哈工大航天学院课程-空间飞行器动力学与控制-第3课-空间飞行器轨道动力学上
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H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书(论文)课程名称:控制系统设计课程设计设计题目:直线一级倒立摆控制器设计院系:航天学院自动化专业班级:设计者:学号:指导教师:设计时间:09.08.31 ——09.09.18哈尔滨工业大学目录1.任务书-----------------------------------------------------------22.理论模型建立和分析-----------------------------------------43.PID控制器设计与调节--------------------------------------94.状态空间极点配置控制器设计----------------------------155.问题的进一步讨论-------------------------------------------246.设计结论与心得体会----------------------------------------25*注:此任务书由课程设计指导教师填写。
第一章理论模型的建立与分析1.1直线一阶倒立摆数学模型的推导系统建模可以分为两种:机理建模和实验建模。
实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号,激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出,应用数学手段建立起系统的输入-输出关系。
这里面包括输入信号的设计选取,输出信号的精确检测,数学算法的研究等等内容。
机理建模就是在了解研究对象的运动规律基础上,通过物理、化学的知识和数学手段建立起系统内部的输入-状态关系。
对于倒立摆系统,由于其本身是自不稳定的系统,实验建模存在一定的困难。
但是经过小心的假设忽略掉一些次要的因素后,倒立摆系统就是一个典型的运动的刚体系统,可以在惯性坐标系内应用经典力学理论建立系统的动力学方程。
985大学第五轮学科评估发布,哈工质量极高985大学第五轮学科评估发布众所周知,教育部开展第五类学科评估以来已经很久了,但是直到目前为止,仍然没有公布各个学校相关的结果。
这就不禁让人们产生疑问:为什么迟迟不向社会公布评估结果?同时,根据非常可靠的消息,各大高校已经收到了教育部发送的学科评估结果,并且要求不得公开宣传,仅仅只作为学科建设的参考之一。
即便如此,还是会有不少大学“难掩喜悦之情”,或多或少地透露出了一些关于第五轮学科评估的消息。
比如,南开大学的化学、吉林大学的考古学、重庆大学的土木工程、大连理工大学的材料科学与工程都实现了A+“零突破”……我们都知道的是,第五轮学科评估更加注重综合评价以及重点突出的特点,对于各个学科的实力进行全方位的再一次评估。
在未来的五年时间内,第五轮学科评估的结果将会有着最大的参考价值!在这样的背景之下,越来越多的人们开始关注第五轮学科评估的具体情况,特别是那些顶尖985高校自然就处于“风口浪尖之上”!只不过,大部分学校会提到A类学科的数量,并不会把完整的学科评估结果公之于众……那么,我们也只能够凭借着各个学校的官网,甚至深入到各个院系进行搜寻这些信息,最终得到了比较有可信度的第五轮学科评估结果。
首先,从整体上来说,由于总的参评学科数量大增,那么,这一轮学科评估中评级的范围和比例自然也会有所扩充。
举个最简单的例子,据说A+学科由2%增加到3%、A学科由3%增加到5%、A-学科由5%增加到7%等等……因此,人们纷纷都表示,第五轮学科评估结果的含金量和认可度大不如前,确实只能作为学科建设的参考罢了。
但是,对于部分985高校来说,抓住这样一次扩充的机会,把自己的学科建设再上一个台阶,他们可以说是赢麻了!但是,如果从学科评估的硬实力角度来看,那么最厉害的当然还是:北京大学31个A+、清华大学22个A+、浙江大学19个A+、复旦大学12个A+、南京大学12个A+、上海交通大学11个A+、,中国人民大学11个A+、中国科学技术大学9个!其实,仅仅只从学科评估的角度来看,上面那八所高校,就是我们常说的顶尖985高校,或者可以说是第一档985大学。
