一、多体系统动力学与空间技术（论文文献综述）
黄文虎,曹登庆,韩增尧[1]（2012）在《航天器动力学与控制的研究进展与展望》文中研究表明开展航天器动力学与控制的研究在航天技术的发展中起到举足轻重的作用,其目的在于发展有效的方法促使航天器在各阶段平稳可靠地运行.航天器技术发展迅速,其形式日趋多样化,功能与构造日趋复杂,已经向大型空间站、微小卫星、深空探测等方向发展.航天器结构表现出多耦合、非线性、极端外界环境,以及大尺度柔性结构等特征,由此激发起航天器动力学与控制领域各方向的深入研究.航天器动力学与控制的研究方法覆盖理论分析、数值仿真,以及实验模拟等诸多方面,研究内容十分丰富.本文概括介绍了近年来航天器动力学与控制研究方面的发展状况,综述了跨航天器动力学与控制、航天器系统级动力学与振动控制、航天器部件级动力学与振动控制等航天领域中的若干基础问题.内容主要集中于航天领域中不同应用范围、不同层次结构的航天器动力学模型的建立和动力学响应与振动控制的研究方法及已取得的成果.最后,提出了该领域中值得进一步考虑的科学问题及未来的发展方向.
陈思佳[2]（2012）在《刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究》文中研究表明本文对柔性多体系统中的刚-柔耦合问题以及空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论进行了研究。在柔性多体系统动力学中,传统的零次近似耦合模型在建模过程中直接套用了结构动力学中的小变形假设,忽略了大位移刚体运动与小位移弹性变形之间的高阶耦合项。当系统的大范围运动为高速时,零次近似耦合模型的计算结果将出现发散。为此,国内外众多学者对刚-柔耦合问题进行了研究,并提出了较为精确的一次近似耦合模型。一次近似耦合模型考虑了柔性体大范围刚体运动与其自身变形之间的耦合,解决了零次近似耦合模型的“动力刚化”问题,然而其在建模过程中采用了小变形假设,对动力学方程进行了简化,因此无法处理柔性体的大变形问题。为此,本文基于一次近似耦合模型的理论基础,提出了更为精确的一次耦合模型。本文以做大范围旋转运动的中心刚体-柔性悬臂梁系统为例对刚-柔耦合建模理论进行了研究,考虑柔性梁横向弯曲变形以及纵向伸长变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性二阶耦合变形项。采用假设模态法描述变形,运用第二类Lagrange方程建立了系统的一次耦合动力学方程。在方程中保留了一次近似耦合模型中所省略的二阶耦合变形项的高阶量,由此得到的动力学方程不仅能适用于柔性梁的小变形问题,也同样适用于大变形问题。在此理论基础上,将模型拓展到中心刚体-变截面梁系统以及梁上任意位置带有附加质量的中心刚体-悬臂梁系统。在一次近似耦合模型的基础上,对做大范围旋转运动的中心刚体-悬臂梁系统的横向弯曲固有频率进行了分析。对动力学方程进行了无量纲化,从固有频率的角度解释了零次近似耦合模型发散的机理。研究了悬臂梁上附加质量的位置、质量、转动惯量对系统固有频率的影响以及变截面梁的结构变化对系统固有频率的影响。在一次耦合模型的基础上,对做大范围旋转运动的中心刚体-悬臂梁系统的动力学特性进行了研究,比较了一次耦合模型、一次近似耦合模型、零次近似耦合模型之间的差异,并验证了一次耦合模型在大变形条件下的适用性。基于一次耦合模型的理论基础,对由n个柔性杆和n个柔性铰组成的空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论进行了研究。不但考虑了杆件的拉伸、弯曲以及扭转变形,且在纵向位移中计及由于横向变形而引起的纵向缩短项,即非线性二阶耦合变形项。将柔性铰的柔性简化为线弹性扭簧,考虑柔性铰的质量,运用递推拉格朗日动力学方法得到空间多杆柔性机械臂的刚-柔耦合动力学方程。在此基础上编制了通用的空间柔性机械臂的动力学仿真软件,并对平面单杆柔性机械臂、空间多杆柔性机械臂、平面柔性折杆、平面柔性曲杆进行了动力学仿真计算。通过数值仿真算例验证了理论模型的正确性,说明了在建模过程中考虑杆件的“动力刚化”效应、扭转效应、以及铰的柔性的重要性。
郑棋棋,汤奇荣,张凌楷,黎杰,谢宗武,刘宏[3]（2017）在《空间机械臂建模及分析方法综述》文中认为综述了国内外空间机械臂的研究现状,分析了空间机械臂运动学及动力学建模和分析方法,比较了主流的空间机械臂及其多体系统（含多刚体,多柔体及刚柔耦合）范畴的方法,指出了它们各自的优缺点,得出了浮动坐标系下Lagrange法结合有限元方法更加适合考虑柔性的空间机械臂的动力学建模及分析的结论。
高磊[4]（2016）在《多体系统动力学时间离散最优控制方法研究》文中进行了进一步梳理多体系统动力学最优控制是当前多体动力学领域重要且活跃的研究分支之一。在最优控制的基本框架之下,结合多体系统的动力学规律,构成了多体系统最优控制问题的通用模型。最优控制问题以控制系统为研究对象,通过建立统一的数学模型,选择控制规律,使系统在某种控制目标上达到最优。在机械、机器人、车辆和航天器等领域,针对不同的应用,控制目标可以设定为能量最小、时间最短或变形最小等。合理设定的控制目标对于高效利用资源、发挥最大效益、保持系统稳定等方面具有积极意义。在动力学领域,众多学者基于Lagrange-d’Alembert原理为动力学系统设计了稳定、高效的数值离散和积分方法,取得了大量成果。同时,作为现代控制理论的核心,Pontryagin极大值原理为最优控制提供了给定性能指标取极值的基本方法。两者结合,通过变分原理和数值离散,建立了以间接法和直接法为代表的多体系统最优控制的模型。但是,由于在求解优化问题的过程中首先进行变分,数值稳定性只局限在局部,进行数值离散后的模型未考虑原连续模型的固有特性,限制了数值积分步长,使得优化过程在大步长时容易发散,而在小步长时计算代价变大且不能保证收敛。近年来,离散力学的发展提供了一种全新的动力学数值求解方法。通过直接对数学方程进行时间离散,能够很好的保持系统的物理特性,如能量保持、动量保持或辛保持,而且离散积分过程也能够很容易与各种数值积分法结合。以新近提出的离散力学最优控制（Discrete Mechanics and Optimal Control,DMOC）模型为代表,为多体系统的最优控制开辟了新路径。同时,DMOC模型本身也存在一些不足,如:模型简单,需要与多体系统的各种约束进一步结合才能满足多体系统最优控制的需要;针对离散后的数学模型通常使用序列二次规划（Sequence Quadratic Program,SQP）算法进行数值求解,效率有待提高;数值积分采用简单的中点公式,精度不高等。针对以上问题,本文基于DMOC基础框架,在多体动力学最优控制的模型和数值算法方面做了如下研究工作:1)对多体系统动力学最优控制的数学模型、离散方法和变分方法及步骤进行了系统的调研,分析了不同方法的优缺点,确立了直接对目标函数和以Lagrange-d’Alembert原理方程为基本约束条件的多体系统动力学最优控制时间离散方法的基础框架。针对DMOC模型在大步长数值计算时可能会产生的数值振荡的原因进行了深入分析,提出了在目标函数中引入控制力梯度平滑项的数学模型。改进之后的数学模型的在时间离散方法、数值计算等方面与DMOC保持一致,数值计算结果能够保证控制力的平稳输出。