文的主要工作内容包括:第1章介绍了本论文研究课题的工程背景和问题的提出,给出了布局问题的求解策略以及研究意义。最后给出论文的主要研究内容和组织结构。第2章首先综述了布局问题的发展现状和求解策略。然后对人机结合、遗传算法、协同进化以及启发式方法的发展现状进行了综述。为本文的研究布局方法的提出奠定了理论基础。第3章介绍了航天器布局优化设计问题和全断面岩石掘进机刀盘布置问题,以国际通信卫星INTELSAT-Ⅲ、欧洲MSG气象卫星和罗宾斯MB264-310型掘进机刀盘为布局实例,给出了这几类布局问题的数学优化模型,并分析了本文布局问题的特征,从而引出了本文所要解决的问题。第4章给出了一种带启发式协调机制的协同进化方法,并探讨了三种启发式协调机制方式、不同的问题分解方式、各子种群的协作方式和个体适应度的计算方法,最后用典型布局数值实例验证本文的带启发式协调机制的协同进化算法的可行性和有效性。第5章借鉴人机结合思想,基于人机结合的设计框架,给出了一种基于人机结合的协同进化布局设计方法。由“人智”在线或先验知识设计出布局设计方案组成人工方案参考集,根据人工方案参考集利用多样性生成方法生成多样性布局设计方案组成多样性参考集,在子问题进行协同进化时,将人工方案个体、多样性方案个体和协同进化的演化算法生成的算法个体,三者统一编码串表达,并依据其适应度值和多样性值决定是否加入到演化算法群体。同时在协同进化过程中不断的对人工方案参考集和多样性参考集进行更新。实现了人与算法在基因和系统设计层面上的结合。第6章给出了用于求解一类航天器舱布局设计问题的三维布局优化系统实现。基于上述对复杂布局优化设计问题的求解策略、理论模型、优化算法及人机结合设计方法的研究,开发基于Pro/E软件的交互式航天器布局优化设计系统,重点讨论了布局优化方法与商业3D-CAD软件的结合及其若干关键技术的实现。第7章为航天器舱和全断面岩石掘进机刀盘工程布局实例,应用上述带启发式协调机制的协同进化方法和人机结合的协同进化方法求解工程布局实例,给出了具体应用说明和结果讨论,初步验证了本文方法求解的可行性和有效性。航天器布局数值仿真实验结果表明,本文人机结合方法可以有效处理复杂布局问题。需说明,由于上述验证只针对有限的布局算例和布局实例,还不能轻易得出更一般性结论。第8章对本文研究工作进行了总结,并对进一步研究工作给出了建议。本文以航天器舱布局设计和全断面岩石掘进机刀盘布置方案设计为背景,给出了人机结合协同进化布局设计方法和带启发式协调机制的协同进化方法,所研究的基于Pro/E软件的航天器布局优化设计系统原型经用户最终鉴定和验收,具有工程实用价值。期望该研究有助于人机结合布局设计理论方法研究进展,有助于其在布局设计实际应用的进展。
二、小卫星动平衡研究——算法及程序设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、小卫星动平衡研究——算法及程序设计(论文提纲范文)
(1)微纳卫星磁场建模与在轨标定技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 概述 |
1.1 微纳卫星与卫星剩磁 |
1.2 国内外研究概况 |
1.2.1 地面减磁方法研究概况 |
1.2.2 微纳卫星剩磁在轨标定技术研究概况 |
1.2.3 磁补偿实践 |
1.3 主要研究内容 |
第二章 剩磁对卫星姿态确定与控制的影响分析 |
2.1 电磁学理论基础 |
2.2 航天器姿态控制理论基础 |
2.2.1 卫星姿态动力学与运动学 |
2.2.2 反作用飞轮控制系统 |
2.3 磁强计与磁力矩器工作原理 |
2.3.1 磁强计工作原理 |
2.3.2 磁力矩器工作原理 |
2.4 磁场测量偏差对航天器姿态确定精度的影响分析 |
2.5 剩磁矩对航天器姿态控制的影响分析 |
2.6 小结 |
第三章 以剩磁为优化目标的微纳卫星布局优化方法 |
3.1 卫星剩磁场及剩磁矩表示 |
3.2 卫星布局优化设计问题模型 |
3.2.1 微纳卫星布局任务要求 |
3.2.2 布局优化问题建模 |
3.3 基于APSO的改进算法 |
3.4 结果与分析 |
3.5 小结 |
第四章 剩磁标定技术研究 |
4.1 基于椭球拟合的剩磁场标定方法 |
4.1.1 带有剩磁场误差的磁强计误差模型 |
4.1.2 椭球假设方法 |
4.1.3 基于椭球拟合的剩磁场标定算法改进 |
4.1.4 仿真及分析 |
4.2 基于BP神经网络的剩磁场在轨标定方法 |
4.2.1 BP神经网络 |
4.2.2 基于BP神经网络的剩磁场在轨标定策略 |
4.2.3 仿真及分析 |
4.3 基于UKF的剩磁矩在轨标定方法 |
4.3.1 剩磁矩模型改进及UKF算法 |
4.3.2 剩磁矩初值估算方法 |
4.3.3 仿真及分析 |
4.4 小结 |
第五章 地面磁矩测量系统设计及验证 |
5.1 测量模型 |
5.1.1 组件X、Y方向剩磁矩测量模型 |
5.1.2 组件Z方向剩磁矩测量模型 |
5.2 测量系统 |
5.2.1 硬件系统 |
5.2.2 软件系统 |
5.3 测试实验 |
5.4 系统改进 |
