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金字塔构型变速控制力矩陀螺的操纵律和参数优化设计
Optimization Design of Steering Law and Parameters for Variable-Speed Control Moment Gyroscopes with Pyramid Configuration
摘 要
Abstract
目 录
Contents
第1 章 绪 论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 研究现状及分析
1.2.1 SGCMG 簇构型与奇异
1.2.2 VSCMG 簇构型与奇异
1.2.3 VSCMG 簇的操纵律
1.2.4 VSCMG 簇参数设计方法
1.2.5 VSCMG 簇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 VSCMG 簇角动量交换特性及其约束分析
2.1 引言
2.2 金字塔构型SGCMG 簇系统及其奇异特性
2.2.1 金字塔构型SGCMG 簇系统
2.2.2 SGCMG 簇奇异及奇异面描述
2.2.3 SGCMG 簇奇异特性分析
2.3 飞轮调速约束下VSCMG 簇角动量包络特性分析
2.3.1 金字塔构型VSCMG 簇系统
2.3.2 飞轮调速约束下的角动量包络
2.3.3 角动量包络特性分析
2.4 VSCMG 簇的AC 任务的奇异及角动量的约束分析
2.4.1 AC 任务下VSCMG 簇奇异分析
2.4.2 AC 任务下奇异可逃避性分析
2.4.3 AC 任务下的角动量约束分析
2.5 VSCMG 簇的IPAC 任务的奇异及角动量约束分析
2.5.1 VSCMG 簇的IPACS 奇异分析
2.5.2 IPACS 奇异可逃避性分析
2.5.3 IPAC 任务下角动量约束分析
2.6 本章小结
第3 章 AC 与IPAC 任务下VSCMG 簇操纵律及飞轮需用力矩分析
3.1 引言
3.2 AC 与IPAC 任务下VSCMG 簇典型操纵律
3.2.1 加权伪逆操纵律
3.2.2 添加零运动的加权伪逆操纵律
3.2.3 增加轮速均衡能力的操纵律
3.3 VSCMG 簇典型工况分析
3.3.1 力矩输出方式的选择
3.3.2 初始框架角位置的选择
3.4 VSCMG 簇典型工况下的飞轮需用力矩分析
3.4.1 VSCMG 簇典型工况下操纵律的约束分析
3.4.2 加权伪逆操纵律分配的飞轮需用力矩分析
3.4.3 添加零运动加权伪逆操纵律分配的飞轮需用力矩分析
3.4.4 增加轮速均衡能力操纵律分配的飞轮需用力矩分析
3.5 VSCMG 簇运行的仿真验证
3.5.1 AC 任务下典型操纵律及飞轮需用力矩的仿真验证
3.5.2 IPAC 任务下典型操纵律及飞轮需用力矩的仿真验证
3.6 本章小结
第4 章 AC 任务下VSCMG 簇操纵律与参数优化设计
4.1 引言
4.2 AC 任务下基于分时轮速均衡的改进操纵律
4.2.1 不遭遇奇异的期望轮速均衡
4.2.2 基于分时轮速均衡的改进加权伪逆操纵律
4.2.3 改进加权伪逆操纵律规避奇异的约束分析
4.3 AC 任务下VSCMG 簇参数优化设计
4.3.1 整机功率最小的参数优化设计问题描述
4.3.2 AC 任务下参数优化问题求解
4.3.3 参数设计结果及可交换角动量空间尺寸分析
4.4 仿真验证与对比分析
4.4.1 改进加权伪逆操纵律的仿真验证
4.4.2 所设计VSCMG 簇AC 任务仿真分析
4.4.3 SGCMG 簇与VSCMG 簇参数设计结果的对比分析
4.5 本章小结
第5 章 IPAC 任务下VSCMG 簇操纵律与参数优化设计
5.1 引言
5.2 IPAC 任务下基于整机功率优化分配的操纵律设计
5.2.1 VSCMG 簇可交换角动量的约束分析
5.2.2 飞轮加速度与框架角速度的期望分配结果设计
5.2.3 飞轮功率需求最小的操纵律设计
5.2.4 飞轮功率最小的操纵律规避IPACS 奇异的约束分析
5.3 基于多目标优化的IPAC 任务下VSCMG 簇参数优化设计
5.3.1 扩展可交换角动量空间的参数优化设计问题描述
5.3.2 基于多目标优化的参数优化问题求解
5.3.3 参数设计结果及可交换角动量空间尺寸分析
5.4 仿真验证与对比分析
5.4.1 飞轮功率需求最小操纵律的仿真分析
5.4.2 所设计VSCMG 簇IPAC 任务仿真分析
5.4.3 不同VSCMG 簇参数设计结果的对比分析
5.5 本章小结
第6 章 AC 任务与IPAC 任务下VSCMG 簇参数设计结果对比分析
6.1 引言
6.2 AC 任务下设计的VSCMG 簇执行IPAC 任务的特性分析
6.2.1 可交换角动量空间的尺寸对比及特性分析
6.2.2 AC 任务下VSCMG 簇系统性能分析
6.2.3 VSCMG 簇系统性能对比分析
6.3 IPAC 任务下设计的VSCMG 簇执行AC 任务的特性分析
6.3.1 可交换角动量空间的尺寸对比及特性分析
6.3.2 IPAC 任务下VSCMG 簇系统性能分析
6.3.3 VSCMG 簇系统性能对比分析
6.4 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它成果
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限
致 谢
个人简历
