基于空间机械臂的柔顺抓捕技术研究综述

空间机械臂是广泛应用于空间探索与实验的重要机电设备,柔顺抓捕技术为其执行主要任务的基础。空间机械臂柔顺抓捕技术主要分为结构设计与控制方法两个方面。首先介绍了目前已成功应用的空间机械臂末端执行器系统,分析了其结构与抓捕原理特点,说明了相应优势与不足,并给出结构优化的合理建议。然后介绍柔顺抓捕的控制方法在空间任务以及部分非空间任务中的成功应用,比较了其特性与优劣,归纳出优化的空间机械臂柔顺抓捕控制策略。本研究期望为空间机械臂柔顺抓捕技术的研究提供思路。     

运载火箭发动机喷管变形机构型综合分析研究

为有效缩短箭体长度,增大喷管扩张比,提高发动机比冲,对运载火箭发动机进行了喷管变形机构型综合分析。首先分析了国内外喷管变形机构发展历程,在此基础上系统总结了喷管变形机构的典型应用,并对典型喷管变形机构进行了方案分析,研究了其组成原理和功能设计特点,最后基于机构拓扑图分析方法给出机构构型方案及设计方法。介绍了国内外相关喷管变形机构各构型方案运动原理及设计特点,并综合分析评价了各方案,提出了喷管变形机构技术发展建议,可为运载火箭发动机变形机构设计提供支撑。     

条件生成对抗网络的翼型反设计方法

针对变体飞行器实时控制翼型形状的需求,提出了基于深度学习的翼型反设计方法,利用多层感知机搭建了由生成器与判别器组成的条件生成对抗网络。生成器从带有随机噪声的气动参数中提取内在特征,习得特征到翼型的映射关系;判别器则将生成器产生的翼型或真实翼型与前述气动参数混合作为输入,输出该翼型为符合指定气动条件的真实翼型的概率。为了优化网络模型,研究并分析了噪声尺寸、超参数及网络结构对模型收敛性能的影响。训练好的网络模型即可根据给定的期望气动参数,快速生成配套的翼型。测试结果表明预测翼型与真实翼型的均方根误差的平均值为0.17%,耗时仅为23 ms,大大提高了设计精度与效率;并且在有噪声干扰情况下依旧保持良好的设计性能,增强了翼型设计模型的鲁棒性。研究成果可以应用于变体飞行器自适应在线最优气动构型控制。     

考虑机翼弹性变形时的传递对准方法研究

传递对准时 ,飞机机翼的弹性变形会对挂在机翼上导弹的子惯导系统的对准精度产生很大的影响 ,因此需要对弹性变形进行建模。此时 ,KainandCloutier提出的“速度 +姿态”匹配的方法已不再适用。本文提出了一种“速度+角速度”匹配的快速传递对准方法 ,并且采用了一种更符合实际飞行情况的仿真方法对安装误差角和弹性变形角进行了估计。结果表明 ,这种匹配方案的对准精度比“速度 +姿态”匹配的对准精度提高了至少一个量级以上 ,而且可以达到要求的精度     

月球着陆器着陆缓冲机构设计方法研究

着陆缓冲机构是着陆器实现月球或行星探测软着陆的关键部件之一,它直接关系到软着陆探测任务的成败.文章根据着陆缓冲机构的功能和特点,提出了从概念设计、方案比较到方案确定、详细分析和试验验证的方案设计流程,并结合月球着陆器着陆缓冲机构的研制经验,对每个阶段的设计方法进行了阐述,可供后续深空探测任务着陆缓冲机构设计借鉴和参考.     

一种新型球副机构的设计及分析

提出一种新型球副机构,即1S机构.该机构由两个转动副和一个等效转动副组成,其运动功能等效为球副.1S机构可通过其变种构型增强刚度和增大运动角度.同时,以1S机构为基础,可构建N-S复合球副机构;与其他运动副进行复合,如移动副、额外的转动副等,可构建X-S机构.在复合铰链中,所有的运动副:(a)均具备相对独立的运动,(b...     

