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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

力学学报 2024年第7期56卷 2091-2102页

作者：王培栋王天舒清华大学航天航空学院北京100084

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 详细信息

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

关键词：多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

适用于大攻角与大舵偏角的刚柔耦合飞行动力学线性化模型

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1547-1554页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模... 详细信息

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模型的方程系数。给出的舵面摆动惯性力与力矩的线性化表达式,精确描述了攻角与舵偏角的扰动对摆动惯性力与力矩的影响。通过在大攻角与大舵偏角条件下将该文推导的线性化模型、传统线性化模型与原始的非线性模型的仿真结果进行对比,验证了所提出的模型具有更高的仿真精度。该文指出了传统模型将攻角和操纵机构摆角视为小量可能导致较大误差,为飞行器制导与控制系统设计提供了高精度的线性化模型。

关键词：飞行动力学线性化大攻角大舵偏角高精度小扰动法

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苏里格致密气藏纳米增效剂的研制与应用

石油化工应用 2024年第5期43卷 38-42页

作者：苑秀发中国石油长城钻探压裂公司辽宁盘锦124010

苏里格致密砂岩气藏属于低孔低渗储层,孔喉细小、排驱压力高、亲水性强,常规压裂液返排困难,水锁损害问题严重、气井产量受到极大影响。针对该类气藏储层地质特征,研制了一种“粒径小、性能强、低伤害、易携带”的纳米增效剂,通过进入... 详细信息

苏里格致密砂岩气藏属于低孔低渗储层,孔喉细小、排驱压力高、亲水性强,常规压裂液返排困难,水锁损害问题严重、气井产量受到极大影响。针对该类气藏储层地质特征,研制了一种“粒径小、性能强、低伤害、易携带”的纳米增效剂,通过进入微纳米孔道深部改善渗透率、降低界面张力和改变润湿性等机理提高气藏开发效果。现场试验过程中进一步优化压裂方法,首先是环空加砂注入,降低压裂液摩阻,增大压裂液的注入速度;其次在前置液阶段及携砂液前期差异化添加纳米增效剂,降低深部储层水锁、改善远井微裂缝等低孔喉区域渗流通道,增强远井区域的产能贡献率。结果表明,纳米增效压裂技术降低了液氮伴注比、改善了返排效果、缩短了建井周期、提高了单井产量。该技术的成功应用对致密气藏水力压裂具有积极的指导和借鉴意义,应用前景广阔。

关键词：致密气藏苏里格气田纳米增效水力压裂

基于GeoGebra软件的信息技术与物理学科的教学融合——以“分压式电路滑动变阻器的选择”为例

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云南教育（中学教师） 2024年第3期 37-40页

作者：杨秀发冉美昆明市第十四中学昆明市第二十四中学

国务院2017年颁布《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出将在全国范围内大力推进信息技术与学科教学深度融合。《普通高中物理课程标准》(2017年版2020年修订)在课程基本理念中指出:要通过多样化的教学方式,利用现代信息技术,引... 详细信息

国务院2017年颁布《国家教育事业发展“十三五”规划》明确提出将在全国范围内大力推进信息技术与学科教学深度融合。《普通高中物理课程标准》(2017年版2020年修订)在课程基本理念中指出:要通过多样化的教学方式,利用现代信息技术,引导学生理解物理学的本质,增强科学探究能力和解决实际问题的能力;提高物理教学水平,发展学生物理学科核心素养,离不开信息技术与物理学科的融合,要设计各种学习活动让学生利用信息技术提升物理学习能力。

关键词：课程基本理念滑动变阻器物理学科信息技术教育事业发展分压式电路教学融合物理教学

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册亨县聚焦问题短板推动安全监管

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