2)对多体系统中的动力学最优控制,需要根据多体系统的实际构成在约束条件中增加多体系统的内约束和构件约束。添加上述约束之后,约束条件变得规模更大、更为复杂。约束系统离散力学最优控制（Discrete Mechanics and Optimal Control for Constraint Systems,DMOCC）模型通过离散零空间法和结点重新参数化对约束条件进行降维,使得约束条件的规模最小。针对DMOCC模型,传统的SQP算法由于未考虑稀疏矩阵和对称矩阵的特性,时间复杂度较高。将有效集方法和内点法应用于离散模型的数值求解,可以提高数值计算的效率。这两种算法也可用于其他离散最优控制数学模型的数值计算。3)针对离散力学最优控制模型数值求解过程中数值积分由于采用中点公式导致数值计算精度不高的问题,设计了基于Gauss型高阶变分数值积分方法,并采用Lobatto、Gauss-Legendre、Chebyshev-Gauss等高阶求积实现了目标函数和约束方程高阶数值积分,数值仿真实验证明能够有效提高计算精度。本文所做工作是基于离散多体力学最优控制模型的深入和扩展,研究内容涉及最优控制模型的设计、离散方程的求解算法和高阶数值积分方法在最优控制中的应用。其研究成果可自然拓展到柔性多体系统动力学的最优控制、多体系统动力学的优化设计等领域。
魏进[5]（2018）在《复杂柔性结构全局模态方法及其在空间组合结构中的应用》文中研究表明随着国民经济的需要,柔性结构的尺寸日益增大、结构重量越来越轻。诸如,在航天领域,为了得到可持续的能源,现代航天器往往安装有大型太阳翼。太阳翼的弹性振动不可避免地与航天器主体平台的运动相互耦合。这种耦合效应随着太阳翼尺寸的增大显着增强。此时,单个太阳翼的模态（假设模态）并不能准确反映其在系统中的弹性振动。这导致采用假设模态离散得到的动力学模型,在准确性上可能会存在一定的不足。因此,发展能获取反映系统真实弹性振动的全局模态的解析方法,将其应用在组合柔性结构的动力学建模,并此基础上深入开展其振动控制和非线性动态响应的研究,具有一定的理论意义和工程价值。本文以复杂柔性结构为研究对象,提出了获取系统全局模态的一般性解析方法,将其应用在空间组合梁的动力学建模,得到了系统动力学模型。以此为基础,本文从固有特性、动力学响应以及振动控制等方面进行了相关研究。主要研究内容如下:针对复杂柔性结构,提出了能获取系统全局模态的一般性解析方法。基于浮动坐标系位形描述方式的不同,分别在笛卡尔坐标和拉格朗日坐标下,给出基于全局模态建立系统模态方程的策略和步骤。在笛卡尔坐标下,采用牛顿–欧拉法或哈密尔顿原理建立系统的运动方程;在拉格朗日坐标系下,采用哈密尔顿原理建立系统的运动方程。通过描述变形体自身变形的偏微分方程、刚体运动微分方程以及连接界面力和位移的匹配条件和边界条件,利用分离变量法给出统一形式的频率方程,据此获取系统的固有频率和反映结构真实弹性振动的全局模态。最后,通过全局模态离散得到系统的动力学模型。针对柔性关节柔性机械臂,采用拉格朗日坐标的运动描述方法,建立基于全局模态的系统动力学模型,并开展动力学与控制研究。首先,利用哈密顿原理推导柔性机械臂的刚体运动的常微分方程和柔性臂杆弹性振动的偏微分方程,使用边界条件联立求解系统的常微分方程和偏微分方程,得到系统的固有频率和全局模态,并且证明了系统全局模态的正交性。然后,通过全局模态离散得到系统的动力学模型。随后,从固有特性和动力学响应等方面对比研究了柔性机械臂的全局模态模型和假设模态模型,验证了全局模态模型的优越性。最后,基于该系统的全局模态模型,采用最优控制方法设计柔性机械臂轨迹跟踪-结构振动协同控制器,并对其进行了主动跟踪控制。针对L型梁结构和铰链连接多梁结构,采用笛卡尔坐标的运动描述方法,建立了系统的动力学方程。利用系统的边界条件和匹配条件,求解了系统的全局模态,并对全局模态进行了正交性证明。在此基础上,推导出了系统的离散动力学模型。通过与有限元模型进行对比,验证了全局模态模型的有效性和正确性。最后,对铰链连接的多梁结构进行了数值分析,讨论了铰链的非线性刚度、阻尼和摩擦力矩对系统动力学响应的影响。针对具有铰链连接的太阳翼的柔性航天器,采用笛卡尔坐标的运动描述方法,建立了系统动力学方程。利用系统的边界条件和匹配条件,求解了柔性航天器的固有频率和全局模态,并证明了系统全局模态的正交性。考虑铰链的非线性刚度,阻尼和摩擦力矩,建立了系统的非线性动力学离散模型。通过与有限元模型进行频率对比,验证了全局模态模型的有效性和正确性。在随后的系统固有特性的分析中,讨论了柔性太阳翼弹性振动对柔性航天器中心刚体位置和姿态的影响。最后,分析了系统的动力学响应,研究了铰链参数对柔性航天器轨道机动和姿态调整引起的系统动力学响应的影响。
洪嘉振,蒋丽忠[6]（2000）在《柔性多体系统刚-柔耦合动力学》文中指出首先指出大量复杂系统动力学与控制性态分析与优化等工程问题对柔性多体系统动力学领域的进一步需求，在回顾柔性多体系统动力学研究的若干阶段与当前的研究现状后指出：柔性多体系统刚- 柔耦合动力学的研究是多体系统动力学的一个新的阶段．文末提出了刚- 柔耦合动力学的研究任务。
潘冬[7]（2014）在《空间柔性机械臂动力学建模分析及在轨抓捕控制》文中研究指明随着空间探索与开发的深入，未来的航天器将向着大型化、复杂化、高精度、长寿命的方向发展，空间机械臂的在轨应用将愈加广泛且重要。空间机械臂工作半径大、结构刚度低、负载质量变化范围广，臂杆及关节柔性特征明显，动力学特性呈现复杂的非线性，本文针对空间柔性机械臂系统的动力学建模、动态特性分析以及在轨抓捕目标控制等关键问题进行深入研究，为空间机械臂的机构设计、在轨应用奠定理论基础。空间机械臂系统是典型的链式无根多体系统，由于臂杆柔性影响，在进行大范围刚性运动的同时伴随着小幅的柔性振动，呈现明显的刚柔耦合特性，本文基于递推算法建立了高效的空间刚性机械臂动力学模型，给出了动力学模型中惯量阵、雅克比矩阵等的递推形式表达式，可用于机械臂控制系统中。进一步基于拉格朗日分析方法和模态综合法建立了空间柔性机械臂动力学模型，可完成空间漂浮基柔体机械臂系统的动力学分析与计算。最终通过与商用软件对比验证了模型的正确性和高效性。空间柔性机械臂系统动态特性分析，还需考虑关节柔性影响，由关节啮合刚度、间隙、摩擦等引入的非线性，是影响机械臂系统运动精度和平稳性的主要因素，建立精确的柔性关节动力学模型，是机械臂系统设计、特性分析和控制器设计调试的基础。本文提出了可综合考虑非线性刚度、间隙、摩擦等因素的关节动力学建模方法，建立了关节非线性动力学模型，并分析了间隙、摩擦、刚度等非线性因素对关节动力学特性的影响规律，进一步综合考虑分析了关节柔性和臂杆柔性对机械臂末端动力学响应的影响。对目标载荷的成功抓捕是完成在轨服务的关键，针对具有大容差、软捕获特性的绳索式末端执行器，应用有限段离散化方法完成了柔性绳索动力学建模，分析了绳索离散化模型的参数选取原则，进一步引入绳索与目标间的非线性接触碰撞力和摩擦力模型，建立了末端执行器捕获动力学模型。设计了末端捕获冲击实验，验证了模型的正确性。所建绳索捕获动力学模型可充分考虑绳索的空间运动状态以及捕获过程中绳索与目标间的接触碰撞过程，为绳索设计和捕获策略调试提供基础。机械臂捕获目标时，不可避免的与目标间发生碰撞冲击，过大的冲击力不仅使基体姿态产生偏差，还可能使目标逃逸导致抓捕失败，针对机械臂抓捕目标过程，提出并实现了快速接近-慢速接触-速度跟踪（FA-SC-VT）末端捕获策略，并以建立的末端捕获动力学模型为基础进行捕获过程仿真分析，结果表明FA-SC-VT捕获策略与传统匀速捕获策略相比，可大幅减小机械臂末端产生的冲击力，并可有效的解决小质量目标捕获过程中的逃逸问题。进一步结合FA-SC-VT捕获策略设计了机械臂的关节阻尼控制器和阻抗控制器分别完成对合作目标和非合作目标的柔顺抓捕控制，相对于位置保持硬抓取，阻抗控制软抓取可有效减小末端与目标间的碰撞冲击力，减小对基体位姿的影响。