车载大型遥测天线新型方舱开盖机构的设计

随着航天遥测任务对机动性和防护性要求越来越高,车载大型遥测天线开始尝试安装在方舱内,运输时可以收藏防护,工作时可以展开,并要求在车辆运动过程中进行工作,实现通信要求。方舱开盖机构是作为消除风沙雨雪等环境负载影响、改善工作条件、提高车载大型遥测天线可靠性的一项重要举措。开盖机构能够自动开启和闭合,满足大型遥测天线工作需求,收藏状态能够对大型遥测天线起到防雨、防尘和防撞击等防护作用。由于大型遥测天线尺寸跨距大,又受铁路、公路运输的限制,导致常用的开盖机构设计空间受限制,并大幅增加了方舱开盖机构防护难度。针对上述问题,介绍了一套车载大型遥测天线新型方舱开盖机构的设计,将舱顶的顶板从左右方向分为两块,左右翻转打开。为了完全不影响天线的工作,方舱左右壁上部的立板也随着顶板一起翻转,顶板和立板翻转后,均与左右舱壁贴合,保证开盖机构打开后,整车宽度尺寸不影响车辆的公路运输性。该开盖机构采取电动推杆和钢丝绳绞盘方式进行自动开盖和闭合,并对机构进行力学分析计算、电动推杆和钢丝绳绞盘选型确认。新型方舱开盖机构既实现了方舱顶盖的自动开启和闭合,又满足了大型遥测天线的车辆运输和运动过程中的通信要求,有效实现防护功能,实际应用效果良好。     

三种新型真空容器大门运行机构的设计

真空容器大门运行机构根据大门类型、尺寸、使用场地情况及用户的不同要求选择不同的结构形式。近年来我们公司为了不断满足市场的需求,组织专门力量开发了各种新型大门运行机构,取得了非常好的效果。文章介绍了3种真空容器大门运行机构的工作原理、设计思路以及结构组成,可供真空容器设计者参考借鉴。     

一种新型空间对接抓捕机构的设计与分析

文章设计一种新型抓捕机构,不仅具有结构简单、末端速度可控等优点,而且可减小两卫星抓捕过程中产生的碰撞力。基于抓捕机构的工作原理,使用CATIA软件建立了三维模型,并运用ADAMS仿真软件进行仿真分析,得到其运动规律和动力学曲线;使用ABAQUS有限元软件对抓捕机构中的软轴进行受力分析。仿真与有限元分析结果表明:与美国ASDS-Ⅱ相比,该机构的角度容差更大,更容易实现对卫星的捕获。     

基于场景驱动的雷达航迹模拟方法研究与影响因素分析

对空中目标环境进行多元化构建是雷达装备开展日常训练与试验的基础,但空中有效目标数量短缺、目标类型单一、训练效费比较高等依然是目前部队外场训练所面临的主要问题。通过分析新时期雷达装备军事训练的特点及需求,在外场实装训练场景下提出了一种可操作的、基于场景驱动的雷达航迹模拟方法,涵盖基础理论模型、航迹模拟方法等方面,并分析了航迹模拟误差的主要影响因素。最后结合实验对所提方法进行了验证,结果表明,该方法的航迹模拟效果良好,可为新型军事训练方法设计提供参考与建议。     

基于微多普勒效应的ISAR成像干扰新方法

本文从分析雷达目标微多普勒效应的产生机理出发,提出了针对ISAR成像的干扰新方法。一方面,针对现有基于微多普勒特征的雷达目标识别技术,干扰机将接收到的雷达信号进行移频和幅度调制处理后转发,生成虚假的微多普勒特征,实现对敌方雷达系统的欺骗干扰;另一方面,利用微多普勒效应对雷达回波的附加调制作用,干扰机发射虚假微多普勒信号,通过降低回波各次距离像之间的相关性和破坏距离像的初相信息,可有效干扰敌方成像系统的运动补偿处理,并在方位向生成干扰条带,对敌方ISAR系统形成“灵巧”抑制干扰,使其无法实现对目标的有效成像。仿真和实测数据处理均表明基于微多普勒效应的干扰方法可在较低干信比条件下实现对ISAR成像系统的有效干扰。     

一种基于模板匹配的目标识别方法

在基于模板的目标识别方法中,模板的精度是一个关键问题。由于合成孔径雷达成像机理的原因,在SAR图像中会出现迎坡缩短、顶底倒置和遮挡等现象。因此,SAR图像中的目标形状与一般光学图像中的不同。在进行模板匹配的过程中,其模板也会有相应的变化。针对该问题提出一种目标识别方法,使用新的模板生成方式,即利用OpenGL技术并根据特定目标模型生成符合SAR图像特征的目标模板,这是一种基于模型的识别方法。使用MSTAR提供的数据对该方法进行验证,试验结果证明了方法的有效性。     

基于多因素耦合的机构可靠性仿真试验方法

本文提出一种基于多因素耦合的机构可靠性仿真试验方法,该方法将机构可靠性影响因素分为原始因素、累积性使用因素和非累积性使用因素,将机构状态分为原始状态和工作状态。仿真试验过程中,首先以原始因素为随机变量进行抽样,并将其代入性能函数以建立仿真试验的样本。然后针对某个样本,依次在各个时刻以使用因素为随机变量进行抽样,将抽样结果依次代入该样本并判断其是否失效,以得出该样本的寿命。依次得出每个样本的寿命并据此对机构进行可靠性演化分析。最后以舱门锁为案例对本方法进行了验证,结果表明本文所提方法能较为真实的模拟机构在其服役过程中的可靠性演化规律。本文所提方法同时适用于同类复杂机构。     

