对接机构动力学仿真 被引量：11

1

作者 时军委 徐峰 +1 位作者 胡雪平 肖余之 《上海航天》 2011年第6期17-22,48,共7页

以神舟飞船的对接机构为研究对象,介绍了不同研制阶段仿真的任务规划,给出了研究中的对接机构仿真分析的捕获缓冲参数设计、数字样机、对接过程动力学仿真评估、试验验证与模型修正,以及对接动力学试验等。

关键词 对接机构 动力学仿真 虚拟样机 试验

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载人月球车全向(全局)月面路谱模型研究

2

作者 张云侠 王卫军 +3 位作者 管西强 杨文淼 时军委 张崇峰 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第5期640-644,共5页

为保证载人月球车等月面高速移动机器人路谱模型的准确性和规范性,对月球表面月谱进行了数学建模与仿真。利用谐波叠加法建立了二维路谱模型,通过增加横向特征,建立了三维路谱仿真模型,并建立了月表陨石坑和石块的典型模型,从叠加了陨... 为保证载人月球车等月面高速移动机器人路谱模型的准确性和规范性,对月球表面月谱进行了数学建模与仿真。利用谐波叠加法建立了二维路谱模型,通过增加横向特征,建立了三维路谱仿真模型,并建立了月表陨石坑和石块的典型模型,从叠加了陨石坑和石块模型到三维的平坦月海、高地和崎岖月海的数学模型中,获得了典型月面路谱的数字化特征,该特征与月貌真实情况一致。该路谱模型可以作为载人月球车的平顺性和操纵稳定性动力学仿真模型的输入,为载人月球车的性能评价和优化奠定基础。 展开更多

关键词 载人月球车 月谱模型 汽车动力学 仿真

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对接机构动力学建模与电子差动捕获缓冲研究

3

作者 张冰肖 王博洋 +2 位作者 刘铸永 刘璟龙 时军委 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1910-1921,共12页

针对空间对接机构智能化和轻量化的需求,借鉴机械式对接机构差动缓冲的思想,提出一种电子差动式捕获缓冲控制算法。首先根据单向递推组集方法,考虑对接机构间接触碰撞,建立了对接机构捕获缓冲过程的多体动力学模型。其次采用3组参数分别... 针对空间对接机构智能化和轻量化的需求,借鉴机械式对接机构差动缓冲的思想,提出一种电子差动式捕获缓冲控制算法。首先根据单向递推组集方法,考虑对接机构间接触碰撞,建立了对接机构捕获缓冲过程的多体动力学模型。其次采用3组参数分别对6个直线驱动机构的位移进行控制,调节对接环的纵向、横向滚转、偏航俯仰3类捕获缓冲性能,实现了3类对接性能的解耦控制。对主动控制式对接机构的捕获缓冲过程进行动力学-控制仿真,仿真结果表明该控制算法能很好地完成对接任务,并具有不同方向捕获缓冲性能解耦、对系统频响要求低等优良特性,为新一代对接机构的控制设计提供理论基础和技术支撑。 展开更多

关键词 对接机构 多体动力学 递推组集方法 接触碰撞 差动式控制

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驱动激励下的柔性太阳翼系统振动及抑制研究 被引量：2

4

作者 张金龙 卢少波 +1 位作者 时军委 郭任祥 《载人航天》 CSCD 2017年第4期487-492,497,共7页

针对太阳翼驱动机构不平稳激励所引起的系统振动问题,分析了驱动激励下柔性太阳翼系统振动响应,发现刚柔耦合作用会大大增强系统在驱动作用下的微弱振动。指出旋转运动控制是太阳翼系统振动控制的关键,提出了一种在驱动机构与太阳翼之... 针对太阳翼驱动机构不平稳激励所引起的系统振动问题,分析了驱动激励下柔性太阳翼系统振动响应,发现刚柔耦合作用会大大增强系统在驱动作用下的微弱振动。指出旋转运动控制是太阳翼系统振动控制的关键,提出了一种在驱动机构与太阳翼之间安装旋转磁流变阻尼器的系统振动抑制方案,以振动干扰抑制为控制目标。运用PID算法计算旋转运动控制的阻尼力矩需求,定量地研究了旋转振动控制对柔性太阳翼系统振动抑制效果。仿真结果表明:旋转振动控制能使系统振动的干扰力矩衰减达89%,有效抑制驱动激励下的太阳翼系统振动,对提高航天器的运行稳定性及定位精度具有重要意义。 展开更多

