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空间系绳系统的动力学建模与轨迹跟踪控制

应用力学学报 2014年第6期31卷 895-899,995页

作者：王长青张马林李爱军扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学西安710072 萨马拉国立航空航天大学萨马拉443082

针对绳系子星远距离释放的情况,考虑展开控制机构特性、系绳弹性和质量,基于牛顿力学分析方法建立了空间系绳系统在地心惯性坐标系下的动力学方程。基于此简化模型,运用改进的标称张力控制律,优化得到系绳展开的标称轨迹;为了实现对标... 详细信息

针对绳系子星远距离释放的情况,考虑展开控制机构特性、系绳弹性和质量,基于牛顿力学分析方法建立了空间系绳系统在地心惯性坐标系下的动力学方程。基于此简化模型,运用改进的标称张力控制律,优化得到系绳展开的标称轨迹;为了实现对标称轨迹的跟踪,基于考虑控制机构力限制的非典型最优准则,设计了比例微分控制器来调节张力控制量;采用文中修正控制律对空间系绳系统远距离展开过程作了数值仿真,并且依据仿真曲线分析了系绳横纵向振动特性及子星运动规律。结果表明,本文的简化模型有效地反映了空间系绳系统展开的动力学特性,且在系统实际展开过程中实现了对标称轨迹的跟踪。这为今后远距离系绳展开与控制提供了理论参考。

关键词：空间系绳系统标称轨迹轨迹跟踪控制惯性坐标系

空间双体系绳系统展开阶段末端星姿态动力学分析

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国防科技大学学报 2020年第2期42卷 98-106页

作者：陈书敏王长青扎伯罗特诺夫.尤里李爱军西北工业大学自动化学院陕西西安710129 中俄国际空间系绳系统研究中心陕西西安710129 萨马拉国家研究型大学空间与火箭技术学院俄罗斯萨马拉443082

为了研究空间系绳系统展开过程中末端星的姿态运动,采用第二类拉格朗日方程建立系统展开及末端星角运动的数学模型,分析展开阶段末端星的姿态动力学特性。建模时将系绳末端连接的母星与子星视为尺寸不可忽略的刚体,且母星质量远大于子... 详细信息

为了研究空间系绳系统展开过程中末端星的姿态运动,采用第二类拉格朗日方程建立系统展开及末端星角运动的数学模型,分析展开阶段末端星的姿态动力学特性。建模时将系绳末端连接的母星与子星视为尺寸不可忽略的刚体,且母星质量远大于子星质量,系绳视为有质量的刚性杆。利用该数学模型可以分析系绳系统的展开过程,研究影响末端星姿态运动的主要因素,包括姿态角初始扰动以及末端星动/静不对称性。仿真结果表明,系绳展开时末端星姿态角初始扰动及动静不对称性可能会导致姿态角失稳,出现系绳缠绕星体的情况。仿真结果可以为展开阶段末端星姿态控制提供参考。

关键词：空间系绳系统展开过程第二类拉格朗日方程末端星姿态动态及静态不对称性

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空间系绳系统展开的滑模变结构控制

控制理论与应用 2016年第1期33卷 70-76页

作者：王长青韦汉林李爱军扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学自动化学院陕西西安710072 萨马拉国立航空航天大学俄罗斯萨马拉443086

为了增强空间系绳系统展开过程的抗干扰性,本文提出了空间系绳系统展开运动轨迹跟踪的滑模变结构控制方法.考虑大气摄动和无模型摄动建立了空间系绳系统展开运动动力学模型.基于遗传算法,针对两阶段展开方式,采用最优振荡阻尼张力控制... 详细信息

为了增强空间系绳系统展开过程的抗干扰性,本文提出了空间系绳系统展开运动轨迹跟踪的滑模变结构控制方法.考虑大气摄动和无模型摄动建立了空间系绳系统展开运动动力学模型.基于遗传算法,针对两阶段展开方式,采用最优振荡阻尼张力控制律和等分时张力控制律设计了展开运动标称轨迹.为了实现轨迹的鲁棒跟踪,采用考虑展开长度的等效控制和连续函数幂次趋近律切换控制设计了滑模变结构控制器.仿真结果表明,所提出的控制方法有效增强了空间系绳系统展开运动的动态性能及鲁棒性.