5.4.1 设计指标 |
5.4.2 亥姆霍兹线圈模型及原理 |
5.4.3 亥姆霍兹线圈大小及间距设计 |
5.4.4 确定电流(N*I)的大小 |
5.4.5 工程实现 |
5.5 小结 |
第六章 结束语 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(2)基于陀螺飞轮的航天器姿态角速度测量方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 陀螺飞轮研究现状及分析 |
1.2.2 基于标定补偿的航天器姿态静态测量方法 |
1.2.3 基于状态估计的航天器姿态动态测量方法 |
1.2.4 目前研究存在的主要问题 |
1.3 论文主要研究内容及章节安排 |
第2章 陀螺飞轮理想模型的建立 |
2.1 引言 |
2.2 陀螺飞轮组成及工作原理 |
2.2.1 陀螺飞轮基本组成 |
2.2.2 陀螺飞轮工作原理 |
2.3 坐标系定义及其转换关系 |
2.3.1 相关坐标系的定义 |
2.3.2 各坐标系间的相互转换 |
2.4 陀螺飞轮理想模型的建立 |
2.4.1 陀螺飞轮运动学方程 |
2.4.2 陀螺飞轮本体理想动力学模型的建立 |
2.4.3 陀螺飞轮系统模型的建立 |
2.5 陀螺飞轮理想模型的仿真验证 |
2.5.1 基于SimMechanics的陀螺飞轮仿真平台搭建 |
2.5.2 陀螺飞轮理想模型仿真验证 |
2.6 本章小结 |
第3章 陀螺飞轮动力学特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 陀螺飞轮主要非理想因素影响分析 |
3.2.1 力矩器失配角 |
3.2.2 正交支撑不垂直 |
3.2.3 正交支撑不共面 |
3.2.4 转子质心偏移 |
3.3 陀螺飞轮动力学特性分析 |
3.3.1 陀螺飞轮进动特性 |
3.3.2 陀螺飞轮敏感轴响应特性 |
3.4 仿真及实验验证 |
3.4.1 陀螺飞轮进动特性仿真及实验验证 |
3.4.2 陀螺飞轮多频振动特性仿真及实验验证 |
3.4.3 陀螺飞轮敏感轴响应特性仿真及实验验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 航天器姿态角速度测量方案的确定 |
4.1 引言 |
4.2 基于差分演化算法的陀螺飞轮动力学方程简化 |
4.2.1 差分演化算法 |
4.2.2 陀螺飞轮动力学方程简化 |
4.3 航天器姿态角速度静态测量方案 |
4.3.1 姿态角速度灵敏度分析 |
4.3.2 姿态角速度静态测量方程的建立 |
4.3.3 基于分时复用策略的姿态角速度静态测量方案 |
4.4 航天器姿态角速度动态测量方案 |
4.4.1 航天器姿态角速度动态测量方程的建立 |
4.4.2 姿态角速度非线性可观性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于标定补偿的航天器姿态角速度静态测量方法 |
5.1 引言 |
5.2 航天器姿态角速度静态测量误差分析 |
5.2.1 主要非理想因素引起的测量误差分析 |
5.2.2 测量噪声引起的误差分析 |
5.3 航天器姿态角速度静态测量误差标定补偿 |
5.3.1 姿态角速度静态测量误差补偿分析 |
5.3.2 航天器姿态角速度静态测量误差补偿 |
5.4 陀螺飞轮测量与执行功能分时复用设计 |
5.4.1 测量与执行功能分时复用设计 |
5.4.2 陀螺飞轮分时复用应用的仿真验证 |
5.5 仿真及实验验证 |
5.5.1 姿态角速度静态测量误差补偿的仿真验证 |
5.5.2 姿态角速度静态测量误差补偿的实验验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 基于非线性预测滤波的航天器姿态角速度动态测量方法 |
6.1 引言 |
6.2 航天器姿态角速度动态测量方程误差分析 |
6.2.1 系统模型误差分析 |
6.2.2 传感器测量误差分析 |
6.2.3 仿真分析 |
6.3 基于中心差分理论的改进非线性预测滤波方法 |
6.3.1 中心差分理论 |
6.3.2 非线性预测滤波方法 |
6.3.3 基于中心差分理论的改进非线性预测滤波方法 |
6.4 基于改进非线性预测滤波的航天器姿态角速度动态测量 |
6.4.1 姿态角速度动态测量误差补偿分析 |
6.4.2 基于改进非线性预测滤波的姿态角速度动态测量实现 |
6.4.3 仿真验证 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 卫星仿真试验研究现状 |
1.2.1 国外卫星仿真试验研究现状 |
1.2.2 国内卫星仿真试验研究现状 |
1.3 三轴气浮台调平衡方法研究现状 |
1.4 质量特性测量方法研究现状 |
1.4.1 实验测量法 |
1.4.2 质量特性辨识法 |
1.5 主要研究内容 |
第2章 三轴气浮台建模 |
2.1 引言 |
2.2 三轴气浮台的工作原理 |
2.3 坐标系定义 |
2.4 三轴气浮台运动学建模 |