关键词 柔性太阳翼 驱动激励 刚柔耦合 振动控制 磁流变阻尼器

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太阳电池阵展开与锁定过程的多体动力学分析 被引量：3

5

作者 刘铸永 时军委 王检耀 《动力学与控制学报》 2018年第5期462-466,共5页

柔性太阳电池阵展开动力学分析一般将板间的铰链视为理想铰,展开到位时施加与角度相关的撞击力矩模拟锁定过程.本文采用多体动力学方法,在动力学建模时将板间铰链视为物体,考虑太阳电池阵的刚柔耦合效应,基于Hertz接触理论,建立锁销和... 柔性太阳电池阵展开动力学分析一般将板间的铰链视为理想铰,展开到位时施加与角度相关的撞击力矩模拟锁定过程.本文采用多体动力学方法,在动力学建模时将板间铰链视为物体,考虑太阳电池阵的刚柔耦合效应,基于Hertz接触理论,建立锁销和锁槽的碰撞模型.然后实现了太阳电池阵展开锁定全过程的动力学数值仿真,并研究了碰撞模型中参数的选取对仿真结果的影响.研究结果表明,碰撞参数的选取不仅影响铰间碰撞力的大小,还会影响整个系统锁定后的频率响应.最后给出了如何选取碰撞参数进行太阳电池阵展开与锁定动力学仿真的策略. 展开更多

关键词 展开机构 锁定撞击 碰撞力 频率 碰撞参数

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空间站对接碰撞能量计算的简化分析 被引量：1

6

作者 肖余之 时军委 胡雪平 《载人航天》 CSCD 2013年第3期8-13,共6页

空间站建造和运营过程中对接的新变化是大吨位和大偏心,必须计算各种构型对接碰撞需要缓冲的能量,周边式对接机构碰撞情况复杂,能量计算困难。针对任意两航天器碰撞式对接,建立三维等效模型计算碰撞能量,根据空间站构型将三维模型简化... 空间站建造和运营过程中对接的新变化是大吨位和大偏心,必须计算各种构型对接碰撞需要缓冲的能量,周边式对接机构碰撞情况复杂,能量计算困难。针对任意两航天器碰撞式对接,建立三维等效模型计算碰撞能量,根据空间站构型将三维模型简化成二维模型,避开求解常微分方程,直观、方便、快速地计算对接碰撞产生的能量,并对空间站"I"、"L"以及"T"字构型时的对接碰撞能量进行分析,用于对接机构的性能设计。 展开更多

关键词 空间站 对接机构 碰撞能量 对接动力学

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对接机构方案样机轴向缓冲力仿真分析与试验验证

7

作者 肖余之 时军委 郭家骅 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期23-28,共6页

在对接机构方案样机缓冲试验中发现了轴向缓冲力超标的问题.针对这一问题,理论分析了轴向缓冲力过大的原因,进行了仿真计算,给出了降低轴向缓冲力的措施,并在对接机构方案样机上实施了部分措施进行验证试验,验证试验数据表明仿真正确、... 在对接机构方案样机缓冲试验中发现了轴向缓冲力超标的问题.针对这一问题,理论分析了轴向缓冲力过大的原因,进行了仿真计算,给出了降低轴向缓冲力的措施,并在对接机构方案样机上实施了部分措施进行验证试验,验证试验数据表明仿真正确、措施有效.仿真也复现了飞行器模拟件自振频率对轴向缓冲力的影响,并存飞行器模拟件的模态测试中得到了验证,仿真给出了必须对试验数据进行滤波分析的结论. 展开更多