一种基于点集匹配的反舰导弹目标选择方法

远距离反舰导弹在搜索阶段选择预定目标时,目前采用的瞄准点方法受自控终点的散布误差和目标机动影响较大。为此提出用基于几何散列法和改进Hausdorff距离(M-HD)的点集匹配方法选择编队预定目标。首先利用几何散列法中描述点集的方法,将刚体变换关系下的点集匹配变成固定位置的一些点集对之间的距离计算;然后采用单向M-HD描述两个固定点集的距离;最后采用双向最近邻准则来获取对应点。该方法具有平移和旋转不变性,因此其性能与导航误差和编队的一致运动无关。仿真实验验证了该方法的有效性,且正确选择预定目标的概率高于传统的瞄准点选择方法。     

基于惯性系的双轴旋转式惯导系统转位方法

针对双轴旋转式惯导系统中不能自动补偿标度因数误差与地球自转耦合误差的问题,提出了一种改进的转位方法。该方法不增加转轴数目,通过补偿地球自转在转轴平面的投影抑制耦合误差项,计算结果表明该方法适用于激光陀螺惯导系统和光纤陀螺惯导系统。利用改进的转位方法对双轴旋转式惯导系统进行仿真,仿真结果验证了该方法的可行性。研究结果为双轴旋转式惯导系统的工程设计和改进提供了一定的理论支持。     

基于无迹卡尔曼滤波的空间目标双星定位方法

利用双星对空间目标的观测角进行目标定位,可以很好地避免地基探测系统探测弧段短的缺点。研究了基于动力学滤波的双星定位方法,介绍了无迹卡尔曼滤波的基本原理,建立了考虑地球非球形J2项引力摄动的空间目标动力学方程和基于无偏量测转换的双星观测方程。通过仿真比较两种滤波方法在相同条件下对目标的定位误差,可知无迹卡尔曼滤波方法在收敛速度和定位精度上均优于扩展卡尔曼滤波方法。     

一种考虑摄动影响的星座构型稳定性设计方法

研究了星座构型稳定性设计方法,通过分析在长期摄动因素影响下星座各卫星轨迹偏移量,采用卫星初始参数偏置补偿原理,提出星座整体偏移思想。结合数据拟合方法,对多种摄动整体影响结果进行拟合调整,设计相应的调整方案,以消除卫星轨道在长期摄动因素下产生的偏差,保持了星座构型稳定性。在获得相应的参数调整量后,选取最为合理的设计方案,使卫星构型因摄动影响而调整所需要的能量尽可能小。     

一种基于S-R-S构型特点的正交冗余机械臂避障规划方法

针对正交冗余机械臂避障规划问题,提出了一种基于S-R-S构型特点的避障规划新方法。该方法将正交7自由度冗余机械臂构型等效为S-R-S(球副-转动副-球副)构型,并依据S-R-S构型特点将避障规划分为肘部笛卡尔位置规划、第2根臂杆规划、末端工具规划3个部分。引入Bézier曲线完成肘部和末端工具在球面的避障规划,第2根臂杆的避障规划依据避障最大运动能力调整完成。通过Schunk-Lwa4D正交冗余机械臂避障规划实验,验证了提出的基于S-R-S构型特点的避障规划新方法的有效性和可行性。     

一种基于小波变换的伪码跟踪环路多径抑制方法

多径效应是GPS等卫星导航系统的重要误差源之一,严重影响导航系统的性能。针对多径效应,在分析了多径信号模型和伪码自相关函数特征的基础上,提出了一种基于小波变换的多径抑制方法。该方法利用自相关函数曲线斜率突变点位置不受多径信号影响的特性,通过小波变换检测其斜率突变点位置,进而利用得到的鉴相误差调整码相位,达到多径抑制的目的。仿真结果表明,该方法不受多径条数的影响,鉴相结果更准确,多径抑制能力得到显著提高。
     

一种近地航天器脉冲星地固系动力学定轨方法

为改善近地航天器脉冲星导航的定轨精度,设计一种地固系动力学定轨方法。该方法结合了更精确的地球引力场模型,在求地球引力势梯度基础上引入惯性力,建立了地固系下轨道动力学方程;并结合脉冲相位量测,使用扩展卡尔曼滤波实现航天器轨道参数实时估计。此方法可以降低动力学方程非线性度,尤其适用于地球静止轨道卫星。通过数学仿真校验了新方法的有效性与精度。