2.4.1 方向余弦矩阵法 |
2.4.2 欧拉角法 |
2.4.3 四元数 |
2.5 三轴气浮台动力学建模 |
2.6 三轴气浮台仿真实验平台搭建 |
2.7 本章小结 |
第3章 三轴气浮台调平衡 |
3.1 引言 |
3.2 气浮台手动平衡调整 |
3.3 气浮台自动平衡调整 |
3.3.1 基于复摆原理的自动调平衡系统 |
3.3.2 基于气浮台动力学分析的质心位置辨识 |
3.3.3 基于质心位置辨识的自动调平衡 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于最小二乘法的气浮台质量特性辨识 |
4.1 引言 |
4.2 基本最小二乘法的质量特性辨识 |
4.2.1 最小二乘算法模型建立 |
4.2.2 数学仿真及误差分析 |
4.3 基于最小二乘法的高精度质量特性辨识算法 |
4.3.1 三轴气浮台干扰力矩分析 |
4.3.2 待辨识模型建立 |
4.3.3 数学仿真及误差分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于智能优化算法的质量特性辨识 |
5.1 引言 |
5.2 基于萤火虫算法的质量特性辨识 |
5.2.1 萤火虫算法的原理 |
5.2.2 参数选取原则 |
5.2.3 建立基于萤火虫算法的质量特性辨识模型 |
5.2.4 数学仿真误差分析 |
5.3 基于模拟退火算法的质量特性辨识 |
5.3.1 模拟退火算法的原理 |
5.3.2 基于模拟退火算法的质量特性辨识建模 |
5.3.3 数学仿真及误差分析 |
5.4 实际三轴气浮台系统质量特性辨识 |
5.5 小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
(4)星载超大幅宽红外成像扫描及变焦控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 星载宽幅红外成像典型载荷 |
1.2.1 甚高分辨率辐射计(AVHRR) |
1.2.2 中分辨率成像光谱仪(MODIS) |
1.2.3 增强型专题绘图仪(ETM+) |
1.2.4 红外多光谱扫描仪(IRMSS) |
1.2.5 可见光红外成像辐射仪(VIIRS) |
1.2.6 植被观测仪(VGT-P) |
1.3 超大幅宽高分辨率红外扫描成像关键技术 |
1.3.1 高扫描效率、高可靠性的扫描控制技术 |
1.3.2 在轨实时地面畸变消除技术 |
1.4 研究内容及章节安排 |
第2章 超大幅宽红外扫描成像控制系统理论分析 |
2.1 光机扫描方式及扫描部件 |
2.1.1 光机扫描方式 |
2.1.2 光机扫描部件 |
2.2 地面畸变及其在轨实时消除方法 |
2.2.1 地面畸变与瞬时视场角的关系 |
2.2.2 像元排列对地面畸变的影响 |
2.2.3 在轨实时消除畸变的方法 |
2.3 扫描镜驱动控制系统理论分析 |
2.3.1 扫描电机类型及性能 |
2.3.2 测角传感器类型及性能 |
2.3.3 PMSM的数学模型 |
2.3.4 PMSM的控制策略 |
2.4 变焦驱动控制系统理论分析 |
2.4.1 变焦距原理及实现方法 |
2.4.2 自动对焦原理 |
2.4.3 变焦机构分析 |
2.4.4 变焦驱动电机分析 |
2.4.5 传动装置寿命分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 扫描及变焦控制系统的设计与实现 |
3.1 课题主要技术指标 |
3.2 主要元部件的选型 |
3.2.1 扫描及变焦电机选型 |
3.2.2 测角及位移传感器选型 |
3.2.3 主控制器选型 |
3.3 机械结构设计 |
3.3.1 扫描机构设计 |
3.3.2 变焦机构设计 |
3.4 扫描及变焦控制系统的硬件实现 |
3.4.1 硬件电路总体方案 |
3.4.2 扫描控制系统硬件电路实现 |
3.4.3 变焦控制系统硬件电路实现 |
3.5 扫描及变焦控制系统的软件设计 |
3.5.1 控制软件总体架构 |
3.5.2 扫描控制系统软件设计 |
3.5.3 变焦控制系统软件设计 |
3.6 上位机测控软件设计 |
3.7 扫描及变焦控制系统性能测试 |
3.7.1 扫描控制系统测试结果 |
3.7.2 变焦控制系统测试结果 |
3.8 本章小结 |
第4章 高效率高可靠性的扫描控制技术 |
4.1 慢速扫描运动控制曲线 |
4.1.1 扫描方向的漏扫与重叠 |
4.1.2 扫描角速度的匹配 |
4.1.3 消畸变扫描角速度公式推导 |
4.2 快速回扫运动控制曲线 |
4.2.1 常用运动规律分析 |
4.2.2 正弦加速度回扫曲线规划 |
4.3 扫描运动控制仿真 |
4.3.1 Simulink仿真模型 |
4.3.2 仿真结果及分析 |
4.4 扫描控制实验结果 |
4.5 本章小结 |
第5章 多电机非线性位置同步控制技术 |
5.1 扫描及变焦电机的位置同步要求 |
5.1.1 电机的位置同步关系 |
5.1.2 电机同步运动特性 |
5.2 扫描控制系统及变焦控制系统的同步 |
