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多孔玻璃微锥阵列超快激光加工工艺研究（特邀）

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中国激光 2024年第4期 342-351页

作者：陆子杰罗国虎王岱荪张开朱康武胡永祥上海交通大学机械与动力工程学院上海航天控制技术研究所

采用脉宽为8 ps的超快激光器，结合高速相机原位观测，研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明：在超快激光作用下，多孔玻璃材料出现剥离去除现象，加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅，材料去除效... 详细信息

采用脉宽为8 ps的超快激光器，结合高速相机原位观测，研究了超快激光作用G5级多孔玻璃过程中的材料去除行为。研究结果表明：在超快激光作用下，多孔玻璃材料出现剥离去除现象，加工过程中有大量粒径为几十微米的颗粒飞溅，材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍。分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响，实现了高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工，平均锥顶尺寸达到20μm。组装后的电喷雾推力器能够在3 kV电压下获得单个发射极90μN的推力。

关键词：激光技术多孔玻璃超快激光微锥阵列电喷雾发射极

A study of pulsed high voltage driven hollow-cathode electron beam sources through synchronous optical trigger

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Plasma Science and Technology 2024年第5期26卷 82-90页

作者：霍卫杰贺伟国韩罗峰朱康武王锋 Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute Shanghai 201109People’s Republic of China School of Mechatronic Engineering and Automation Shanghai UniversityShanghai 200444People’s Republic of China School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences Hangzhou Institute for Advanced StudyUniversity of Chinese Academy of SciencesHangzhou 310024People’s Republic of China Key Laboratory of Gravitational Wave Precision Measurement of Zhejiang Province Taiji Laboratory for Gravitational Wave UniverseHangzhou 310024People’s Republic of China Shanghai Aerospace Control Technology Institute Shanghai 201109People’s Republic of China

In this study,a pulsed,high voltage driven hollow-cathode electron beam sources through an optical trigger is designed with characteristics of simple structure,low cost,and easy *** validate the new design,the characteristics of hollow-cathode discharge and electron beam characterization under pulsed high voltage drive are studied experimentally and discussed by discharge characteristics and analyses of waveform details,*** validation experiments indicate that the pulsed high voltage supply significantly improves the frequency and stability of the discharge,which provides a new solution for the realization of a high-frequency,high-energy electron beam *** peak current amplitude in the high-energy electron beam increases from 6.2 A to 79.6 A,which indicates the pulsed power mode significantly improves the electron beam ***,increasing the capacitance significantly affects the highcurrent,lower-energy electron beam more than the high-energy electron beam.

关键词： hollow-cathode nanosecond pulsed electron beam sources optical trigger pulsed high voltage supply beam current distribution

Preliminary study of the electrospray DPE peculiarities from the liquid surface in the presence of the CSWs

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Plasma Science and Technology 2024年第5期26卷 110-120页

作者：贺伟国霍卫杰韩罗峰朱康武王锋王泽坤 School of Mechatronic Engineering and Automation Shanghai UniversityShanghai 200444People’s Republic of China Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute Shanghai 201109People’s Republic of China Shanghai Aerospace Control Technology Institute Shanghai 201109People’s Republic of China

The Ultrasonic Electric Propulsion(UEP)system is a cutting-edge propulsion technology that is mostly used on platforms for small satellites(less than 10 kg).The characteristics of droplet partial emissions(DPEs)in the UEP system are investigated using a high-speed imaging technique(an ultra-high speed camera(NAC HX-6)and a long-distance microscope)in this *** experiments demonstrate that there are a few partial emission modes,including left-side emission,double-side emission,and right-side emission,that are present in the droplet emission process of the UEP *** modes are primarily caused by the partial formation of capillary standing waves(CSWs)on the emission surface of the ultrasonic *** emission rate for single-and double-sided emissions varies at different times,indicating that there are different CSWs engaged in droplet emission due to variations in the liquid film thickness and charge state of the liquid ***,as the droplets emit continuously,a raised area on the emission surface appears,with several droplets emitting there as a result of charge ***,photos of the CSWs with emitting droplets are obtained,which highlights the CSWs'distinctive wave morphology.