杨永泰[8]（2014）在《空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究》文中指出随着21世纪航天事业的迅速发展以及航天应用需求的日益增加，未来的空间任务越来越多，例如空间站的建设和运营、航天员舱外运动等，这些空间任务都需要空间机械臂来完成。空间机械臂是我国载人航天三期工程的重大关键技术之一，是深入开展载人航天活动必不可少的工具，是支持空间站建设和运营的关键设备，也是空间站四个关键技术攻关项目之一。在空间应用中，由于发射成本的限制、空间能源的限制以及空间操作的要求，轻质量、高载重/自重比、低能耗、操作灵活以及响应快速的多自由度柔性机械臂得到了世界各航天强国的高度重视，应用也越来越广泛。空间柔性机械臂本质上属于多体系统动力学的范畴，而柔性多体系统动力学的研究也一直是该研究领域的热点和难点之一。基于小变形、小转动假设的柔性多体系统动力学，已经无法满足轻质航天器的精确动力学建模需求，其原因是无法精确描述柔性构件的大变形。将能够精确描述柔性构件大变形的绝对节点坐标法（ANCF）以及描述刚体体的自然坐标法（NCF）结合起来，可以形成研究刚-柔耦合多体系统动力学的绝对坐标（ACB）方法，该方法可以满足轻质航天器的高精度建模需求。空间柔性机械臂的制造多采用柔性关节和柔性臂杆，这两方面柔性因素，将不同程度地引起机械臂的振动问题。同时，机械臂在执行任务之前，轨迹规划都是必须的。如果能将机械臂轨迹规划研究和振动抑制研究有效地结合起来，将具有十分重要的意义，称之为柔性机械臂轨迹规划振动抑制研究。本文以绝对坐标方法作为柔性机械臂动力学建模的基础，以柔性机械臂的轨迹规划、振动抑制以及控制作为导向，主要做了如下工作：1)提出了在自然坐标法刚体单元上施加轴向扭矩的简洁公式，该公式可直接应用于基于自然坐标法建模的机械臂关节上施加驱动力矩；对自然坐标法逆动力学进行了分析，阐述了单元固有约束、单元之间约束副等的物理意义，提出了通过旋转副连接的自然坐标法刚体单元之间产生相对运动所需驱动力矩的计算方法，该公式可直接应用于机械臂逆运动学中计算驱动力矩。2)基于连续介质力学理论和有限元方法，并运用矩阵分析理论，详细推导了绝对节点坐标法三维二节点梁单元的弹性力及其雅可比矩阵，该推导思路可拓展到其它绝对节点坐标法单元的推导。3)基于实验室自行开发研制的航天结构刚度测试设备，对一定数量的机械臂柔性关节的扭转刚度进行测试，并对测试数据进行了拟合，通过数据拟合结果，提炼出三种典型的柔性关节刚度模型，分别为：线性刚度模型、非线性刚度模型以及含间隙的非线性刚度模型。4)针对机械臂关节空间“点到点”、“静止到静止”的运动，提出了基于傅里叶余弦级数的轨迹规划函数，该规划函数具有一个冗余系数可供设计，通过设计该系数，可以非常有效地抑制柔性关节机械臂的残余振动；在此基础上，引入粒子群优化算法来优化该系数，可以更加有效地抑制柔性关节机械臂的残余振动。5)对冗余自由度机械臂的正运动学和逆运动学进行了分析，并着重讨论了逆运动学的算法，以平面三连杆机械臂为例，验证了本文中逆运动学算法的正确性以及高精度性；利用机械臂的冗余自由度，结合粒子群优化算法，通过优化机械臂的自运动，可以保证机械臂末端沿设计轨迹运动的同时，最小化机械臂末端的残余振动。6)对某空间七自由度机械臂的正运动学和逆运动学进行了详细推导，包括齐次变换矩阵以及雅可比矩阵等，分析了机械臂末端执行器的两种典型运动：直线运动和圆弧运动，并具体给出了末端轨迹规划方法，通过算例验证了该规划方法的有效性，计算得到的关节轨迹、速度以及加速度都非常光滑连续。
张逸群[9]（2013）在《柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计》文中进行了进一步梳理针对空间可展开天线多种因素对展开过程的平稳、准确性影响，本文进行了系统而深入的研究。主要工作如下：1.应用瑞利-里兹法于柔性构件建模，并从柔性多体系统动力学的角度出发，推导了单元的动能、势能、应变能以及相应的一致质量阵、刚度阵和阻尼阵的表达式，基于拉格朗日第二方程建立了可展开天线系统的展开过程动力学模型。进行了动力响应分析，给出了可展开天线在展开过程中的响应曲线，通过与多刚体动力学模型的仿真试验对比，明确了天线展开过程中的动力学特性及非线性因素对展开过程的影响机理，为展开过程控制系统设计提供了依据。2.利用Bezier曲线合成驱动索的输入轨迹，通过天线运动学关系式，导出了天线展开过程的运动输出轨迹。研究了通过改变Bezier曲线控制点位置得到不同展开轨迹的可行性，继而通过设置合理的目标函数和约束条件，得到天线最优展开轨迹，既可保证天线角加速度的连续性，又可降低其峰值。最后，研究了展开过程中间匀速段不等式的约束条件，通过数值仿真，得知展开过程保持中间匀速运动会导致天线所受冲击过大，而展开过程应是一个无中间匀速状态的先加速后减速过程，对工程实际有一定指导意义。3.针对柔性因素带来的展开过程振动问题，提出了一种基于滤波的解耦控制方法。首先，将机构转化为多个瞬时结构进行研究，通过考察瞬时结构基频随展开角度的变化规律，确定了“机构基频”关键位置选取的准则。其次，应用低通滤波器将天线运动反馈分解为纯刚体运动和柔性振动两部分。然后，研究了滤波器截止频率的确定准则，针对不同反馈信号的刚、柔控制器的设计准则，以及两组控制器参数之间的耦合关系及选取准则。4.探索了天线结构与展开轨迹、天线结构与控制器设计、展开轨迹与控制器设计之间的相互关系，提出了可展开天线结构、展开轨迹及控制系统的集成设计模型。以天线杆件横截面积、Bezier曲线控制点参数及控制器增益参数同时作为设计变量，以减小天线质量、天线在展开过程中所受冲击和展开过程误差累积为目标函数，在满足固有频率、强度、控制系统‘稳准快’等约束条件下，得到最优的综合系统设计方案。5.设计制作了2m口径的周边桁架索网可展开天线实物模型，进行了模态、形面精度以及展开过程等试验研究。通过试验结果与仿真结果进行比较，验证了本文中结构及展开过程设计方法的合理性与正确性。同时，通过对展开过程中索网形态的测量，分析了索网张力对于天线展开过程的影响规律，提出了对该天线模型的修正方法。
