摘要：主要研究了航天器姿控系统中冗余飞轮构型的力矩分配问题。在阐明该问题的基础上,首先给出了能量最优的力矩分配策略,并考虑飞轮力矩约束对其进行了限幅处理;接着基于静态最优化理论和飞轮系统性质,对四飞轮和多飞轮情况分别设计了相应的力矩最优分配策略,由于可有效地输出飞轮系的最大力矩,其有重要的工程应用价值;最后研究并对比了几种典型构型下两种分配策略所能输出的力矩包络,表明了所设计方法的有效性。

摘要：冗余度机器人关节发生故障后,启动关节制动装置将故障关节锁定。为保持机器人末端路径不变,机器人关节位形发生重构,这一重构将引起剩余关节速度、加速度及力矩突变。对机器人故障关节发生故障前后的速度、加速度及力矩进行研究,结果表明冗余度机器人容错是通过对故障关节的速度、加速度及力矩再分配来实现的。采用最小范数控制算法使关节速度、力矩突变极小化,从而提高机器人关节运动的稳定性。

摘要：本文提出一种新的变速控制力矩陀螺(VSCMGs)的角动量管理方法.将VSCMGs的控制力矩(CMGs)模式和飞轮模式分开求解同步输出,对CMGs模式力矩输出进行奇异值分解,只有CMGs模式接近奇异的时候,在奇异方向上的指令力矩才会分配一部分给RWs模式,从而在保证VSCMGs输出精度的情况下尽量充分的利用VSCMGs的执行能力.同时角动量管理算法中还引入零运动来实现转子轮速平衡以及框架构型避奇异,并且考虑了框架角速度死区非线性以及忽略项的补偿问题.仿真结果表明,所设计的操纵律在航天器大角度快速姿态机动时,可以实现高精度的大力矩输出.

摘要：针对后轮轮毂驱动车辆的稳定性控制问题,提出了基于分层结构的稳定性控制器。首先,在上层控制器中利用参考模型计算理想车辆运动状态,采用LQR控制器计算车辆需要的附加横摆力矩,并根据车辆的稳定性状态进行变权重的设计。其次,为了使车辆能获得尽可能大的地面附着力,提出模糊控制器对每个车轮的滑移/滑转率进行控制。在下层控制器中,根据车辆的稳定性状态对后轮轮毂电机的驱动力矩进行分配。最后,通过VCU在环试验对控制器的有效性进行了验证。结果表明:本文提出的稳定性控制器在车辆处于稳定域内时能计算出附加横摆力矩,控制车辆的横摆角速度,迅速跟随理想值,并抑制质心侧偏角的增大;当车辆处于失稳状态时,能控制车辆迅速恢复稳定,抑制车辆的侧滑。在整个控制过程中,车轮的滑移/滑转率始终保持在最佳滑移/滑转率附近,保证车辆获得较大的附着力。

摘要：针对由多个细胞星构成的组合卫星的姿态控制问题,提出了一种包含控制力矩计算层与冗余力矩分配层的双层姿态控制方法。将细胞星间的冗余力矩分配问题转化为群体博弈的策略选择问题,综合考虑能量消耗、飞轮输出力矩裕度和飞轮角动量裕度设计收益函数,以力矩分配系数作为群体质量,以细胞星作为策略建立群体博弈模型。考虑群体演化中模仿和比较形成的不同演化策略,分别采用Smith动力学以及复制器动力学修订协议求解博弈的Nash均衡解,并利用有限制策略的群体博弈理论形成分布式冗余力矩分配方式,得到各个细胞星的控制策略。最后通过仿真实验验证了此分配方式的有效性。