关键词： ultrasonic electric propulsion system microsatellite high-speed imaging technique droplet partial emissions electric field

作业型遥控水下运载器的多变量backstepping鲁棒控制

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控制理论与应用 2011年第10期28卷 1441-1446页

作者：朱康武顾临怡浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027

针对作业型遥控水下运载器(ROV)存在复杂外干扰、参数不确定性以及强非线性耦合的特性,提出了作业型ROV的多变量backstepping控制方法.使用Lyapunov稳定性分析方法,证明了当存在系统参数不确定性和未知常值外干扰的情况时,系统的局部渐... 详细信息

针对作业型遥控水下运载器(ROV)存在复杂外干扰、参数不确定性以及强非线性耦合的特性,提出了作业型ROV的多变量backstepping控制方法.使用Lyapunov稳定性分析方法,证明了当存在系统参数不确定性和未知常值外干扰的情况时,系统的局部渐近稳定性,以及跟踪误差的局部渐近收敛性.针对作业型ROV在动力定位时的特点,得到了系统动力定位时的四自由度简化模型.仿真结果表明,所提出的多变量backstepping鲁棒控制器具有比常规PID控制器更好的控制品质和鲁捧性能.

关键词： backstepping控制多变量控制鲁棒控制动力定位作业型遥控水下运载器

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多孔玻璃微锥阵列超快激光加工工艺研究

中国激光 2023年

作者：陆子杰罗国虎王岱荪张开朱康武胡永祥上海航天控制技术研究所上海交通大学机械与动力工程学院

电喷雾推力器采用多孔玻璃微锥阵列作为发射极，具有高比冲、结构简单、耐电蚀的优势。多孔玻璃微锥阵列不导电、脆性高，超快激光是潜在的有效加工途径。采用脉宽8ps的超快激光器，结合高速相机原位观测，研究G5级多孔玻璃的超快激光... 详细信息

电喷雾推力器采用多孔玻璃微锥阵列作为发射极，具有高比冲、结构简单、耐电蚀的优势。多孔玻璃微锥阵列不导电、脆性高，超快激光是潜在的有效加工途径。采用脉宽8ps的超快激光器，结合高速相机原位观测，研究G5级多孔玻璃的超快激光作用材料去除行为。研究结果表明：超快激光作用下，多孔玻璃材料具有剥离去除特性，加工过程中有大量粒径几十微米的颗粒飞溅，材料去除效率约为K9玻璃的16.2倍；分析了扫描策略和加工余量对多孔玻璃微锥阵列形貌特征的影响，实现高一致性和大锥顶锐度微锥阵列加工，平均锥顶尺寸达到20μm。组装后的电喷雾推力器能够在3kV电压下获得单个发射极90μN的推力。

关键词：多孔玻璃超快激光微锥阵列电喷雾发射极(160.2750 140.7090 140.3390)

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水下运载器多变量鲁棒输出反馈控制方法

浙江大学学报（工学版） 2012年第8期46卷 1397-1406页

作者：朱康武顾临怡马新军胥本涛浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapuno... 详细信息

针对存在较大参数不确定性和仅具有位置、姿态测量的水下运载器的六自由度位姿控制难题,提出一种基于自适应平滑增益滑模观测器和多变量积分Backstepping控制器的非线性控制方法.解决水下运载器的鲁棒输出反馈控制问题,使用基于Lyapunov稳定性理论的设计方法保证观测器-控制器系统的稳定性.设计的自适应平滑增益滑模观测器,克服常规滑模观测器中所存在的高频颤振现象,从而获得较平滑的速度估计值.当存在模型不确定性和有界未知干扰时,可以保证速度估计误差以指数速率收敛至较小的球域内.设计的多变量积分Backstepping控制器,可以保证系统的跟踪误差同样收敛至较小的球域内.以浙江大学正在研制的海王号ROV六自由度控制为研究对象,使用所提出的控制方法与传统PID控制器进行对比仿真研究.仿真结果表明,当存在较大参数不确定性、较强未知外干扰和测量噪声时,所提出的控制方法具有较强的鲁棒性能,可以很好地跟踪参考轨迹,获得较好的动态性能和稳态控制精度.性能明显优于常规PID控制器,并且解决了PID控制器所存在的转艏角设定值不能大于90°的问题.