刘云平[10]（2009）在《航天器多体系统姿态动力学与控制的研究》文中进行了进一步梳理本文主要研究的是航天器多体系统的姿态动力学与控制问题,对航天器多体系统进行运动学与动力学分析的根本目的是要为这些领域产品和设备的机械本体设计与控制提供支撑,以期达到高效率、低成本的研制产品的目的。航天工程是高投入、高风险领域,其覆盖的学科领域非常广泛,涉及到航空宇航科学与技术、控制科学与工程、信息与通信工程、电子科学与技术、兵器科学与技术、材料科学与工程以及仪器科学与技术等。航天器多体系统是机械多体系统的一个重要分支,太空站、空间机器人、带太阳帆板展开机构的卫星等航天器多体系统都属于无根树多体系统。卫星的太阳能帆板展开过程、太空站等航天器的对接过程、在轨服务的空间机器人执行任务期间等等都会引起航天器本体的姿态变化,而连接在卫星本体上的太阳能帆板始终要朝向太阳,天线要朝向地面接受器,这就需要对航天器本体的姿态进行调整。随着我国载人航天事业及航天器的交会对接技术的发展,使得航天器多体系统规模越来越大,自由度越来越多,系统的姿态动力学与控制问题也变得越来越复杂,于是航天器多体系统建模与分析技术必将向着高效率、高精度、自动化和自适应的方向前进。因此开展大规模的、复杂的航天器多体系统建模与分析的研究工作,以便达到优化设计和运行控制优化的效果,这项工作已迫在眉睫。航天器的姿态运动,主要包括航天器整体围绕其质心的运动以及航天器各个组成构件之间的相对运动。本文主要从以下几个方面进行了研究:（一）拓扑结构描述方法,包括关联矩阵、通路矩阵、低序体阵列、父体和子体阵列、移位算子等。采用包含关联矩阵、通路矩阵等拓扑结构描述方法特点的移位算子来描述航天器多体系统的拓扑结构,其形式简洁,占有内存空间小,易于计算机编程实现。（二）运动学和动力学建模方法。在空间算子代数理论基础上,研究了航天器多体系统的高效率运动学、动力学建模方法,并将该方法结合运动学、动力学等价机械臂对航天器多体系统进行运动学和动力学建模;并通过将伪速度与旋量递推计算相结合,研究了通过伪速度进行高效率动力学建模方法。伪速度除了可以更大的自由度选取独立变量,而且包含了运动学参数或动力学参数,直接得到了适合计算机运算的一阶微分动力学方程,避免了不必要的交叉运算,节约了计算机的运算时间和空间。并且可以被用来设计解耦控制或非交互控制;（三）姿态机动和稳定的分析。研究了将航天器模型定义为在流形SO （3） （?） TM上的无漂移模型,使用李代数方法得到可控性论据和结构程序,并研究了航天器姿态动力学和形状改变动力学之间的关系,通过铰接在航天器上的附件（飞轮或机械臂）来调整本体的姿态;（四）研究了非完整航天器多体系统姿态的最优控制问题,以及基于哈密顿方程的航天器非完整系统稳定性问题;（五）航天器多体系统符号动力学研究及软件实现,通过符号编程软件mathematica实现航天器的运动学、动力学、控制等;（六）提出了磁悬浮航天器姿态控制全物理仿真系统设计方案。论文的主要创新点为:（1）采用包含关联矩阵、通路矩阵等结构描述方法特点的移位算子来描述航天器多体系统的拓扑结构,其形式简洁占有内存空间小,易于计算机编程实现。（2）通过易于计算机编程实现的加法、乘法代替传统动力学建模中的费时、费力的求导运算,来实现航天器多体系统动力学建模的自动推理。（3）通过将伪速度与旋量递推计算相结合,研究了通过伪速度实现航天器的高效率动力学建模方法,实现O（N）阶算法。（4）在流形的基础上,通过铰接在航天器上的附件（飞轮或机械臂）来调整本体的姿态。（5）在四元数的基础上研究了非完整航天器多体系统姿态的最优控制问题,并基于哈密顿方程的航天器非完整系统稳定性问题;（6）应用磁悬浮来实现航天器姿态控制全物理仿真系统。
二、多体系统动力学与空间技术（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、多体系统动力学与空间技术（论文提纲范文）
（1）航天器动力学与控制的研究进展与展望（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 跨航天器动力学与控制 |
| 2.1 星箭耦合动力学 |
| 2.2 空间分离动力学 |
| 2.3 空间交会动力学与控制 |
| 2.4 空间对接动力学与控制 |
| 2.5 绳系卫星动力学与控制 |
| 3 航天器系统级动力学与控制 |
| 3.1 航天器轨道动力学 |
| 3.2 航天器姿态动力学与控制 |
| 3.3 轨道与姿态耦合动力学 |
| 3.4 航天器结构动力学 |
| 3.5 航天器多体系统动力学 |
| 3.6 柔性航天器动力学 |
| 3.7 航天器液体晃动动力学 |
| 3.8 内外环境扰动动力学问题 |
| 3.9 星体颤振动力学问题 |
| 3.1 0 航天器隔振与减振 |
| 3.1 1 气动力与气动热动力学 |
| 3.1 2 着陆撞击动力学问题 |
| 3.1 3 着陆缓冲阻尼动力学问题 |
| 3.1 4 航天器力学环境预示 |
| 3.1 5 航天器动力学参数辨识 |
| 4 航天器部件级动力学与控制 |
| 4.1 部件结构动力学问题 |
| 4.2 部件展开动力学 |
| 4.3 部件锁定撞击动力学 |
| 4.4 空间碎片超高声速撞击动力学 |
| 4.5 贮箱晃动动力学 |
| 4.6 贮箱液固耦合动力学 |
| 4.7 部件隔振与振动控制 |
| 5 总结与展望 |
（2）刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 工程背景 |
| 1.2 柔性多体系统动力学研究现状 |
| 1.2.1 建模理论研究 |
| 1.2.2 数值算法研究 |
| 1.2.3 实验研究 |
| 1.2.4 碰撞与变拓扑问题 |
| 1.2.5 控制方法 |
| 1.2.6 多物理场耦合 |
| 1.2.7 软件开发 |
| 1.3 刚-柔耦合建模理论近几年研究成果概述 |
| 1.4 柔性多体系统动力学研究展望 |
| 1.5 本论文的内容安排 |
| 2 大范围运动刚体-柔性悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学建模理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 中心刚体-悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学建模理论 |
| 2.2.1 中心刚体-悬臂梁系统的物理模型 |
| 2.2.2 中心刚体-悬臂梁系统的动能 |
| 2.2.3 中心刚体-悬臂梁系统的势能 |
| 2.2.4 柔性梁的假设模态法离散 |
| 2.2.5 中心刚体-悬臂梁系统的一次刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.2.6 中心刚体-悬臂梁系统的一次近似刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.3 考虑附加质量的中心刚体-悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学建模理论 |
| 2.3.1 引言 |
| 2.3.2 附加质量的动能和势能 |
| 2.3.3 附加质量的一次刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.3.4 附加质量的一次近似刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.3.5 考虑附加质量的中心刚体-悬臂梁系统的一次刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.3.6 考虑附加质量的中心刚体-悬臂梁系统的一次近似刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.4 中心刚体-变截面梁系统的刚-柔耦合动力学建模理论 |