5.2.1 多电机伺服系统同步控制方式 |
5.2.2 扫描系统与变焦系统的同步策略 |
5.3 变焦电机的位置同步算法及分析 |
5.3.1 位置同步控制算法 |
5.3.2 算法可行性分析 |
5.4 扫描及变焦同步控制实验结果 |
5.5 本章小结 |
第6章 变焦扫描成像消畸变验证实验 |
6.1 地面验证实验方案 |
6.1.1 地面验证的方法 |
6.1.2 实验平台的建立 |
6.2 外景成像实验结果 |
6.3 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 工作内容总结 |
7.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)基于动态电磁力的主动式动平衡测量方法的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 动平衡相关技术介绍 |
1.1.1 动平衡技术的发展历史 |
1.1.2 动平衡方法分类 |
1.1.3 动平衡技术的发展趋势 |
1.2 主动式动平衡技术的研究现状 |
1.3 课题研究的背景及意义 |
1.4 本文主要研究内容及方法 |
2 动平衡测量原理 |
2.1 不平衡的形成 |
2.2 刚性转子的二面平衡原理 |
2.3 动平衡测量方法 |
2.3.1 影响系数法 |
2.3.2 ABC永久标定法 |
2.4 动平衡精度等级 |
2.5 主动式动平衡测量方法的基本原理 |
2.6 本章小结 |
3 交流电磁铁的设计 |
3.1 电磁铁的基本特性 |
3.1.1 电磁铁的结构及工作原理 |
3.1.2 电磁铁的分类 |
3.2 交流电磁铁的设计 |
3.2.1 电磁铁的结构形式 |
3.2.2 电磁铁尺寸参数的确定 |
3.3 本章小结 |
4 交流电磁铁磁路计算及特性分析 |
4.1 磁路计算的基本定律 |
4.2 电磁铁的磁路模型与计算 |
4.3 可控电磁力的有限元仿真与分析 |
4.3.1 交流电磁铁的有限元模型的建立 |
4.3.2 电磁力与电流的关系 |
4.3.3 电磁力与气隙的关系 |
4.3.4 温度对电磁力的影响 |
4.4 电磁力测定实验 |
4.5 本章小结 |
5 电磁铁控制系统的设计 |
5.1 控制系统总体方案 |
5.2 系统的硬件设计 |
5.2.1 信号采集电路设计 |
5.2.2 主电路的设计 |
5.2.3 控制电路的设计 |
5.3 系统的软件设计 |
5.3.1 系统软件开发环境 |
5.3.2 软件的总体设计 |
5.3.3 信号采集模块 |
5.3.4 PWM信号生成模块 |
5.4 本章小结 |
6 实验及分析 |
6.1 动平衡测量实验台 |
6.2 动平衡测量实验过程 |
6.3 实验数据及分析 |
6.4 实验误差分析 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
A. 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目 |
(6)考虑热约束的小卫星布局优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 布局对象的建模 |
1.2.2 卫星布局求解方法 |
1.2.3 其他布局问题及求解方法 |
1.3 论文的研究内容及组织结构 |
第二章 小卫星布局优化问题建模 |
2.1 布局优化基础 |
2.1.1 基本概念 |
2.1.2 布局优化问题的复杂性 |
2.2 小卫星布局优化问题概述 |
2.2.1 设计目标 |
2.2.2 设计变量 |
2.2.3 设计约束 |
2.2.4 卫星布局设计特点及求解方法分析 |
2.3 单板纳星布局优化问题建模 |
2.4 本章小结 |
第三章 不固定外包络尺寸卫星布局算法设计 |
3.1 二维矩形装箱面积最小化问题 |
3.1.1 问题陈述 |
3.1.2 求解RPAMP的经典算法 |
3.2 自边界自由下落遗传算法 |
3.2.1 自边界自由下落算法 |
3.2.2 遗传算法 |
3.2.3 SBFFGA算法实例 |
3.3 基于SBFFGA不固定尺寸单板卫星三维布局设计 |
3.4 不固定尺寸小卫星布局实例 |
3.4.1 与RPAMP问题的共性分析 |
3.4.2 不固定尺寸卫星布局问题描述 |
3.4.3 求解结果 |
3.5 本章小结 |
第四章 考虑热约束的固定外包络尺寸卫星布局算法设计 |
4.1 基于SBFFGA算法布局初步设计 |
4.2 结合热仿真择优 |
4.2.1 COMSOL软件介绍 |
4.2.2 换热理论与网格节点法 |
4.2.3 基于COMSOL仿真结果择优 |
4.3 不干涉算法 |
4.3.1 圆形与圆形 |
4.3.2 矩形与矩形 |
4.3.3 矩形与圆形 |
4.4 非线性权重的粒子群算法 |
4.4.1 粒子群算法简介 |
4.4.2 非线性权重的粒子群算法 |
4.4.3 算法实现过程 |
4.5 算例测试 |
4.6 本章小结 |
第五章 “天拓一号”小卫星布局优化设计 |