关键词：水下运载器动力定位输出反馈控制滑模观测器 Backstepping控制

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可压缩静压支撑抗偏载动态特性分析与优化

同济大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 401-407页

作者：陆亮陶陶訚耀保朱康武同济大学机械与能源工程学院上海201804 上海航天控制技术研究所上海201109 上海伺服系统工程技术研究中心上海201109

火箭推力矢量控制系统采用静压支撑技术获得抗偏载、低摩擦等优异性能,但极高温度和大温差工作环境形成支撑结构局部介质的高含气量强可压缩流动,导致活塞杆振荡超调,过大偏心距导致油膜承载失效.在进行推力系统矢量分析基础上,获得静... 详细信息

火箭推力矢量控制系统采用静压支撑技术获得抗偏载、低摩擦等优异性能,但极高温度和大温差工作环境形成支撑结构局部介质的高含气量强可压缩流动,导致活塞杆振荡超调,过大偏心距导致油膜承载失效.在进行推力系统矢量分析基础上,获得静压支撑作动的边界条件与介质参数,基于油缸动力学建模与局部线性化求解,获得了静压支撑动态特性的一般规律.研究表明,增加供油压力可提升支撑能力,但易导致响应超调;采用合理的油腔深度可在保持承载力基础上避免超调的发生;进一步将油腔结构改为锥形,可在保持支撑能力和避免超调前提下进一步减少泄漏损失.

关键词：火箭推力矢量系统静压支撑强可压缩动态特性结构优化

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壁孔回中式液压作动器机理与应用研究

机械工程学报 2018年第10期54卷 225-232页

作者：朱康武房成纪宝亮傅俊勇上海航天控制技术研究所

针对新一代运载火箭推力矢量控制系统在故障后需要紧急回中的实际问题和困难,提出一种基于液阻网络原理的新型壁孔回中式液压作动器。该作动器无需控制系统控制,也无需辅助作动器提供外力即可实现作动器的自动回中。完整给出壁孔回中式... 详细信息

针对新一代运载火箭推力矢量控制系统在故障后需要紧急回中的实际问题和困难,提出一种基于液阻网络原理的新型壁孔回中式液压作动器。该作动器无需控制系统控制,也无需辅助作动器提供外力即可实现作动器的自动回中。完整给出壁孔回中式液压作动器的设计原理和设计方法。使用液阻网络原理,对其工作机理进行分析,获得了系统的压力增益和负载刚度等关键特性的解析解。建立作动器的仿真模型,并开展对比仿真研究。研制原理样机,通过优化设计解决了回中孔对活塞密封圈造成损坏的问题。通过对比试验研究,验证了多孔型和长方型两种壁孔的实际回中效果。试验结果表明,两种形式的壁孔均可实现作动器的自动回中。并且回中精度高,运动稳定,在零位附近没有出现振荡现象。仿真和试验结果均表明:回中孔面积越大,回中速度越快;负载越大,回中速度越慢,离开中位的偏移量增大。通过对工作50 h后的作动器进行分解,证明回中孔确实会对密封圈造成一些微小的损坏,但通过使用本文所提出的优化设计方法,可以大大降低甚至消除回中孔对密封件的损坏,从而满足作动器的寿命要求。

关键词：壁孔回中液阻网络液压作动器液压缸伺服机构

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水下运载器非奇异快速终端滑模控制

浙江大学学报（工学版） 2014年第9期48卷 1541-1551页

作者：王尧尧顾临怡高明贾现军朱康武浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室浙江杭州310027 上海航天控制技术研究所上海200233

针对传统基于线性滑模面的滑模控制方法收敛速度慢、易于颤振的难题,提出一种新型多变量非奇异快速终端滑模控制方法.利用Lyapunov稳定性理论对该方法进行理论分析,结果表明:系统位置跟踪误差和速度跟踪误差将在有限时间内收敛到小球域... 详细信息

针对传统基于线性滑模面的滑模控制方法收敛速度慢、易于颤振的难题,提出一种新型多变量非奇异快速终端滑模控制方法.利用Lyapunov稳定性理论对该方法进行理论分析,结果表明:系统位置跟踪误差和速度跟踪误差将在有限时间内收敛到小球域内,并且小于相同参数条件下传统基于线性滑模面的滑模控制方法.以正在开发的北极星号遥控水下运载器的四自由度控制为研究对象,将该方法和基于指数趋近律的传统滑模控制方法进行仿真对比,结果表明:当存在较强未知外干扰和较大参数不确定性以及测量噪声时,该方法相对传统滑模控制方法可以获得更快的动态响应速度、更高的稳态控制精度和更平滑的控制输入.

关键词：水下运载器动力定位滑模控制非奇异快速终端滑模控制多变量控制