| 2.4.1 引言 |
| 2.4.2 中心刚体-变截面梁系统的物理模型 |
| 2.4.3 中心刚体-变截面梁系统的一次刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.4.4 中心刚体-变截面梁系统的一次近似刚-柔耦合动力学方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 大范围运动刚体-柔性悬臂梁的横向弯曲振动固有频率分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 中心刚体-悬臂梁系统的横向弯曲固有频率 |
| 3.2.1 忽略纵向变形影响的横向弯曲振动 |
| 3.2.2 考虑纵向变形影响的横向弯曲振动 |
| 3.3 考虑附加质量的中心刚体-悬臂梁系统的横向弯曲固有频率 |
| 3.4 中心刚体-变截面梁系统的横向弯曲固有频率 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 大范围运动刚体-悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 中心刚体-悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学仿真 |
| 4.2.1 大范围运动为已知 |
| 4.2.2 大范围运动为未知 |
| 4.2.3 自由下落柔性单摆的刚-柔耦合动力学分析 |
| 4.3 考虑附加质量的中心刚体-悬臂梁系统的刚-柔耦合动力学仿真 |
| 4.3.1 附加质量位置的影响 |
| 4.3.2 附加质量转动惯量的影响 |
| 4.3.3 附加质量重量的影响 |
| 4.4 中心刚体-变截面梁系统的刚-柔耦合动力学仿真 |
| 4.4.1 中心刚体-楔形梁系统的刚-柔耦合动力学仿真 |
| 4.4.2 中心刚体-梯形梁系统的刚柔耦合动力学仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 空间多杆柔性机械臂的刚-柔耦合动力学建模理论 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型 |
| 5.3 运动学描述 |
| 5.3.1 坐标系的建立及其转换 |
| 5.3.2 杆上某点速度的表示 |
| 5.4 动力学建模 |
| 5.4.1 系统动能 |
| 5.4.2 系统势能 |
| 5.4.3 系统动力学方程 |
| 5.5 矩阵递推计算 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 多杆柔性机械臂动力学仿真 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 软件计算流程 |
| 6.3 算例1：平面单杆柔性机械臂 |
| 6.3.1 动力刚化效应 |
| 6.3.2 柔性铰影响 |
| 6.4 算例2：空间二杆柔性机械臂 |
| 6.5 算例3：空间三杆柔性机械臂 |
| 6.6 算例4：平面柔性折杆 |
| 6.7 算例5：平面柔性曲杆 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）空间机械臂建模及分析方法综述（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 系统研究状况 |
| 3 运动学与动力学建模方法 |
| 3.1 空间机械臂运动学 |
| 3.2 空间机械臂动力学 |
| 3.2.1 多刚体动力学建模研究现状 |
| 3.2.2 刚柔耦合空间机械臂动力学建模 |
| 1)基于不同参考系的建模方法 |
| (1)浮动坐标系方法 |
| (2)随转坐标系方法 |
| (3)惯性坐标系方法 |
| 2)描述柔性体变形的方法 |
| (1)有限元方法 |
| (2)集中参数方法 |
| (3)假设模态方法 |
| 3)动力学方程建立方法 |
| (1)Newton-Euler法 |
| (2)Lagrange法 |
| (3)Kane方法 |
| (4)基于Hamilton原理方法 |
| 4 空间机械臂运动学与动力学分析方法 |
| 5 空间机械臂建模分析方法展望 |
| 5.1 接触碰撞动力学 |
| 5.2 符号化建模 |
| 5.3 变特性关节、智能材料臂杆结构建模 |
| 6 结语 |
（4）多体系统动力学时间离散最优控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课程来源、目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 多体系统动力学最优控制理论体系发展概况 |
| 1.2.2 多体系统动力学最优控制国内外研究现状 |
| 1.2.3 多体系统动力学最优控制数学模型概述 |
| 1.2.4 多体系统动力学最优控制数值计算方法概述 |
| 1.3 本文研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 本文的体系结构 |
| 2 离散多体系统动力学最优控制模型框架及数值计算 |
| 2.1 动力学系统最优控制问题 |
| 2.1.1 动力系统最优控制问题通用模型 |
| 2.1.2 最优控制问题的必要条件 |
| 2.1.3 SQP数值计算方法 |
| 2.2 多体系统最优控制问题通用模型 |
| 2.2.1 多体系统最优控制问题模型 |
| 2.2.2 Lagrange-d’Alembert原理 |
| 2.3 离散多体系统最优控制模型框架 |
| 2.4 变分数值积分方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 离散力学最优控制模型及其改进 |
| 3.1 离散力学最优控制模型 |
| 3.1.1 离散力学最优控制问题的定义 |
| 3.1.2 离散力学最优控制模型的SQP解法 |
| 3.2 改进的离散力学最优控制模型 |
| 3.3 数值仿真算例 |
| 3.3.1 卫星变轨数值仿真 |
| 3.3.2 飞行器运行轨迹数值仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 多体系统离散力学最优控制模型及算法 |
| 4.1 约束系统离散力学最优控制模型DMOCC |
| 4.1.1 DMOCC问题的定义 |
| 4.1.2 离散零空间法 |
| 4.2 DMOCC模型的数值计算 |
| 4.2.1 有效集算法在DMOCC中的应用 |
| 4.2.2 内点法在DMOCC中的应用 |
| 4.3 数值仿真算例 |
| 4.3.1 三维实体球运动轨迹数值仿真 |
| 4.3.2 曲柄滑块运动轨迹数值仿真 |