5.1 ―天拓一号‖号布局优化模型 |
5.1.1 ―天拓一号‖卫星布局任务要求 |
5.1.2 布局优化问题建模 |
5.2 基于COMSOL的―天拓一号‖热仿真建模 |
5.2.1 参数设置 |
5.2.2 实验结果与讨论 |
5.3 考虑最小外包络的―天拓一号‖布局优化问题求解 |
5.4 考虑热约束的―天拓一号‖布局优化问题求解 |
5.5 本章小结 |
结束语 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
附录A 矩形与矩形干涉计算 |
附录B 矩形与圆形干涉计算 |
(7)磁悬浮微框架动量轮控制技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 低振动高精度卫星的现实需求 |
1.1.2 磁悬浮惯性执行机构技术的发展现状 |
1.1.3 磁悬浮GMW需解决的关键控制问题 |
1.2 磁轴承-转子系统相关控制技术研究综述 |
1.2.1 悬浮偏转控制技术 |
1.2.2 主动振动控制技术 |
1.2.3 控制器与功放技术 |
1.3 论文主要研究内容与组织结构 |
第二章 磁悬浮GMW工作原理与动力学建模 |
2.1 引言 |
2.2 磁悬浮GMW工作原理 |
2.2.1 系统组成与工作原理 |
2.2.2 径向永磁偏置混合磁轴承原理 |
2.2.3 偏转安培力磁轴承原理 |
2.3 控制系统动力学建模 |
2.3.1 RHMB磁力模型 |
2.3.2 TAFMB电磁力矩模型 |
2.3.3 MBRS动力学模型 |
2.3.4 功放与传感器模型 |
2.3.5 闭环控制系统总模型 |
2.4 控制系统干扰建模 |
2.4.1 不平衡干扰模型 |
2.4.2 SR&MR干扰模型 |
2.4.3 考虑三种振动干扰时的磁悬浮GMW控制系统模型 |
2.5 本章小节 |
第三章 磁悬浮GMW悬浮与偏转控制方法 |
3.1 引言 |
3.2 RHMB悬浮控制与参数辨识 |
3.2.1 PID+低通滤波悬浮控制器 |
3.2.2 径向悬浮实验研究 |
3.2.3 参数辨识方法设计与实验验证 |
3.3 两相TAFMB偏转控制与RHMB偏转被动刚度辨识 |
3.3.1 解耦PID偏转控制器 |
3.3.2 偏转控制实验研究 |
3.3.3 RHMB被动偏转刚度辨识 |
3.4 三相星形连接TAFMB结构与偏转控制策略 |
3.4.1 基本结构与功率电路拓扑 |
3.4.2 力矩特性分析与三相线圈的SVPWM |
3.4.3 偏转控制策略与仿真分析 |
3.5 本章小节 |
第四章 MBRS偏转运动扩展Nyquist稳定性判别方法 |
4.1 引言 |
4.2 一类二阶反对称时滞陀螺耦合系统的频域分析方法 |
4.2.1 问题描述 |
4.2.2 扩展Nyquist稳定性判据 |
4.2.3 基于相对稳定裕度理论的参数稳定区间求解方法 |
4.2.4 算例分析 |
4.3 MBRS系统偏转运动CCTF特性分析 |
4.3.1 复变量、实变量收敛等价性 |
4.3.2 MBRS偏转运动的CCTF |
4.3.3 偏转运动开环传递函数特点分析 |
4.4 基于扩展Nyquist稳定性判据的MBRS稳定性分析 |
4.4.1 MBRS绝对稳定性判据 |
4.4.2 MBRS相对稳定裕度与转速稳定区间 |
4.5 本章小节 |
第五章 磁悬浮GMW不平衡振动控制机理分析 |
5.1 引言 |
5.2 单频点分析方法与三种自适应同频信号处理器 |
5.2.1 单频点分析方法及其理论依据 |
5.2.2 开环同频信号放大器(OSSA)的时频域特性分析 |
5.2.3 自适应同频信号放大器(ASSA)作用机理分析 |
5.2.4 自适应同频信号陷波器(ASSNF)作用机理分析 |
5.2.5 自适应同频信号选择器(ASSPF)作用机理分析 |
5.3 RHMB零同频位移控制(ZSDC)机理分析与仿真 |
5.3.1 ZSDC机理单频点分析 |
5.3.2 ZSDC稳定性分析与加权矩阵选择 |
5.3.3 仿真分析 |
5.4 RHMB零同频电流控制(ZSCC)机理分析与仿真 |
5.4.1 ZSCC机理单频点分析 |
5.4.2 ZSCC稳定性分析与加权矩阵选择 |
5.4.3 仿真分析 |
5.5 RHMB零同频振动力控制(ZSFC)机理分析与仿真 |
5.5.1 ZSFC拓扑结构 |
5.5.2 ZSFC机理单频点分析 |
5.5.3 ZSFC稳定性分析与加权矩阵选择 |
5.5.4 基于单频点校正的位移刚度力超前补偿方法 |
5.5.5 仿真分析 |
5.6 TAFMB不平衡振动控制机理分析与仿真 |
5.6.1 ZSAC机理分析 |
5.6.2 ZSCC与ZSTC机理分析 |
5.6.3 仿真分析 |
5.7 本章小节 |
第六章 磁悬浮GMW的SR&MR振动机理分析与抑制方法 |
6.1 引言 |
6.2 RHMB的SR&MR振动机理分析 |
6.2.1 考虑SR&MR时转子悬浮状态分析 |
6.2.2 考虑SR&MR同频量时不平衡振动控制器响应分析 |
6.2.3 仿真分析与结果讨论 |
