绳索系统建模、动力学与控制课件.ppt

1、2004年10月南京航空航天大学22004年10月南京航空航天大学32004年10月南京航空航天大学4UU脱落涡索横向振动索的流激振动问题索的流激振动问题2004年10月南京航空航天大学5系绳系绳2004年10月南京航空航天大学6对流层对流层同温层同温层中间层中间层热电离层热电离层外大气层外大气层地球地球火箭火箭X-15气球气球TSS-1地球地球2004年10月南京航空航天大学7航天器纵向振动航天器横向振动卫星航天器跳绳运动(a)(b)(c)2004年10月南京航空航天大学8卷绕现象2004年10月南京航空航天大学90.0050.0040.0030.0020.0010.0001.0098601

2、.0098541.0098481.0098421.0098361.009830平衡位置 (c)q2q11.02004年10月南京航空航天大学100S0 xOSeSdyzPePPd2004年10月南京航空航天大学11OxyPdsPsTT+dsTzdddYdsXdsdddsu+ds()()udddiudidi00002004年10月南京航空航天大学12ddm dsmds0 dddudsTXmsdst21002(cos)dddsdsds00 dddddduudsuusdss011010()1cos1 2004年10月南京航空航天大学13ddddiiidiuuTQmsstiQX Y Z2002(1)1

3、1,2,3;(,)eiiieeeiuuusss23112 ededsds20 2004年10月南京航空航天大学14ccldiildeeddKmu dsVVTEAds32001200121()2 ttdddttKVdtW dt2211()0 2004年10月南京航空航天大学15deststs000R(,)R(,)R()uuu1 12233RIIIxOSeSdyzPePdRdReRI1I32I312III 2004年10月南京航空航天大学16dddststss00001R(,)R(,)12 eeekskksks12223321332IIIIIII 2004年10月南京航空航天大学17Vf-v.wD

4、ABC342.FFLVrcDPEFG31O4H2004年10月南京航空航天大学181212DfCDrrLfCLrrF=D C V VF=D C V V343343coscoscossincossincoscosyDLzDLf=F-Ff=-F-F2004年10月南京航空航天大学1922222222yzfvv EtsAfww EgtsA222001()()()()2Hvww tdxHxxx2004年10月南京航空航天大学2012()sin()()()sin()()v,=q w,=q 2Dx=HE=tH2004年10月南京航空航天大学2112()1()sin(),()1()cos()q q qoq1

5、2n2004年10月南京航空航天大学222fffc v D2fffc v Dqoq12nc Ag320123200sinaaaa2004年10月南京航空航天大学232004年10月南京航空航天大学2400.1,1000.1,2000.1,5000.1,2002004年10月南京航空航天大学2501.5712034.71322004年10月南京航空航天大学26气浮曲面场CCD摄像头系绳模拟环境三维模拟曲面控制器步进电机转台多场气浮系统2004年10月南京航空航天大学27我们认为，绳系系统存在的主要科学问题归纳为：q 高度非线性的无限维连续动力学系统高度非线性的无限维连续动力学系统 由于面内外横向振动频率很接近，在合适的耦合条件下会出现复杂的非线性动力学现象。目前，对绳系系统局部和全局非线性动力学问题欠系统深入地研究。q 多场环境、强耦合参数振动系统多场环境、强耦合参数振动系统 例如，为使绳系卫星飞行稳定，需要引入控制环节，受控的绳系卫星动力学方程表现为强耦合参数振动，再计入其所处的特殊环境，如真空环境、地磁场、微重力、电动力学等，导致绳系卫星系统呈现多场耦合效应。q 时变的非线性动力学系统时变的非线性动力学系统 例如，绳系卫星的系绳呈现高度柔性、很长，在释放和回收阶段系绳的长度处于不断的变化状态，而系绳的振动不像绳索的长度、张力等可以直接测量，仅能间接地对系绳振动进行智能控制。