关键词 对接机构 仿真 试验验证

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空间站转位机构转臂捕获基座误差分析 被引量：3

8

作者 胡雪平 张崇峰 +3 位作者 沈晓鹏 孙西龙 刘艳 时军委 《上海航天（中英文）》 CSCD 2022年第S02期96-100,共5页

基于空间封闭矢量方法,针对齿轮支架相对实验舱以及基座相对核心舱的安装误差、对接环推出误差、主被动对接环环环间隙这4个环节的误差,建立了空间站转位机构转臂捕获基座之间的相对位置姿态误差模型。通过蒙特卡罗方法分析了误差,并给... 基于空间封闭矢量方法,针对齿轮支架相对实验舱以及基座相对核心舱的安装误差、对接环推出误差、主被动对接环环环间隙这4个环节的误差,建立了空间站转位机构转臂捕获基座之间的相对位置姿态误差模型。通过蒙特卡罗方法分析了误差,并给出误差范围及分布特性。分析结果可以给地面捕获连接试验和仿真验证工况的制定提供依据。 展开更多

关键词 转位机构 对接机构 捕获误差 空间站 封闭矢量 蒙特卡罗方法

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带Stewart平台的航天器刚柔耦合动力学建模与仿真分析 被引量：3

9

作者 孔嘉祥 王博洋 +3 位作者 刘铸永 郭其威 时军委 臧旭 《动力学与控制学报》 2022年第6期76-84,共9页

本文采用柔性多体系统单向递推组集的建模方法,基于速度变分原理建立了带Stewart平台、柔性帆板和CMG组件的航天器刚柔耦合动力学模型.由于该模型自由度较大,无法满足实时控制的需求,因此建立了简化的Stewart平台等效模型,并通过与柔性S... 本文采用柔性多体系统单向递推组集的建模方法,基于速度变分原理建立了带Stewart平台、柔性帆板和CMG组件的航天器刚柔耦合动力学模型.由于该模型自由度较大,无法满足实时控制的需求,因此建立了简化的Stewart平台等效模型,并通过与柔性Stewart平台完整模型对比,验证了所建立的动力学简化模型的正确性与高效性.分析了星体平台运动及柔性帆板的振动对有效载荷动力学响应的影响,指出了设计Stewart平台的微振动抑制方案时不能忽略下平台的运动及柔性附件的振动.本研究为带Stewart平台的航天器的微振动减振设计与高精度指向提供了有效的技术支撑. 展开更多

关键词 STEWART平台 刚柔耦合 递推组集方法 动力学建模 仿真分析

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飞网捕获机构中受约束绳索的建模方法研究 被引量：1

10

作者 李志相 张航蓝 +2 位作者 时军委 杨文淼 赵振 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期359-364,共6页

针对飞网捕获系统中大量非光滑接触以及刚柔耦合造成的动力学建模困难问题,提出一个简化模型。该模型将收口绳索与收口环和分离体之间的接触视为滑移关节,并采用约束方法开展动力学研究。考虑到滑移关节的碰撞,引入接触刚度,建立滑移关... 针对飞网捕获系统中大量非光滑接触以及刚柔耦合造成的动力学建模困难问题,提出一个简化模型。该模型将收口绳索与收口环和分离体之间的接触视为滑移关节,并采用约束方法开展动力学研究。考虑到滑移关节的碰撞,引入接触刚度,建立滑移关节的接触动力学方程。利用绝对节点坐标法描述绳索单元,采用虚功原理建立绳索单元动力学模型;对于分离体等刚体,采用四元数描述,建立刚体含约束动力学方程。对收口系统的收口过程建模仿真,得到绳索和牵引质量块的运动规律,并对比不同收口环数目下的收口时间和收口程度。研究结果表明,收口环的数目增加可以使边线绳收缩得更加紧凑,但较多的收口环会延长收口时间,降低收口效率。 展开更多

关键词 飞网捕获 受约束柔索 滑移关节 绝对节点坐标法

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空间站舱体转位试验系统动力学匹配设计与仿真 被引量：5

11

作者 胡雪平 时军委 +1 位作者 沈晓鹏 刘艳 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第1期20-25,共6页