6.3 基于超前前馈补偿的RHMB的SR&MR同频振动力抑制方法 |
6.3.1 SR&MR同频振动力的超前前馈补偿策略 |
6.3.2 改进的ZSFC同频振动力抑制效果分析 |
6.3.3 仿真分析 |
6.4 RHMB的SR&MR的倍频振动力抑制方法 |
6.4.1 考虑SR&MR倍频干扰时的零倍频振动力控制(ZHFC) |
6.4.2 考虑SR&MR倍频干扰时的零振动力控制(ZFC) |
6.4.3 仿真分析 |
6.4.4 SR与MR差值辨识方法 |
6.5 考虑SR&MR时TAFMB的零振动力矩(ZTC)抑制方法 |
6.5.1 基于多级自适应信号陷波器的ZTC方法与分析 |
6.5.2 仿真分析 |
6.6 本章小节 |
第七章 磁悬浮控制系统实现与主动振动控制实验研究 |
7.1 引言 |
7.2 控制系统基本组成 |
7.2.1 控制系统方案设计与电路设计 |
7.2.2 DSP与FPGA功能划分与软件方案 |
7.2.3 基于LabWindows/CVI的监控上位机设计 |
7.3 低功耗光耦自举全N管H桥三电平功放 |
7.3.1 光耦自举驱动H桥电路设计 |
7.3.2 低驱动功耗三电平功放设计 |
7.4 RHMB的主动振动控制实验 |
7.4.1 ZSDC实验 |
7.4.2 ZSCC实验 |
7.4.3 ZCC实验 |
7.5 本章小节 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在读期间取得的学术成果 |
(一)发表学术论文情况 |
(二)参加课题研究情况 |
附录 |
(8)五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景 |
1.3 气浮仿真试验系统研究综述 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.3.3 研究现状分析 |
1.4 五自由度气浮仿真试验系统若干关键技术 |
1.5 主要研究内容 |
第2章 气浮仿真试验系统子系统研究与试验 |
2.1 引言 |
2.2 系统构造及工作原理 |
2.3 气浮轴承理论计算与试验 |
2.3.1 平面气浮轴承 |
2.3.2 球面气浮轴承 |
2.4 气动回路 |
2.4.1 气浮轴承供气回路 |
2.4.2 冷气推进系统 |
2.5 机械结构建模及分析 |
2.5.1 三维建模 |
2.5.2 质量特性分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 气浮台运动学及动力学建模 |
3.1 引言 |
3.2 坐标系定义 |
3.3 气浮台运动描述 |
3.3.1 轨道运动描述 |
3.3.2 姿态运动描述 |
3.4 运动学方程 |
3.5 动力学方程 |
3.5.1 TP 平台动力学分析 |
3.5.2 AP 平台动力学分析 |
3.6 基于冷气推进的气浮台状态方程 |
3.6.1 冷气推进系统推力及推力矩分析 |
3.6.2 冷气推进作用下状态方程 |
3.7 气浮台干扰力及干扰力矩研究 |
3.7.1 侧向干扰力的影响及产生原因 |
3.7.2 侧向干扰力分析研究 |
3.7.3 干扰力矩分析研究 |
3.8 本章小结 |
第4章 五自由度气浮台位姿测控研究 |
4.1 引言 |
4.2 气浮台运动控制原理 |
4.3 位置状态测量 |
4.3.1 位置测量方案 |
4.3.2 位置状态识别算法 |
4.3.3 摄像机参数标定 |
4.3.4 图像采集及图像识别 |
4.4 姿态状态测量 |
4.4.1 姿态测量方案 |
4.4.2 姿态确定算法 |
4.5 气浮台开环特性分析 |
4.5.1 状态方程分解 |
4.5.2 质心位置的影响 |
4.5.3 惯性积的影响 |
4.5.4 冷气推进系统动作响应 |
4.6 气浮台滑模变结构控制 |
4.6.1 滑模变结构概述 |
4.6.2 气浮台滑模变结构控制律设计 |
4.6.3 仿真算例 |
4.7 本章小结 |
第5章 五自由度气浮仿真试验系统综合试验 |
5.1 引言 |
5.2 试验样机总成 |
5.3 测控系统开发 |
5.3.1 上下位机结构 |
5.3.2 相关硬件参数 |
5.3.3 测控软件开发 |
5.4 基本性能试验 |
5.5 气浮台五自由度运动试验 |
5.5.1 悬停试验 |
5.5.2 轨道平动试验 |
5.5.3 俯仰运动试验 |
5.5.4 偏航运动试验 |
5.5.5 定点绕飞试验 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)飞行器动平衡测试技术的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外动平衡技术发展状况 |
1.2.1 动平衡技术的历史 |
1.2.2 动平衡技术的主要内容 |
1.2.3 动平衡技术研究的进展 |
1.3 飞行器动平衡的关键技术 |
1.3.1 测量原理 |
1.3.2 支承技术 |
1.3.3 驱动技术 |
1.3.4 传感器技术 |