| 4.3.3 三连杆机械臂运动轨迹数值仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 离散力学最优控制高阶模型及数值方法 |
| 5.1 离散力学最优控制高阶模型 |
| 5.2 基于Simpson公式的高阶数值积分法 |
| 5.3 基于Gauss型高阶数值积分法 |
| 5.4 数值仿真算例 |
| 5.4.1 弹簧振子高阶数值积分方法仿真 |
| 5.4.2 卫星变轨高阶数值积分方法仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）复杂柔性结构全局模态方法及其在空间组合结构中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 多体系统动力学建模研究现状 |
| 1.2.1 多体系统动力学建模原理和方法 |
| 1.2.2 柔性部件的位移离散 |
| 1.3 空间结构动力学研究现状 |
| 1.3.1 铰链的非线性动力学模型 |
| 1.3.2 航天器铰接结构动力学特性 |
| 1.3.3 柔性航天器动力学 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 复杂柔性结构全局模态方法 |
| 2.1 基于笛卡尔坐标的全局模态方法 |
| 2.1.1 定义坐标系 |
| 2.1.2 系统的运动方程 |
| 2.1.3 系统的固有频率和全局模态 |
| 2.1.4 系统的动力学模型 |
| 2.2 基于拉格朗日坐标的全局模态方法 |
| 2.2.1 定义坐标系 |
| 2.2.2 系统的运动方程 |
| 2.2.3 系统的固有频率和全局模态 |
| 2.2.4 系统的动力学模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 柔性关节柔性机械臂的动力学建模与轨迹跟踪 |
| 3.1 柔性关节柔性机械臂的动力学建模 |
| 3.1.1 系统动力学方程 |
| 3.1.2 系统固有频率和全局模态 |
| 3.1.3 系统全局模态的正交性证明 |
| 3.2 基于不同离散方法的动力学模型 |
| 3.2.1 基于全局模态离散的动力学模型 |
| 3.2.2 基于假设模态离散的动力学模型 |
| 3.2.3 基于有限元离散的动力学模型 |
| 3.2.4 基于假设模态和有限元离散模型的频率方程 |
| 3.3 基于不同离散方法的动力学模型对比研究 |
| 3.3.1 固有特性分析 |
| 3.3.2 动力学响应分析 |
| 3.4 柔性关节柔性机械臂的主动跟踪控制 |
| 3.4.1 LQR控制器的设计 |
| 3.4.2 控制仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 组合梁结构的动力学建模与动态响应分析 |
| 4.1 L型梁结构的动力学分析 |
| 4.1.1 动力学建模 |
| 4.1.2 系统全局模态模型的验证 |
| 4.2 铰链连接多梁结构的动力学建模与动态响应分析 |
| 4.2.1 动力学建模 |
| 4.2.2 铰链连接多梁结构的应用实例 |
| 4.2.3 空间太阳翼的全局模态模型验证 |
| 4.2.4 铰链参数对系统动态响应的影响分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 柔性航天器的动力学建模与动态响应分析 |
| 5.1 动力学建模 |
| 5.1.1 系统动力学方程 |
| 5.1.2 系统固有频率和全局模态 |
| 5.1.3 系统全局模态的正交性 |
| 5.1.4 系统动力学模型 |
| 5.2 固有特性分析 |
| 5.2.1 柔性航天器的全局模态模型验证 |
| 5.2.2 柔性太阳翼弹性振动对中心刚体的影响 |
| 5.3 铰链参数对航天器动力学响应的影响研究 |
| 5.3.1 铰链柔性对航天器轨道机动和姿态调整的响应影响 |
| 5.3.2 铰链参数对航天器姿态调整的响应影响 |
| 5.3.3 铰链参数对航天器非线性动态响应影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）空间柔性机械臂动力学建模分析及在轨抓捕控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景与意义 |
| 1.3 国内外相关领域研究现状 |
| 1.3.1 国内外空间机械臂研究现状 |
| 1.3.2 空间机械臂动力学研究现状 |
| 1.3.3 空间机械臂控制研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 第2章 空间机械臂动力学建模与实现 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间机械臂运动学建模与分析 |
| 2.2.1 多体系统构型数学描述 |
| 2.2.2 坐标系与坐标变换 |
| 2.2.3 连杆位置和速度 |
| 2.2.4 末端位置和速度 |
| 2.3 空间刚性机械臂动力学建模 |
| 2.3.1 空间刚性机械臂动力学模型 |
| 2.3.2 正动力学求解算法 |
| 2.3.3 逆动力学求解算法 |
| 2.4 空间柔性机械臂动力学建模 |
| 2.4.1 柔性体变形描述与动能 |
| 2.4.2 柔性体弹性力与广义力 |
| 2.4.3 柔性体间约束方程 |
| 2.4.4 柔性多体系统动力学模型 |
| 2.4.5 空间柔性机械臂动力学模型 |
| 2.5 模型验证与仿真算例 |
| 2.5.1 机械臂构型及动力学参数 |
| 2.5.2 刚性机械臂动力学模型验证 |
| 2.5.3 柔性机械臂动力学模型验证 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 非线性关节动力学建模与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔性关节动力学模型 |
| 3.2.1 关节混合摩擦模型 |
| 3.2.2 关节间隙死区模型 |
| 3.2.3 关节刚度实验与模型辨识 |
| 3.2.4 非线性关节动力学模型 |
| 3.3 关节非线性动力学影响因素分析 |
| 3.3.1 关节刚度影响分析 |
| 3.3.2 关节间隙影响分析 |
| 3.3.3 关节摩擦影响分析 |
| 3.4 关节及臂杆柔性对机械臂末端响应影响 |
| 3.4.1 臂杆柔性影响分析 |
| 3.4.2 关节柔性影响分析 |
| 3.4.3 臂杆及关节柔性综合影响分析 |
| 3.4.4 实验设计与验证 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 绳索式末端捕获机构动力学建模与实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 绳索式末端执行器捕获原理 |
| 4.3 空间绳索机构捕获动力学建模 |
| 4.3.1 柔性绳索动力学建模 |
| 4.3.2 绳索接触碰撞动力学建模 |
| 4.3.3 末端绳索捕获动力学模型 |