针对空间站舱体转位地面试验二维模拟空间三维动力学特性的等效性问题,通过第二类拉格朗日动力学方法,建立起在轨与地面试验系统之间的动力学关系,进行了质量特性匹配性设计。基于设计的质量特性,进行了在轨转位和地面试验转位两种仿真... 针对空间站舱体转位地面试验二维模拟空间三维动力学特性的等效性问题,通过第二类拉格朗日动力学方法,建立起在轨与地面试验系统之间的动力学关系,进行了质量特性匹配性设计。基于设计的质量特性,进行了在轨转位和地面试验转位两种仿真分析,仿真结果表明,在轨与地面动力学仿真结果在趋势和峰值两方面一致性很好,所设计的实验舱模拟器质量特性可以用于地面试验系统的研制。 展开更多

关键词 动力学特性等效 质量特性匹配性设计 转位机构 双关节试验系统

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基于阻抗控制的空间机械臂目标捕获技术研究 被引量：6

12

作者 陈欢龙 王盈 +1 位作者 邹怀武 时军委 《载人航天》 CSCD 2014年第2期122-126,共5页

针对7自由度空间机械臂在目标捕获过程中的应用,根据机械臂末端执行器与目标适配器导向插入过程中存在接触碰撞的特点,提出一种阻抗控制方法,将机械臂末端测量的反作用力和力矩转化为位置增量,从而提高机械臂的主动柔性。并建立MATLAB/A... 针对7自由度空间机械臂在目标捕获过程中的应用,根据机械臂末端执行器与目标适配器导向插入过程中存在接触碰撞的特点,提出一种阻抗控制方法,将机械臂末端测量的反作用力和力矩转化为位置增量,从而提高机械臂的主动柔性。并建立MATLAB/ADAMS联合仿真模型进行仿真验证,利用ADAMS的碰撞模型模拟接触捕获时的力学过程。仿真结果表明,本文提出的阻抗控制方法可以减小机械臂末端作用力和关节的驱动力矩,补偿了机械臂位置控制的误差,从而保证了机械臂对目标的捕获精度。 展开更多

关键词 空间机械臂 力控制 阻抗控制 目标捕获

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可重复使用垂直起降运载火箭软着陆动力学仿真研究 被引量：5

13

作者 杨文淼 刘志 时军委 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第21期329-334,共6页

随着航天技术的飞速发展,可重复使用运载火箭成为未来运载火箭技术的发展趋势。结合一种可重复使用垂直起降运载火箭着陆系统,基于ADAMS软件平台,开发了模拟作为主要缓冲材料的铝蜂窝力学性能子程序。建立了软着陆动力学仿真模型,实现... 随着航天技术的飞速发展,可重复使用运载火箭成为未来运载火箭技术的发展趋势。结合一种可重复使用垂直起降运载火箭着陆系统,基于ADAMS软件平台,开发了模拟作为主要缓冲材料的铝蜂窝力学性能子程序。建立了软着陆动力学仿真模型,实现了对可重复使用垂直起降运载火箭着陆过程的动力学仿真分析。仿真结果对可重复使用垂直起降运载火箭的研究具有一定参考价值。 展开更多

关键词 动力学仿真 垂直起降 软着陆 ADAMS子程序

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太阳帆板联动机构同步机理分析与动力优化 被引量：2

14

作者 杨文淼 时军委 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期338-343,共6页

通过对绳索联动机构(CCL)进行等效简化,分析CCL同步展开机理,并建立数学模型。详细推导了含CCL联动系统的动力学方程,以某型太阳帆板展开同步性为例,仿真分析展开动力学过程以及大幅不同步产生的原因。以整个展开过程中最大不同步量最... 通过对绳索联动机构(CCL)进行等效简化,分析CCL同步展开机理,并建立数学模型。详细推导了含CCL联动系统的动力学方程,以某型太阳帆板展开同步性为例,仿真分析展开动力学过程以及大幅不同步产生的原因。以整个展开过程中最大不同步量最小为优化目标,建立联动系统优化模型,并采用序列二次规划算法(SQP)对驱动力矩参数进行了优化设计。相对驱动力矩为正值的传统设计方法,根部驱动力矩为负值的优化结果有效降低联动绳索负载,改善了太阳帆板展开同步性。 展开更多