材料学学科2011年硕士研究生招生复试指导根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求,材料学学科(报考航天学院复合材料与结构研究所)2011年硕士研究生招生复试指导确定如下。
一、复试比例及主要内容1、复试由笔试和面试两部分组成,外国语听力考试在面试中进行。
复试的总成绩为280分,其中笔试200分,面试80分。
2、复试笔试科目(1)材料科学基础部分,占80分。
主要内容:①材料的结构,化学键,晶体学,晶体结构,晶体缺陷②纯金属的凝固,纯金属的结晶,形核,二元与三元相图③固体材料的变形与断裂,弹性变形,塑性变形,位错与强化,断裂④回复,再结晶,晶粒长大,金属的热变形⑤扩散定律,扩散机制,影响扩散的因素,反应扩散参考书目:潘金生,仝建民,田民波主编,材料科学基础,清华大学出版社,1998;冯端,师昌绪,刘治国主编,材料科学导论,化学工业出版社,2002。
(2)材料性能学部分,占70分。
主要内容:①材料的力学性能,硬度,韧性,疲劳,磨损②材料的热学性能:热容、热膨胀、热传导③材料的磁性能:抗磁性与顺磁性,铁磁性与反铁磁性④材料的电学性能:导电与热电性能,半导体,绝缘体⑤材料的光学性能:线性光学与非线性光学性能参考书目:冯端,师昌绪,刘治国主编,材料科学导论,化学工业出版社,2002;王从曾主编,材料性能学(前11章),北京工业大学出版社,2001。
(3)材料分析方法部分,占50分。
主要内容:①材料X射线衍射分析②材料电子显微分析参考书目:周玉主编,材料分析方法,机械工业出版社,2004。
3、面试,占80分。
学科将组成专家组对考生进行面试。
主要是了解考生的特长与兴趣、身心健康状况;考察考生的综合素质、能力以及外语水平,主要内容包括:1)大学学习情况及学习成绩;2)外语听力及口语;3)综合分析与语言表达能力;4)对材料学学科相关知识的掌握情况;5)从事科研工作的潜力。
在参加面试时,考生可以提供能够反映自身素质、能力、水平的相关证明材料。
2022年中国航天日活动主题总结(集合5篇)(2022年中国航天日的主题)中国航天日活动主题总结1今年4月24日是第七个“中国航天日”,主题为“航天点亮幻想”。
为大力弘扬航天精神,科学普及航天学问,激发宽阔青年同学崇尚科学、探究未知、敢于创新的热忱,分散实现中国梦航天梦的强大力气,水利工程系开展“星辰大海,永不止步”主题宣布传达活动。
观看神舟十三号返航视频4月16日上午,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆,飞行任务取得圆满成功。
组织同学们观看返航视频,见证神舟十三号载人飞船平安着陆和3名英雄宇航员凯旋回家,身临其境感受航天魅力,学习航天精神,致敬航天英雄。
同学们深切感受到了祖国航天事业的飞速进展,不断激励和鼓舞新时代青年站在宇宙的新高度,走在时代前列。
“航天梦从这里起航”航模制作同学们利用废弃物品或日常生活中常见的材料制作航天模型,作品包括飞机、火箭、飞船、卫星、太空站等模型,本次航模制作活动不仅加强了同学们动手实践力气,也促进青年同学对中国航天事业的关注和了解,激发宽阔青年同学开拓进取、勇于创新、崇尚科学的精神。
“航天梦我的梦”网络竞赛答题本次航天学问竞赛通过微信小程序开展,参赛对象面对全系同学,竞赛内容涉及航天事业人物传记、航天学问科普、航天进展史等内容,同学们在答题中重温了古往今来一幕幕航天壮举,细数了航天人每一步沾满汗水与泪水的脚印,深刻领悟“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神。
此次活动引导了同学们树立正确的价值观,学习了航天人自主创新、自强不息、艰苦奋斗、勇攀高峰的民族精神。
中国航天日活动主题总结2为更好发挥中国空间站科创体验基地作用,进一步推动我国航天科普工作创新进展,在第七个“中国航天日”到来之际,中国科技馆联合中国空间技术争论院、钱学森空间技术试验室于4月23日开展“航天点亮幻想——‘中国航天日’主题训练活动”,为公众特别是青少年献上一场航天科普盛宴。