摘要：针对气动力矩严重影响低轨纳卫星姿态控制效果的问题,创新性地提出了利用质量矩技术将气动干扰转化为控制力矩的解决方法.由于气动力矩矢量垂直于大气来流速度方向,因而采用质量矩与磁力矩相结合的方式三轴全驱动控制卫星姿态,从而避免系统欠驱动.建立双执行机构控制方式的姿态动力学模型,并根据各干扰项的影响简化了控制方程.针对气动力不确定、星体参数误差、未知环境影响等复杂干扰,设计了针对理想控制力矩基于干扰观测器的滑模控制器.为减小滑块附加干扰力矩,研究了理想控制力矩的最优分配策略.最后,为双执行机构搭建了半物理仿真平台,结果表明:姿态机动过程中,与滑块加速度相关的附加惯性力矩远大于其他干扰项,最优力矩分配策略能够大幅减小快时变的附加干扰,优化效果明显;姿态保持过程中,干扰观测器能有效观测系统慢时变干扰,提高滑模控制律的姿态控制精度,姿态角收敛误差小于±0.1°.最终验证了在低轨纳卫星上利用质量矩技术控制姿态的可行性.

摘要：制动能量回收系统能够将动能转化为电能存储到电池中,从而有效提高电动汽车的续驶里程,然而频繁的制动会引起电池的频繁充电.电池寿命与其工作的外部环境有直接关系,如充放电倍率,电池剩余电量及工作温度.单纯的制动能量回收并没有考虑回馈制动的时间点,时间长度和制动强度给电池寿命带来的影响,而这些都是影响电池老化的不可忽略的因素.电动汽车制动过程具有电机制动和液压制动两种制动模式,本文针对制动工况,对四轮轮毂电动汽车建立了制动模式下的能耗模型和电池寿命模型,设计了电机/液压制动模式协调优化控制器,旨在同时兼顾电动汽车的能量回收与电池寿命的损耗.基于AMESim/Simulink联合仿真平台对制动能量回收给电池寿命带来的影响进行了仿真分析,并对所提出的控制策略进行了仿真验证,与未考虑电池寿命的策略进行了对比,最后对不同的初始电池荷电状态和不同的制动强度对优化的影响进行了分析.

摘要：双电机双丝杠驱动的机床进给系统可以提高驱动刚度,但丝杠传动不可避免地带来传动间隙,导致进给跟踪精度降低。针对丝杠传动间隙问题,建立了驱动系统的数学模型,设计双电机力矩分配策略为:在远离期望目标时,两个电动机共同驱动,在接近目标时,一个电动机作为驱动电机,提供驱动力矩,另外一个电动机作为消隙电机提供消隙力矩,实现消隙功能。采用速度差反馈控制方法实现双电机速度同步,消除在相同力矩给定情况下,由于电机特性差异引起的转速同步误差。仿真和实验结果表明所提出的方法能够有效地实现双电机双丝杠驱动机床进给系统的消隙控制。

摘要：以分布式驱动汽车为研究对象,针对多目标协同的自适应巡航问题,应用非线性可变车头时距模型,对坡道、弯道工况设计了间距补偿策略,提高实际车间距离信号的准确性;综合考虑车辆行驶安全性,舒适性,节能性,设计了基于模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法、分层控制的自适应巡航控制(Adaptive cruise control,ACC)系统。基于变步长离散化的方法改进ACC系统多目标协同上层控制算法,在保证较长预测时域的基础上提高系统的精确性和实时性。下层控制器中建立逆驱动系统模型、逆制动系统模型,制动/驱动切换逻辑,以车辆整体驱动效率最优为目标设计了期望力矩分配策略。在CarSim/Simulink搭建仿真环境验证了所设计策略的有效性。

摘要：在液压支架设计中，顶梁偏载、掩护梁受扭转时，需要对掩护梁和前、后连杆进行扭转强度计算。作者把掩护梁和前、后连杆一起考虑，引出掩护梁和前、后连杆组成的虚拟系统。根据求解静不定问题的一般方法，利用卡氏定理建立变形协调关系，求得了前、后连杆力矩分配的一般公式。