关键词：空间系绳系统展开运动动力学模型标称轨迹轨迹跟踪滑模控制

基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制

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航天控制 2014年第2期32卷 73-77页

作者：李超王长青李爱军扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学自动化学院国际空间系绳系统研究中心西安710072 萨马拉国立航空航天大学

首先基于哑铃模型建立空间系绳系统的数学模型,然后对标准系数法进行了介绍,在此基础上提出了基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制算法,最后结合仿真实例对空间系绳系统的状态保持稳定控制进行了分析,并与线性最优二次型设计... 详细信息

首先基于哑铃模型建立空间系绳系统的数学模型,然后对标准系数法进行了介绍,在此基础上提出了基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制算法,最后结合仿真实例对空间系绳系统的状态保持稳定控制进行了分析,并与线性最优二次型设计方法进行了比较,同时还对系统的鲁棒性进行了研究。结果表明使用标准系数法设计的控制系统不仅能够达到控制要求,而且设计简单,所得出的控制系统具有良好的鲁棒性。

关键词：标准系数法空间系绳系统哑铃模型状态保持稳定控制

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空间系绳系统展开控制律参数仿真分析

控制工程 2016年第4期23卷 458-462页

作者：王长青王鑫李爱军扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学中俄国际空间系绳系统研究中心西安710129 萨马拉国立航空航天大学萨马拉443082

针对空间系绳系统在太空展开轨迹的控制律动态参数进行了研究。利用拉格朗日方程建立考虑系绳质量的系绳系统数学模型,采用带附加参数的修正张力控制律研究系绳系统的展开。主要对张力控制律的动态参数进行了优化设计,分析了动态参数对... 详细信息

针对空间系绳系统在太空展开轨迹的控制律动态参数进行了研究。利用拉格朗日方程建立考虑系绳质量的系绳系统数学模型,采用带附加参数的修正张力控制律研究系绳系统的展开。主要对张力控制律的动态参数进行了优化设计,分析了动态参数对系绳系统展开过程中长度、速度、轨迹的影响,并对最优动态参数下的控制律进行适用性仿真分析。结果表明,动态参数的优化能有效改善空间系绳系统展开轨迹和速度,且优化出的动态参数,在一定长度范围内,对空间系绳系统物理展开试验有实际工程运用价值。

关键词：系绳系统动力学标称控制律动态参数

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空间系绳展开过程的平滑张力控制策略

计算机仿真 2014年第3期31卷 83-86页

作者：康俊杰王伟王长青扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学自动化学院陕西西安710072 萨马拉国立航空航天大学

针对空间系绳系统在太空的展开性能优化问题,通过对已有的简单张力控制律进行改进,提出了一种基于双曲正切函数的平滑张力控制算法。新算法在分两阶段展开系绳的方案下,通过分段控制律,在张力跳变时刻进行平滑切换,解决了系绳在展开过... 详细信息

针对空间系绳系统在太空的展开性能优化问题,通过对已有的简单张力控制律进行改进,提出了一种基于双曲正切函数的平滑张力控制算法。新算法在分两阶段展开系绳的方案下,通过分段控制律,在张力跳变时刻进行平滑切换,解决了系绳在展开过程中可能发生的抖动问题,保证了系绳系统的安全,实现了系绳的平稳展开。在简化的数学模型下,不考虑系绳的质量和面外运动,通过在3种不同的切换策略下的仿真对比,证实了改进算法的有效性。

