文档介绍：摘要程及复杂的非线性动力学方程。同时利用哟ザ山⒘饲蛞坏蕴遄不式和隐式两个方面给出了改进措施,得出:使用精细积分法可以给出某些微分方性撞击系统的控制模型。两种控制方法的要点是求解矩阵黎卡提方程,所以还重点讨论了基于结构力学与最优控制模拟关系的黎卡提方程崩嗑杆惴āJ阵黎卡提方程的精确解诩扑慊行Ьǘ确段。精细积分法,控制,本文针对柔性撞击系统的建模、数值模拟、控制及精细积分理论在其中的应对于柔性撞击系统的建模问题,分别采用有限元思想和模态法建立了作回转运动的柔性梁动力学模型,然后又分别利用约束方程和哟ザ筛隽似与固定斜面发生接触的撞击模型,指出它们的动力学方程分别为微分/代数混合方模型,其方程为含积分项的非线性动力学方程。运用指数矩阵的崩嗨惴ǎ乖炝宋⒎址匠痰木富炙惴ǎ⒎治隽思扑精度。将之应用于刚性方程及非线性方程的求解中,并对非线性方程的求解从显对于数值模拟问题,针对不同的动力学模型,分别利用精细约修正法及状态方程的精缅积分法对系统进行了数值模拟,得到了满意的数值对于控制问题,建立了简化柔性梁与固定斜面发生撞击时的动力学控制方程,并利用线性二次最优控制策略对之进行了控制研究。将撞击看作为系统的一种扰动,利用?刂评砺劭蚣芟碌娜哦种莆侍饫砺郏⒘思虻ト值模拟结果表明,文中的控制策略是可行的,而且可通过文中的方法可得到矩关键词:柔性撞击系统,黎卡提方程,Ⅳ。控制用进行了研究。程的精确解,且绝对稳定。解。
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第一章绪论§引言向”!S纱丝杉嵝远嗵逑低扯ρУ难芯恳庖逯卮蟆K难芯克酱右桓霾地面车辆、机械系统等向轻型化、高速化、大型化和高精度方向发展,以提高运作精度、减少能量耗损、适应复杂运行环境和延长使用寿命的背景下发展起来的。的。高技术使空间探索、海洋开发、机器人及复杂精密机械设计快速发展,出现了大量用传统理论无法解决的问题,迫切需要用新的理论解决这些新的问题。特别是近二十年来,卫星及航天器飞行稳定性、太阳帆板展开、姿态控制、臂及庞大的作步进运动的太阳能电池及天线阵等桓咚偾嵝偷孛娉盗尽⒒魅恕精密机床等复杂机械系统的高性能、高精度的设计要求等等““,使人们统动力学是应用力学最活跃的领域之一,也是多体系统动力学研究中最主要的方面反映了一个。对其研究的巨大应用价值和理论意义,早己引起世界各国的高度重视。年,美国关于控制领域的未来研究方向报告中,把“柔性和混合结构的动力学与控制”列为重点研究项目“N夜凇熬盼濉笨“备呖萍挤⒄辜苹霸厝撕教旒苹卸忌栌卸嗵逑低扯ρУ难究课题。国家自然科学基金更是大量资助这方面的研究“。柔性多体系统动力学是近年发展起来的一门新兴学科。它是由多刚体系统动力学、连续介质力学、结构动力学、计算力学、现代控制理论、数值计算方法以及计算机技术等学科构成的一门交叉性很强的研究领域。它是在航天、机器人、柔性多体系统动力学的研究是当今理论和应用力学最活跃的研究方向之一。柔性多体系统动力学是在以航天、机器人为代表的高科技发展的推动下产生交会对接需求和失败的教训,以及巨型空间站的构建厦嫘扌偷牟僮骰对复杂柔性多体系统动力学的研究日趋活跃。目前,国际上已公认,柔性多体系技攻关、西北等搜Р┦垦宦畚
响薄。;机械系统内部零部件间或零部件与边界间的往复撞击造成的有害动就曾因太阳能帆板连接处的间隙,导致太阳能帆板的“卡死一滑动”的周期运动,影响了系统的定位精度;我国东一盼佬欠ò邈严兑鸬某寤骷捌涠ρ目前,柔性多体系统动力学的研究尽管己经取得了一定的进展,并在高科大范围、高速运动的柔体系统在建模中存在的动力刚度项丢失丽造成的计算结难点,是制约柔性多体系统动力学快速发展的一个瓶颈。柔性多体系统动力学的这些问题,也是当前非线性系统动力学研究的热点和难点。人们已认识到:柔体系统动力学方程就是计算数学里的非线性、刚性在其它领域,如电力网络系统、自动控制系统的运行、生态平衡的某些问题及化学反应过程等许多实际问题中,也存在刚性方程,其常微分方程数值求解的困难也同样存在。所以,寻求高精度、高稳定性的数值计算方法是解决柔性多体系统动力学问题的一个重要方面。一个重要课题。如卫星的太阳能帆板展开过程中的锁定撞击、柔性机械臂抓取物体时的撞击【俊⑼练交翟谑┕す讨杏龅降恼习⒒迪低衬诓坎挠害撞击振动等都是关于柔性体撞击的工程实际问题。这些撞击会引起柔性体系统的动力学特性产生巨大的变化,激起柔性体的高阶模态的弹性振动,影响系统的运行稳定性和运行精度,甚至会造成重大的损失。如著名的望远镜应力、表面磨损和高频噪声则严重影响产品的质量等等。因此,深入分析撞击强度的各个因素以及撞击对系统整体动力学行为的影响,进而建立合理的柔性技领域发挥了它的作用,但是现存的问题仍很多,如:大的刚体运动变量和小的弹性运动变量之间强非线性刚