| 4.4 末端捕获冲击实验与模型验证 |
| 4.4.1 末端捕获实验设计 |
| 4.4.2 仿真分析与实验验证 |
| 4.5 末端捕获仿真算例 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 空间机械臂末端捕获策略与抓捕目标控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 绳索式执行器末端捕获策略 |
| 5.2.1 FA-SC-VT捕获策略 |
| 5.2.2 捕获策略参数求取 |
| 5.2.3 捕获策略实现与控制 |
| 5.2.4 捕获策略对比分析 |
| 5.3 空间机械臂抓捕目标柔顺控制 |
| 5.3.1 抓捕合作目标的阻尼控制 |
| 5.3.2 抓捕非合作目标的阻抗控制 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源以及研究的意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 多体系统动力学建模与求解研究概况 |
| 1.2.2 柔性机械臂动力学建模与控制研究概况 |
| 1.2.3 柔性机械臂轨迹规划振动抑制研究概况 |
| 1.3 本文的研究内容、创新点与组织结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 1.3.3 组织结构 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于绝对坐标法的柔性多体系统动力学 |
| 2.1 自然坐标法 |
| 2.1.1 坐标形式及质量矩阵 |
| 2.1.2 固有约束方程及其雅克比 |
| 2.1.3 一般外力 |
| 2.2 绝对节点坐标法 |
| 2.2.1 常见梁单元介绍 |
| 2.2.2 单元弹性力及其雅克比 |
| 2.3 多体系统动力学方程的数值求解 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 机械臂动力学分析研究 |
| 3.1 在 NCF 单元上施加力矩方法 |
| 3.2 自然坐标法逆动力学分析 |
| 3.3 机械臂逆动力学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 柔性关节刚度测试与建模 |
| 4.1 柔性关节动力学模型 |
| 4.2 柔性关节刚度测试 |
| 4.3 基于 NCF 的柔性关节建模 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 关节空间轨迹规划振动抑制研究 |
| 5.1 关节空间轨迹规划的原则及意义 |
| 5.2 关节轨迹插值函数 |
| 5.2.1 多项式插值 |
| 5.2.2 摆线运动插值 |
| 5.2.3 余弦函数插值 |
| 5.3 单关节模型振动特性研究 |
| 5.3.1 五次多项式插值 |
| 5.3.2 摆线运动插值 |
| 5.3.3 余弦函数插值 |
| 5.4 基于傅里叶余弦级数的轨迹规划 |
| 5.5 关节轨迹优化振动抑制 |
| 5.5.1 基于公式的关节轨迹优化 |
| 5.5.2 基于 PSO 的关节轨迹优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 机械臂末端笛卡尔空间轨迹规划 |
| 6.1 机械臂运动学 |
| 6.1.1 机械臂正运动学 |
| 6.1.2 机械臂逆运动学 |
| 6.1.3 平面三连杆机械臂逆运动学 |
| 6.2 粒子群优化算法 |
| 6.2.1 原始粒子群算法 |
| 6.2.2 带惯性权重的粒子群算法 |
| 6.2.3 带收缩因子的粒子群算法 |
| 6.2.4 粒子群算法的一般流程 |
| 6.3 轨迹优化振动抑制 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 空间机械臂运动学分析 |
| 7.1 空间机械臂简介 |
| 7.2 运动学分析 |
| 7.2.1 齐次变换矩阵 |
| 7.2.2 雅可比矩阵 |
| 7.3 两种典型的运动 |
| 7.3.1 直线运动 |
| 7.3.2 圆弧运动 |
| 7.3.3 算例 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 附录A 高斯积分 |
| 附录B 齐次变换矩阵的分量 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 论文选题背景和意义 |
| §1.2 国内外可展开反射面天线现状 |
| §1.2.1 刚性反射面天线 |
| §1.2.2 充气反射面天线 |
| §1.2.3 网状反射面天线 |
| §1.2.4 薄膜反射面天线 |
| §1.3 柔性多体系统控制与设计现状 |
| §1.3.1 柔性多体系统动力学简介 |
| §1.3.2 柔性多体系统控制 |
| §1.3.3 柔性多体系统控制方法 |
| §1.3.4 柔性多体系统控制应用 |
| §1.3.5 传感器与驱动器 |
| §1.3.6 结构与控制集成设计 |
| §1.4 可展开天线展开过程控制与设计动态 |
| §1.5 本文主要工作 |
| 第二章 空间可展开天线展开过程柔性多体动力学分析 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 可展开天线结构组成及简化模型 |
| §2.3 可展开天线展开过程运动学分析 |
| §2.4 可展开天线柔性多体系统动力学分析 |
| §2.5 案例分析与讨论 |
| §2.6 小结 |
| 第三章 可展开天线展开过程的轨迹设计 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 Bezier 曲线概述 |
| §3.3 Bezier 曲线拟合展开轨迹方法 |
| §3.4 基于优化的平稳展开过程轨迹设计方法 |
| §3.5 案例仿真与分析 |
| §3.6 小结 |
| 第四章 基于滤波的可展开天线展开过程控制系统设计 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 基于滤波的反馈信号解耦方法 |
| §4.2.1 反馈信号的 FFT 变换 |
| §4.2.2 反馈信号的刚柔解耦 |
| §4.2.3 解耦频率的选择 |
| §4.2.4 滤波器设计 |
| §4.3 可展开天线控制系统设计 |
| §4.3.1 刚性控制器设计 |
| §4.3.2 柔性控制器设计 |
| §4.3.3 控制器耦合关系和参数选择 |
| §4.3.4 仿真试验与控制器效果分析 |
| §4.4 案例仿真与分析 |
| §4.5 小结 |
| 第五章 可展开天线多态结构设计 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 柔性机构频率特性分析 |
| §5.3 柔性机构频率特性灵敏度分析及优化方法 |
| §5.4 可展开天线多态结构优化模型 |