关键词 太阳帆板 展开动力学 优化设计 序列二次规划

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空间站柔性展开机构仿真方法研究 被引量：2

15

作者 王碧 时军委 肖余之 《载人航天》 CSCD 2013年第6期1-8,共8页

空间站展开机构是典型的大型多柔体系统,其展开收拢过程涉及非线性大变形以及接触碰撞问题。首先采用绝对节点坐标法作为柔性体的建模方法,建立了梁单元的有限元单元格式,然后基于拉格朗日方法和Hertz接触理论建立了考虑接触碰撞问题的... 空间站展开机构是典型的大型多柔体系统,其展开收拢过程涉及非线性大变形以及接触碰撞问题。首先采用绝对节点坐标法作为柔性体的建模方法,建立了梁单元的有限元单元格式,然后基于拉格朗日方法和Hertz接触理论建立了考虑接触碰撞问题的柔性多体系统动力学方程,采用向后差分方法数值求解柔性多体系统的微分代数方程,最后以自由梁、简支梁和柔性单摆进行数学仿真验证。结果表明,该方法可用作我国空间站大型柔性太阳电池翼的设计分析参考。 展开更多

关键词 多柔体系统 绝对节点坐标法 接触碰撞 微分代数方程 向后差分方法

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一种扭转式载人月球车及其高速移动性能研究

16

作者 马龙宇 王慎泉 +3 位作者 蒋松 付宏文 张崇峰 时军委 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1392-1400,共9页

针对阿波罗载人月球车在崎岖月面行驶车身晃动幅度过大,车轮离地时有发生的问题,分析月面地形路谱对车身纵向、横向以及对角车轮跳动差的需求,在总结月球车、火星车以及地面车辆提高接地性措施的基础上,提出一种前后车身可相对扭转的载... 针对阿波罗载人月球车在崎岖月面行驶车身晃动幅度过大,车轮离地时有发生的问题,分析月面地形路谱对车身纵向、横向以及对角车轮跳动差的需求,在总结月球车、火星车以及地面车辆提高接地性措施的基础上,提出一种前后车身可相对扭转的载人月球车,通过相对扭转对车轮跳动进行补偿。仿真对比了两种载人车在不同路面下的高速移动能力、平顺性、通过性以及稳定性,对比研究表明:该扭转式载人车在交叉正弦路面具有更高的行驶速度,在随机路面同等行驶速度下具有更高的平顺性,在低速越障、过坑能力等方面也具有明显优势,车身扭转自由度明显增加了载人月球车对崎岖路面的适应性。 展开更多

关键词 载人登月 月球车 车身扭转 越障

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基于MFC的悬臂梁振动抑制设计与试验研究

17

作者 毕凤霞 时军委 +1 位作者 史航 苏成利 《载人航天》 CSCD 2017年第4期493-497,共5页

为研究压电材料MFC在太阳电池翼等低频梁板结构振动抑制中的应用,搭建压电悬臂梁试验系统,辨识得到系统传递函数,分别设计了位移开关控制器、速度开关控制器以及根轨迹控制器,对控制器的实际振动抑制效果进行了试验,试验结果表明系统阻... 为研究压电材料MFC在太阳电池翼等低频梁板结构振动抑制中的应用,搭建压电悬臂梁试验系统,辨识得到系统传递函数,分别设计了位移开关控制器、速度开关控制器以及根轨迹控制器,对控制器的实际振动抑制效果进行了试验,试验结果表明系统阻尼比由原来的4%分别上升为3%、6%和5%,表明所设计的控制器在压电悬臂梁的一阶弯曲模态振动抑制中控制效果明显,分析了三种控制效果产生差异的原因,其中速度开关控制效果最好。 展开更多