1.3.5 数据分析与处理方法 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 动平衡测量原理分析 |
2.1 刚体不平衡的特性 |
2.1.1 刚体的定轴转动 |
2.1.2 刚体不平衡的类型 |
2.1.3 刚性转子的二面平衡原理 |
2.2 刚性转子的动平衡 |
2.2.1 刚体的受迫振动 |
2.2.2 动不平衡量的求解 |
2.3 挠性转子的动平衡 |
2.3.1 挠性转子的振型分离平衡法 |
2.3.2 挠性转子的影响系数平衡法 |
2.4 本章小结 |
第3章 气浮立式动平衡机的设计研究 |
3.1 飞行器动平衡机特性与方案分析 |
3.1.1 飞行器动平衡的准则 |
3.1.2 动平衡机的主要系统分析 |
3.1.3 动平衡机的方案分析 |
3.1.4 动平衡机的方案设计 |
3.2 动平衡机支承系统特性分析 |
3.2.1 气浮轴承的基本原理 |
3.2.2 圆柱径向轴承的承载特性 |
3.2.3 圆盘轴向轴承的承载特性 |
3.3 气浮立式动平衡机 |
3.3.1 立式动平衡机的结构 |
3.3.2 立式动平衡机的原理 |
3.3.3 立式动平衡机的测控系统 |
3.3.4 立式动平衡机的数据分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 立式动平衡机动力学分析 |
4.1 立式动平衡机的动力学模型 |
4.1.1 动平衡机动力学方程 |
4.1.2 动力学方程的分量形式 |
4.2 动平衡机仿真分析 |
4.2.1 动平衡机的动态响应仿真 |
4.2.2 动平衡机的配平原理仿真 |
4.3 动平衡机的误差分析 |
4.3.1 误差的分类 |
4.3.2 误差的传递定律 |
4.3.3 动平衡机的测量误差 |
4.4 本章小结 |
第5章 提高不平衡测量精度的方法研究 |
5.1 反向安装补偿法 |
5.2 预置不平衡量测量法 |
5.2.1 预置不平衡量测量法原理 |
5.2.2 预置不平衡量测量法的应用 |
5.3 周向偏置最小不平衡量测量法 |
5.3.1 周向偏置最小不平衡量测量法的原理 |
5.3.2 周向偏置最小不平衡量测量法的应用 |
5.4 基于动平衡测量的惯性主轴方向确定方法 |
5.4.1 动不平衡量的一般表示 |
5.4.2 惯性主轴方向与惯性积的关系 |
5.4.3 惯性主轴方向角求解算例 |
5.5 本章小结 |
第6章 动平衡机对异方位轴配平的方法研究 |
6.1 不同坐标系下刚体转动惯量的描述 |
6.1.1 旋转坐标系间转动惯量的关系 |
6.1.2 平行坐标系间转动惯量的关系 |
6.1.3 测量坐标系中的刚体不平衡量 |
6.2 异方位轴的不平衡量的表达 |
6.2.1 测量坐标系中的转动惯量矩阵 |
6.2.2 旋转刚体的惯性力与惯性力矩 |
6.3 对异方位转轴的配平研究 |
6.3.1 对异方位转轴的配平原理 |
6.3.2 对异方位转轴的配平实验研究 |
6.4 本章小结 |
第7章 飞行器动平衡的实验研究 |
7.1 动平衡实验研究的条件 |
7.2 不平衡量分辨率实验 |
7.2.1 分辨率实验的目的 |
7.2.2 分辨率实验的主要内容 |
7.2.3 分辨率实验结果分析 |
7.3 最小可达剩余不平衡度实验 |
7.3.1 剩余不平衡实验的目的 |
7.3.2 剩余不平衡实验的内容 |
7.3.3 剩余不平衡实验结果分析 |
7.4 飞行器动平衡工艺实验 |
7.4.1 工艺实验的目的 |
7.4.2 工艺实验的内容 |
7.4.3 工艺实验结果分析 |
7.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(10)人机结合协同进化设计方法及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略语表 |
目录 |
1 绪论 |
1.1 课题的工程背景和问题的提出 |
1.2 问题求解策略 |
1.3 课题的研究意义 |
1.4 论文相关基本定义 |
1.5 论文的组织结构 |
2 国内外研究现状综述 |
2.1 复杂布局设计问题国内外研究进展 |
2.1.1 布局问题概述 |
2.1.2 布局问题的建模和求解方法概述 |
2.2 人机结合研究现状 |
2.2.1 人机结合思想 |
2.2.2 人机结合系统研究现状 |
2.2.3 交互式复杂工程问题优化设计方法研究现状 |
2.3 协同进化方法和启发式方法研究现状 |
2.3.1 协同进化方法 |
2.3.2 启发式方法 |
2.4 存在的问题及主要解决思路 |
2.5 本课题组相关工作基础 |
2.6 小结 |
3 航天器舱和TBM刀盘布局优化设计问题 |
3.1 航天器舱和TBM刀盘布局问题研究现状 |
3.1.1 航天器舱布局问题研究现状 |
3.1.2 TBM刀盘布局问题研究现状 |
3.2 国际商业通信卫星(INTELSAT-III)布局优化问题描述 |
3.2.1 问题求解模型 |
3.2.2 问题求解策略分析 |
3.3 欧洲气象卫星(MSG)布局优化问题描述 |