关键词：空间系绳系统张力控制双曲正切函数

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空间系绳系统平衡位置建模与仿真分析

计算机仿真 2014年第2期31卷 160-164页

作者：董哲李爱军王长青扎伯罗特诺夫.尤里西北工业大学自动化学院陕西西安710072 俄罗斯萨马拉国立航空航天大学

研究空间系绳系统控制平衡问题,针对系绳质量,形变,大气阻力摄动等因素分别对系绳和子星平衡条件进行了分析,并分别建立了系绳与子星的平衡方程。为了精确计算出空间系绳系统在轨平衡位置以及分析相关参数对系统平衡位置的影响,利用经... 详细信息

研究空间系绳系统控制平衡问题,针对系绳质量,形变,大气阻力摄动等因素分别对系绳和子星平衡条件进行了分析,并分别建立了系绳与子星的平衡方程。为了精确计算出空间系绳系统在轨平衡位置以及分析相关参数对系统平衡位置的影响,利用经典四阶龙格库塔法解算系绳和子星的平衡方程得到系绳系统的平衡位置。在仿真分析中,分别针对系绳释放长度一定子星质量变化以及子星质量一定释放系绳长度变化两种情况下系统平衡位置以及系绳张力变化趋势进行了分析和对比。仿真结果对于系绳系统在未来空间应用时系统相关参数的选择提供一定参考。

关键词：大气阻力空间系绳系统平衡位置

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基于矩阵分解的空间系绳系统不完全反馈控制

北京航空航天大学学报 2019年第5期45卷 902-911页

作者：王长青付立春扎波罗特诺夫.尤里李爱军西北工业大学自动化学院西安710072 西北工业大学中俄国际空间系绳系统研究中心西安710072 俄罗斯萨马拉国家研究型大学萨马拉443086

针对利用空间系绳系统(STS)进行面内捕获过程中系绳展开后状态保持阶段及捕获完成后系统面内运动抑制等问题,在面内角和面内角速率信号丢失情况下,基于矩阵分解采用不完全状态反馈控制方法,设计出能够抑制系绳展开完成后所出现的非标称... 详细信息

针对利用空间系绳系统(STS)进行面内捕获过程中系绳展开后状态保持阶段及捕获完成后系统面内运动抑制等问题,在面内角和面内角速率信号丢失情况下,基于矩阵分解采用不完全状态反馈控制方法,设计出能够抑制系绳展开完成后所出现的非标称行为、捕获后面内摆动的张力控制律,进而使系统回稳。将所设计的控制律与线性二次调节器(LQR)+降维观测器方法对比,在参数不确定的条件下检验该控制律的控制效果。仿真结果表明,所设计的控制律在超调量和调节时间上优于LQR+降维观测器方法,能够有效控制系绳的展开误差及捕获过程所带来的面内扰动。所设计的控制律结构简单,控制效果良好,且设计过程无需参数调整。

关键词：空间系绳系统(STS) 捕获矩阵分解不完全反馈稳定

中国水电建設降低造价的几个主要問題——苏联水电专家尤里諾夫、塔拉洛夫在全国水利电力会議上的发言

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中国水利 1959年第4期 25-32页

作者：尤里諾夫塔拉洛夫

首先应該指出的是:不能把水电站只看成是电网內的备用容量,只負担火电站的尖峰負荷;水电站完全有权被看做是电力工业的主要的生产电力的企业。在一些国家,几乎全部的用电是由水电站来滿足的: 加拿大水电占总发电量的96％日本水电占总发... 详细信息

首先应該指出的是:不能把水电站只看成是电网內的备用容量,只負担火电站的尖峰負荷;水电站完全有权被看做是电力工业的主要的生产电力的企业。在一些国家,几乎全部的用电是由水电站来滿足的: 加拿大水电占总发电量的96％日本水电占总发电量的74％意大利水电占总发电量的77％瑞典水电占总发电量的88％挪威水电占总发电量的99％

关键词：水电工期总发电量水利电力降低造价中华人民共和国苏联苏维埃社会主义共和国联盟塔拉专家洛夫尤里