活动现场,空间站工程航天技术试验总师朱枞鹏向青少年月表送上科学家寄语,号召同学们热忱拥抱科学,投身探究宇宙的宏大征程。
哈尔滨工业大学考研交通科学与工程学院交通科学与工程学院历史悠久,可以追溯到哈尔滨工业大学的前身——1920年创立的中俄工业学校铁路建设科,是国内最早培养路桥人才的单位之一,其公路与城市道路专业创建于1958年,交通科学与工程学院成立于1995年。
经过几十年的发展,学院的办学规模、师资力量均达到国内一流水平,是国家培养交通、城建高级工程技术与管理人才的重要基地。
学院设有道路与轨道工程系、桥梁与隧道工程系、道路材料工程系、交通工程系、交通信息与控制工程系和测量教研中心。
拥有交通运输工程和土木工程(桥梁与隧道工程)2个一级学科;拥有交通运输工程一级学科博士后流动站、博士、工学硕士、工程硕士学位授权点(涵盖道路与铁道工程、交通运输规划与管理、交通信息工程及控制、载运工具运用工程4个二级学科)、桥梁与隧道工程二级学科博士、硕士学位授权点;拥有道路桥梁与渡河工程、交通工程、交通信息与控制工程等3个本科专业。
其中,桥梁与隧道工程学科是国家和建设部重点学科,道路与铁道工程学科是建设部和黑龙江省重点学科,交通运输规划与管理学科是建设部重点学科,道路桥梁与渡河工程本科专业是黑龙江省重点专业。
在2008年教育部组织的全国一级学科评估中,交通运输工程学科排名第8位。
学院是“交通安全特种材料与智能化控制技术交通行业重点实验室”、“城市道路与交通建设部重点实验室”、“黑龙江省智能交通管理与技术重点实验室”等省部级重点实验室的依托单位,具有较为完备的软硬件条件,为开展高水平的教学和科研工作提供了保障。
学院现有教职员工104人,其中教师76人,教授15人,博士生导师18人(含兼职博士生导师7人),副教授25人,硕士生导师40人,博士化率达到73.68%,4人入选教育部新世纪优秀人才计划,1人获得黑龙江省杰出青年基金,1人获得国家杰出青年基金(海外)。
绝大多数学科带头人和学术带头人的年龄在35~50岁,是一支充满朝气、学术思想活跃、求实创新、团结向上的师资队伍。
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他,扎根冰城52年,曾执掌哈工大“帅印”,专注航天和国防科研矢志不渝,被公认为我国著名的力学与振动工程专家,我国故障诊断技术开拓者之一。
他曾作自述诗:“冥顽何曾与世争,读书偶露小聪明。
风云际会酬初志,边境虚空忝盛名。
廉颇老矣诗作饭,渊明归去笔堪耕。
杏坛孺子气如虎,志在扶摇万里程。
”不久前,在哈尔滨工业大学一幢普通的大楼内,记者采访了即将迎来80华诞的哈尔滨工业大学教授、博士生导师、中国工程院院士黄文虎,感受了这位振动专家的振动人生。
与天地对接为飞船护航“和那些重大工程相比,我们承担的项目只是载人航天工程中非常小、非常局部的一部分,不值得写。
”采访中,作为我国较早提出并开展故障诊断研究的黄文虎院士一再谦逊地强调这一点。
可是,每一位关心“神舟”飞船的人都知道,“故障诊断”系统是保证飞船在运行过程中及时检测并排除故障、保证航天员安全的不可缺少的系统。
“汽车如果出现了故障,还可以停下来检修;但飞船一旦上了天,是不可能给你检修机会的。
”黄文虎院士幽默地说。
可这幽默中,透出他对飞船可靠性和安全性的深切关注。
茫茫宇宙,给人神秘的遐想,也为空间探索带来无情的挑战。
这种挑战,要求载人航天飞船的设计具有极高的可靠性和安全性,从而也就必须提高飞船的故障检测和诊断能力。
“虽然成功率0.997已超过国际标准,但我们还是希望每一次发射都能成功,航天员都能安全返回。
但是航天员在天上任务繁重,又不是专业的故障诊断专家,不可能亲自检测故障,因此必须实现故障诊断系统的完全自动化。
”黄文虎说,正是基于这种“心系飞船,心系航天员”的情结,1994~1996年,在当时“神舟”系列飞船还没有完整的故障诊断系统方案的情况下,凭着多年来在民用系统故障诊断方面的丰富经验和对相关领域国际先进经验的充分了解,以黄文虎为首的哈工大动力学与控制研究所,便向飞船总体设计部门提交了载人飞船“故障诊断”系统的论证方案,并受到了航天五院的高度评价。