关键词 压电纤维复合材料 悬臂梁 振动抑制 试验研究

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转位机械臂捕获初始条件分析 被引量：4

18

作者 胡雪平 时军委 +1 位作者 沈晓鹏 刘艳 《载人航天》 CSCD 2011年第2期9-14,共6页

对接环的推出精度、主被动环的间隙是转位机械臂捕获锥捕获初始条件偏差的主要来源;二者与捕获初始条件偏差的关系由转臂的尺寸、舱体的尺寸决定;用矢量分析的方法,建立了从转位机械臂到节点舱接纳锥空间位置姿态关系的解析数学模型,应... 对接环的推出精度、主被动环的间隙是转位机械臂捕获锥捕获初始条件偏差的主要来源;二者与捕获初始条件偏差的关系由转臂的尺寸、舱体的尺寸决定;用矢量分析的方法,建立了从转位机械臂到节点舱接纳锥空间位置姿态关系的解析数学模型,应用Adams和Matlab软件对捕获初始条件范围进行了计算和分析,为接纳锥尺寸设计及机械臂方案提供了依据。 展开更多

关键词 推出精度间隙初始条件位置姿态转位机械臂

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小型弱撞击式对接机构对接动力学建模方法研究

19

作者 赵真 时军委 +1 位作者 王卫军 刘仲 《深空探测研究》 2011年第4期37-41,共5页

针对深空探测小型弱撞击式对接机构对接动力学问题，基于Lagrange乘子法接触动力学模型，开发一套能够较为准确地反映新型“弱撞击式”对接动力学过程的仿真分析模型。该模型可以针对不同对接初始条件，对主动飞行器和目标飞行器对接过... 针对深空探测小型弱撞击式对接机构对接动力学问题，基于Lagrange乘子法接触动力学模型，开发一套能够较为准确地反映新型“弱撞击式”对接动力学过程的仿真分析模型。该模型可以针对不同对接初始条件，对主动飞行器和目标飞行器对接过程进行模拟，提供飞行器相对姿态、相对位移等动力学信息以及较为准确的结构载荷。同时，针对弱撞击式对接机构仿真情况，对设计方案进行预示并提出合理改进意见。目前，该模型已在弱撞击式对接机构研制过程中取得良好效果。 展开更多

关键词 深空探测 对接机构 对接动力学 仿真建模 接触碰撞模型

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基于非线性动态逆的主动电驱式对接机构位姿跟踪方法

20

作者 刘璟龙 时军委 +4 位作者 胡雪平 许晨光 张冰肖 邱华勇 马晓龙 《航空学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期313-323,共11页

已有在轨服役的空间飞行器对接机构,由于其被动机械式的设计特点,多数只能针对一组固定吨位的对接任务进行设计研制。而载人月球探测任务和空间站对接任务,因其任务复杂,对接机构需要具备多任务、多吨位、多工况的对接适应能力。该任务... 已有在轨服役的空间飞行器对接机构,由于其被动机械式的设计特点,多数只能针对一组固定吨位的对接任务进行设计研制。而载人月球探测任务和空间站对接任务,因其任务复杂,对接机构需要具备多任务、多吨位、多工况的对接适应能力。该任务规划中,含有各类吨位主被动飞行器的对接组合需求。经过精心设计的具有弹簧阻尼、差动组合系统的被动机械式对接机构无法同时兼顾完成大对小、小对大吨位的空间飞行器对接任务,并且传统的增益规划类跟踪控制律也无法满足快瞬态响应、高精度控制等动力学控制需求。已有的运动学跟踪控制方法大多需要经验调参过程,往往步骤繁琐且易造成系统失稳。在此任务背景下,对研制一类具有精确动力学控制性能的主动电驱式对接机构提出了迫切需求。设计了一种基于非线性动态逆方法的主动电驱式对接机构位姿跟踪方法,并进行了仿真验证。多体动力学与控制系统联合仿真试验结果表明,所设计的非线性控制律能够完成既定控制目标,相较于传统方法能够进行精确动力学控制,响应迅速、精度更高且无需重复调参,为后续工程研制阶段提供了参考。 展开更多

关键词 载人航天飞行 月球任务 空间交会 对接 机构 非线性控制系统

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