| §5.5 案例仿真与分析 |
| §5.6 小结 |
| 第六章 可展开天线结构与控制集成设计初探 |
| §6.1 引言 |
| §6.2 结构与控制集成设计模型 |
| §6.3 可展开天线结构与控制集成设计 |
| §6.4 案例仿真与分析 |
| §6.5 小结 |
| 第七章 周边桁架索网可展开天线实物模型及试验研究 |
| §7.1 引言 |
| §7.2 2m 口径可展开天线实物模型研制 |
| §7.2.1 天线基本参数确定 |
| §7.2.2 零部件结构设计及加工 |
| §7.2.3 重力卸载装置设计 |
| §7.2.4 展开过程控制系统设计 |
| §7.3 结构仿真与试验对比 |
| §7.3.1 形面精度分析与试验 |
| §7.3.2 模态分析与试验 |
| §7.4 展开过程试验 |
| §7.4.1 展开过程仿真与试验对比 |
| §7.4.2 索网对展开过程的影响 |
| §7.5 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（10）航天器多体系统姿态动力学与控制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 1.4 本文的主要创新点 |
| 第二章 航天器多体系统姿态运动学 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 参考坐标系 |
| 2.3 姿态描述 |
| 2.3.1 欧拉角 |
| 2.3.2 方向余弦矩阵 |
| 2.3.3 四元数 |
| 2.3.4 用欧拉角、四元数表达的运动学方程 |
| 2.4 拓扑结构描述 |
| 2.4.1 多体系统的拓扑结构分类 |
| 2.4.2 关联矩阵与通路矩阵 |
| 2.4.3 低序体阵列 |
| 2.4.4 父体阵列、子体阵列 |
| 2.5 无力矩航天器多体系统的动量矩 |
| 2.6 基于旋量的速度及加速度递推计算 |
| 2.6.1 速度旋量的递推 |
| 2.6.2 移位算子及其性质 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于空间算子代数的动力学建模 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基于旋量递推的空间算子代数动力学 |
| 3.2.1 动量及动量矩定理 |
| 3.2.2 反向动力学建模 |
| 3.2.3 基于质量矩阵分解的正向动力学 |
| 3.3 树形多体系统动力学建模 |
| 3.4 运动学与动力学等价机械臂 |
| 3.4.1 运动学等效 |
| 3.4.2 动力学等效 |
| 3.5 实例分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于伪速度的动力学建模方法 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 伪速度的定义及分类 |
| 4.3 基于伪速度的动力学方程 |
| 4.3.1 欧拉-庞卡莱动力学方程 |
| 4.3.2 Kane 动力学方程 |
| 4.3.3 基于空间算子代数的对角化 Lagrange 动力学方程 |
| 4.3.4 基于特征值的伪速度（EQV）动力学方程 |
| 4.4 欧拉－庞卡莱方程在和平号太空站姿态恢复分析中的应用 |
| 4.5 基于伪速度的动力学建模的优点 |
| 4.6 计算量的比较 |
| 4.7 实例分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 流形上的航天器的非线性姿态与形状控制 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 机械多体系统 Lie 群和 Lie 代数的表示方法 |
| 5.3 运动方程式 |
| 5.4 SO(3)(?)T~M 切空间上的李括号 |
| 5.5 可控性结论 |
| 5.6 运动规划步骤 |
| 5.6.1 旋转矩阵分解 |
| 5.6.2 实例应用 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 航天器非完整约束系统的最优控制及稳定性分析 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 非完整约束系统 |
| 6.3 典型一阶可控制系统 |
| 6.4 航天器姿态的最优控制 |
| 6.5 非完整系统哈密顿公式 |
| 6.6 非完整哈密顿系统稳定性及控制律设计 |
| 6.7 基于哈密顿方程的航天器非完整系统稳定性分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 航天器多体系统符号动力学软件编制 |
| 7.1 前言 |
| 7.2 Mathematica 符号编程软件简介 |
| 7.3 总体方案设计及主要模块介绍 |
| 7.4 主要模块程序结构及算子调用关系树 |
| 7.4.1 运动学模块 |
| 7.4.2 动力学模块 |
| 7.4.3 控制模块 |
| 7.5 实例应用 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 磁悬浮航天器姿态控制全物理仿真系统 |
| 8.1 前言 |
| 8.2 实验系统介绍 |
| 8.3 实验系统各部分组成原理 |
| 8.4 实验系统的优点 |
| 8.5 本章小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 后续研究内容及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 |
四、多体系统动力学与空间技术（论文参考文献）
- [1]航天器动力学与控制的研究进展与展望[J]. 黄文虎,曹登庆,韩增尧. 力学进展, 2012(04)
- [2]刚—柔耦合问题与空间多杆柔性机械臂的动力学建模理论研究[D]. 陈思佳. 南京理工大学, 2012(08)
- [3]空间机械臂建模及分析方法综述[J]. 郑棋棋,汤奇荣,张凌楷,黎杰,谢宗武,刘宏. 载人航天, 2017(01)
- [4]多体系统动力学时间离散最优控制方法研究[D]. 高磊. 青岛科技大学, 2016(08)
- [5]复杂柔性结构全局模态方法及其在空间组合结构中的应用[D]. 魏进. 哈尔滨工业大学, 2018(02)
- [6]柔性多体系统刚-柔耦合动力学[J]. 洪嘉振,蒋丽忠. 力学进展, 2000(01)
- [7]空间柔性机械臂动力学建模分析及在轨抓捕控制[D]. 潘冬. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [8]空间柔性机械臂动力学建模、轨迹规划与振动抑制研究[D]. 杨永泰. 北京理工大学, 2014(07)
- [9]柔性空间可展开天线的结构与控制集成设计[D]. 张逸群. 西安电子科技大学, 2013(10)
- [10]航天器多体系统姿态动力学与控制的研究[D]. 刘云平. 南京航空航天大学, 2009(04)