获得这么大收获,并不是一蹴而就。
哈工大控制科学与工程系导师简介1.刘志远2003-目前:哈尔滨工业大学航天学院控制科学与工程系博士生导师。
中国人工智能学会智能机器人专业委员会委员。
研究方向:1. 先进控制方法与应用。
主要研究非线性模型预测控制方法,约束系统的鲁棒控制方法,混合系统及智能系统的控制与决策方法及应用。
2. 汽车电子控制技术。
主要研究先进汽车电子控制的理论、方法和关键技术,内容包括发动机和传动系统、安全系统的控制,车辆稳定性控制,导航系统和基于网络的汽车控制系统。
3. 机器人控制。
主要研究行走机器人和轮式移动机器人的运动规划与控制,自动超声焊缝检测中的小型爬壁机器人的关键技术。
2.姚郁现为国防863某主题专家组专家、总装备部精确制导专家组专家、载人航天领域总体专家组专家、中国系统仿真学会常务理事、中国宇航学会光电技术委员会副主任委员。
研究方向:1、鲁棒控制理论与应用2、先进制导与控制方法3、先进机电控制技术4、飞行器半实物仿真技术3.陈兴林哈尔滨工业大学控制科学与工程系副主任,控制科学与工程教学实验中心主任,教授博士导师。
国防科工委教材建设专家组成员,全国高等学校自动化专业系列教材编审委员会委员,中国人工智能学会智能控制与智能管理专业委员会委员。
研究方向飞行器控制与仿真;智能机器人;计算机控制HIT-I型飞行仿真转台获航天部科技进步一等奖OUT型闭式仿真转台获国防科工委科技进步二等奖正在进行863和民用航天重点项目空间激光数字通讯、半实物仿真及智能交通系统方面的研究项目。
4.伞冶哈工大航天学院仿真中心教授、博士生导师,中国系统仿真学会理事;黑龙江省系统仿真学会常务理事兼副秘书长。
研究方向1.复杂大系统控制与仿真2.系统仿真理论研究与仿真技术应用3.飞行控制研究歼五便携式飞行模拟器,获85年国家科技进步二等奖,排名第三;J5QM-1球型飞行模拟器,获95年国家科技进步二等奖,排名第二;大型复杂系统分布式仿真研究,获98年国家科技进步三等奖,排名第二;模拟飞行应用软件研究,获2000年中国高校科技进步二等奖,排名第一。
黄文虎,哈工大航天学院教授,校学术委员会主任,博士生导师、中国工程院院士。
1949年毕业于浙江大学,1950年就读哈尔滨工业大学研究生班。
现任哈工大航天学院教授,博士生导师,校学术委员会主任。
曾先后任哈工大副校长、校长、研究生院院长等职,曾兼任国家自然科学基金委员会委员、国务院学位委员会学科评议组成员、人事部博士后管委会专家组成员、黑龙江省科协主席、中国振动工程学会理事长等职。
1995年入选中国工程院院士。
黄文虎是中国著名力学及振动工程专家,解决了国内多项比较重大工程项目中的关键科学技术问题。
对大容量汽轮机整圈连接长叶片组的振动设计提出了叶片调频的“三重点”理论和全新的计算方法,解决了此类结构调频这一国内外悬而未决的问题,对提高机组安全可靠性起重大作用,这些理论和方法已在生产中被普遍采用。
结合中国新一代通信卫星的研制,完成了“具有挠性太阳帆板的三轴稳定卫星动力学与控制”项目,是国内最早提供工程设计的卫星柔性帆板动力学分析软件。
在国内较早开展设备故障诊断技术研究,发展了模糊诊断、人工智能、神经网络等诊断技术。
在旋转机械故障诊断领域,开发故障诊断系统,装备于国内多家企业,取得了重大的经济效益和社会效益。
卫星、飞船故障诊断技术可行性研究和原理性实验方面取得重要成果,促进了中国航天领域故障诊断技术的应用。
近年在非线性动力学研究方面取得了一系列成果。
获部科技进步一等奖2项,二、三等奖6项,发表论文150余篇和中英文著作6部。
培养博士50余人,硕士和本科生多人,已成为国内航天、航空等领域技术骨干。
黄文虎,力学家、振动工程专家和教育家。
长期从事振动、控制及稳定性理论方面的研究工作。
结合中国大型汽轮发电机组及其他复杂结构,提出了新的调频理论与算法,将结构故障的振动诊断技术应用于产品开发,取得显著效果。
目录∙•生平概况∙•振动分析设计∙•结构动力学∙•振动诊断技术[显示全部]生平概况编辑本段回目录黄文虎黄文虎,1926年7月22日出生于上海市一个普通职员的家庭里。