發(fā)布時間：2017-07-06 14:20

  本文關(guān)鍵詞：剪叉式空間伸展臂展開過程仿真與優(yōu)化控制

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【摘要】：剪叉式空間伸展臂作為一種空間可展結(jié)構(gòu),廣泛應用于各種航天器。為降低空間伸展臂的研制成本并使其順利展開,本文對剪叉式空間伸展臂展開過程進行了仿真分析和優(yōu)化控制研究。在展開過程仿真中,把剪叉式空間伸展臂看作由剛性桿件組成,得到簡化的物理模型,使用多剛體動力學理論建立展開過程動力學模型,即Euler-Lagrange方程。對于該方程,采用高階變分數(shù)值積分方法進行求解,并和傳統(tǒng)數(shù)值求解方法進行比較分析,數(shù)值結(jié)果表明高階變分數(shù)值積分方法求解精度高,適用于航空航天領(lǐng)域,可以保證展開過程的仿真具有較高的準確性。在展開過程優(yōu)化控制中,針對剪叉式空間伸展臂的展開過程建立優(yōu)化控制模型,首先研究了基于梯度的優(yōu)化方法,給出了梯度的計算過程,并分析了該類方法中存在的問題。然后研究了不含梯度的遺傳算法,分析了該方法存在的早熟問題及產(chǎn)生的原因,提出一種根據(jù)個體相似度選取交叉?zhèn)�體的方案,并給出一種新的自適應改變交叉概率與變異概率的策略,通過性能分析實驗來驗證本文改進方案的有效性。最后,在數(shù)值算例中使用改進遺傳算法求解最優(yōu)驅(qū)動力,結(jié)果表明本文所提出的改進算法能有效求出最優(yōu)驅(qū)動力,適用于航空航天領(lǐng)域中復雜的優(yōu)化控制問題。
【關(guān)鍵詞】：剪叉式空間伸展臂 仿真分析 優(yōu)化控制 高階變分數(shù)值積分方法 遺傳算法
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2;TP18
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-14
• 1.1 研究背景和意義6-9
• 1.2 國內(nèi)外研究概況9-11
• 1.2.1 空間伸展臂展開過程仿真研究概況9-10
• 1.2.2 空間伸展臂展開過程優(yōu)化控制研究概況10-11
• 1.3 本文研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)11-14
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容12
• 1.3.2 本文組織結(jié)構(gòu)12-14
• 第二章 剪叉式空間伸展臂展開過程動力學建模14-22
• 2.1 剪叉式空間伸展臂結(jié)構(gòu)組成14
• 2.2 展開過程動力學模型14-21
• 2.2.1 單個剪叉單元14-20
• 2.2.2 多個剪叉單元20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第三章 動力學方程數(shù)值求解算法22-30
• 3.1 傳統(tǒng)數(shù)值求解方法22-25
• 3.1.1 方法介紹22-23
• 3.1.2 數(shù)值算例23-25
• 3.2 高階變分數(shù)值積分方法25-27
• 3.2.1 方法介紹25-26
• 3.2.2 數(shù)值算例26-27
• 3.3 數(shù)值求解算法比較27-29
• 3.4 本章小結(jié)29-30
• 第四章 剪叉式空間伸展臂展開過程優(yōu)化控制30-45
• 4.1 展開過程優(yōu)化控制模型30-31
• 4.2 基于梯度的優(yōu)化方法31-33
• 4.2.1 梯度計算31-33
• 4.2.2 基于梯度的優(yōu)化方法存在的問題33
• 4.3 遺傳算法及其早熟問題33-34
• 4.4 遺傳算法的改進方案34-39
• 4.4.1 基于個體相似度的交叉配對35-36
• 4.4.2 交叉算子和變異算子的改進36-37
• 4.4.3 性能分析實驗37-39
• 4.5 優(yōu)化控制數(shù)值算例39-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 總結(jié)與展望45-46
• 參考文獻46-50
• 攻讀學位期間的研究成果50-51
• 致謝51-52

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