3.3.1 MSG卫星布局问题求解模型 |
3.3.2 问题求解策略分析 |
3.4 TBM刀盘布局优化问题描述 |
3.4.1 问题求解模型 |
3.4.2 问题求解策略分析 |
3.5 小结 |
4 带启发式协调机制的协同进化方法 |
4.1 协同进化算法简介 |
4.2 合作式协同进化框架 |
4.2.1 问题分解方式 |
4.2.2 子种群间的协作机制 |
4.2.3 子种群中合作个体的选择方法和合作时机 |
4.2.4 个体适应度的计算方法 |
4.3 启发式协调机制 |
4.3.1 基于全局耦合性约束的启发式协调机制 |
4.3.2 基于启发式规则的协调机制 |
4.4 带启发式协调机制的协同进化方法 |
4.4.1 三维设备布局问题的分解规则 |
4.4.2 子问题的详细布局方案设计 |
4.4.3 原问题布局方案设计 |
4.4.4 计算复杂度分析 |
4.4.5 带启发式协调机制的协同进化方法 |
4.5 布局考题算例 |
4.5.1 考题算例及数学模型 |
4.5.2 实验设置 |
4.5.3 实验结果与讨论 |
4.6 小结 |
5 人机结合协同进化方法 |
5.1 基本思想和关键问题 |
5.2 人智的作用 |
5.2.1 人智的获取与表达 |
5.2.2 人工方案参考集构造及更新 |
5.2.3 多样性方案参考集的构造及更新 |
5.3 交互式变粒度的子问题分解及优化模型 |
5.4 人机结合的子问题详细设计 |
5.4.1 子问题粒度转换时相应算法群体信息的获取 |
5.4.2 子问题的人工方案和多样性方案的获取 |
5.4.3 人工方案参考集、多样性方案参考集与算法解集的信息融合 |
5.5 原问题布局方案设计 |
5.6 人机结合协同进化方法的总体框架 |
5.7 人机结合的协同进化方法伪代码 |
5.8 小结 |
6 基于3D-CAD软件的布局优化系统的关键技术 |
6.1 布局软件功能要求描述 |
6.2 布局优化系统软件开发的关键技术 |
6.2.1 基本设计思想 |
6.2.2 布局优化描述模型 |
6.2.3 优化算法与3D-CAD软件数据接口 |
6.2.4 基于坐标系变换的解码 |
6.2.5 布局优化干涉计算模型 |
6.2.6 布局优化质量特性计算模型 |
6.2.7 基于Pro/E软件的干涉计算测试 |
6.2.8 基于Pro/E软件的质量分布特性计算测试 |
6.3 小结 |
7 工程实例:航天器舱和全断面岩石掘进机刀盘的布局方案设计 |
7.1 国际通信卫星INTELSAT-III舱布局设计实例 |
7.1.1 实验实例 |
7.1.2 实验目的 |
7.1.3 实验设置 |
7.1.4 实验结果与讨论 |
7.1.5 实验结论 |
7.2 欧洲气象卫星(MSG)布局优化问题实例 |
7.2.1 实验实例 |
7.2.2 实验目的 |
7.2.3 实验设置 |
7.2.4 实验结果与讨论 |
7.2.5 实验结论 |
7.3 全断面岩石掘进机(TBM)刀盘布局设计 |
7.3.1 实验实例 |
7.3.2 实验目的 |
7.3.3 实验设置 |
7.3.4 实验结果与讨论 |
7.3.5 实验结论 |
7.4 小结 |
8 结论与展望 |
8.1 论文的工作总结 |
8.2 后续工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表学术论文和参加科研项目情况及获奖情况 |
发表的学术论文 |
专利 |
参加的科研项目 |
获奖情况 |
致谢 |
论文创新点摘要 |
四、小卫星动平衡研究——算法及程序设计(论文参考文献)
- [1]微纳卫星磁场建模与在轨标定技术研究[D]. 刘书材. 国防科技大学, 2018(01)
- [2]基于陀螺飞轮的航天器姿态角速度测量方法研究[D]. 刘晓坤. 哈尔滨工业大学, 2018(02)
- [3]三轴气浮台质量特性辨识相关技术研究[D]. 李丹阳. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [4]星载超大幅宽红外成像扫描及变焦控制技术研究[D]. 刘小勇. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2018(05)
- [5]基于动态电磁力的主动式动平衡测量方法的研究[D]. 伍昭富. 重庆大学, 2017(06)
- [6]考虑热约束的小卫星布局优化研究[D]. 杨俊杰. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [7]磁悬浮微框架动量轮控制技术研究[D]. 魏静波. 国防科学技术大学, 2016(01)
- [8]五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究[D]. 许剑. 哈尔滨工业大学, 2010(05)
- [9]飞行器动平衡测试技术的实验研究[D]. 赵钧. 哈尔滨工业大学, 2007(12)
- [10]人机结合协同进化设计方法及其应用[D]. 霍军周. 大连理工大学, 2007(05)