空天飞机操纵人感系统的一种可能方案

本文阐明了飞机人工操纵系统中,人感系统的理论基础,实现杆力梯度F_p~ny为常数时的措施,以及几种典型的人感系统和国内外水平。并提出空天飞机操纵人感系统的一种可能实现的方案。     

脑-机接口技术在载人航天任务中的应用研究

1脑-机接口技术概述
　　脑-机接口技术概念
　　脑-机接口（BCI）是以脑电信号或其他相关技术为基础,将大脑活动特征转化为预定义的命令,从而实现与外界交流或者控制其他外部设备的先进技术,是一种不依赖身体肌肉组织系统和控制神经系统的新型智能接口技术。因此,我们可以把BCI定义为一个非肌肉通信系统,它可以使人体的大脑意图和外界环境进行直接的沟通交流,在计算机和大脑之间建立一个新的通信通道。     

一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统

目前测试红外焦平面阵列相对光谱响应参数时，需要人工测量波段中每个波长点的光谱响应，针对测试过程繁琐和测试时间长的问题，在基于现有的不同开发平台开发的单色仪和数据采集系统的基础上，利用动态链接库技术，研制了一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统，该系统测试过程简化，自动化程度提高。经过对比分析，自动测试与人工测试结果具有较好的一致性，自动测试比人工测试更加可靠。     

一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统

目前测试红外焦平面阵列相对光谱响应参数时,需要人工测量波段中每个波长点的光谱响应,针对测试过程繁琐和测试时间长的问题,在基于现有的不同开发平台开发的单色仪和数据采集系统的基础上,利用动态链接库技术,研制了一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统,该系统测试过程简化,自动化程度提高。经过对比分析,自动测试与人工测试结果具有较好的一致性,自动测试比人工测试更加可靠。     

一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统CSCD

目前测试红外焦平面阵列相对光谱响应参数时,需要人工测量波段中每个波长点的光谱响应,针对测试过程繁琐和测试时间长的问题,在基于现有的不同开发平台开发的单色仪和数据采集系统的基础上,利用动态链接库技术,研制了一种红外焦平面阵列相对光谱响应自动测试系统,该系统测试过程简化,自动化程度提高。经过对比分析,自动测试与人工测试结果具有较好的一致性,自动测试比人工测试更加可靠。     

“人在回路”的载人航天器控制系统地面验证平台设计

针对栽人航天器“人在回路”的特点,在评价现有人控交会对接试验系统特点的基础上对地面验证系统设计原则进行归纳,提出一种载人航天器人工控制系统地面验证平台设计方案．该方案在继承以往航天器自动控制系统地面测试系统设计要点的基础上将“人”纳入控制闭环中,确保了载人航天器人工控制系统地面验证真实性．最后对平台的信息流回路、光学变换器等关键技术进行了阐述．     

基于DO30多功能校准仪的自动化计量检定系统设计

介绍了一种基于DO30-Ⅱ多功能校准仪建立数字多用表自动化计量检定系统的设计原理、系统组成及技术实现。重点介绍了程序控制器的设计思路和系统设计中的部分关键技术。实际应用表明,该系统解决了大多国产数表计量标准检定装置依然依靠手动测试、人工记录数据的问题,应用前景广泛。     

守恒律方程的导数人工压缩法

将高分辨率差分格式用于守恒律方程的导数方程,可以克服传统高分辨率格式在极值点精度退化的缺点,类似于Harten的人工压缩法,新方法称为导数人工压缩法.本方法既能提高间断的分辨率,又能提高极值点处的分辨率,是一种高分辨率低耗散低扩散格式.用单个守恒律方程带间断和多极值的初值问题和一维激波管问题进行了验证,比较了Harten-TVD,人工压缩,导数人工压缩方法的在间断和极值点的分辨率问题.     

血管张力检测器

美航宇局兰利研究中心专门为弗吉尼亚州诺福克总医院研究人员设计了一种测量血管张力的实验室仪器。研究人员正在研究血管平滑肌(血管壁的肌肉),对各种刺激物,如咖啡、茶叶、酒精或麻醉品的反应。他们希望兰利中心能帮助他们研究出一种测量因各种刺激物引起的血管扩张的方法。由于血管的“孔”(loops)类似于直径仅半毫米的小橡皮筋,因此要对这种极细的血管样品进行测试,任务是复杂的。尽管如此,兰利中心的仪器研制部还是研究出了一种微型系统。这种微型系统的关键部件是一个能扩张血管孔径的“微定位器”和一个测量平滑肌产生张力的应变计。微定位器是一种两     

非合作自主交会对接的动态障碍物躲避制导

首先,在视线坐标系下建立了系统相对运动状态方程,将人工势函数制导方法应用于航天器的非合作自主交会对接任务和动态障碍物躲避问题。其次,利用Lyapunov稳定性理论分析证明了在该制导方法控制下系统的稳定性,并且研究讨论了两种不同情形下的动态障碍物躲避效果,分析了人工势函数制导方法的应用能力。最后,用精确的数学模型进行了数值仿真,验证了制导方法应用于所研究问题的正确性和有效性。     

自适应挤压油膜阻尼器减振机理研究

提出了一种带有金属橡胶外环的自适应挤压油膜阻尼器ASFD/MRR(Adaptive Squeeze Film Damper with Metal Rubber outer-Ring),它利用环形金属橡胶的弹性变形来调整油膜间隙,以达到油膜阻尼器最佳的减振效果,所进行的实验研究表明:对ASFD/MRR减振机理的理论预测和实验结果具有良好的一致性,该阻尼器在优化设计下,油膜间隙可以得到良好的控制,能明显抑制非线性振动现象的发生,具有良好的减振性能.     

气膜密封阻尼结构的气膜稳态特性分析

针对航空发动机等高速旋转机械的气体动密封和转子系统的振动问题,提出一种新型的带金属橡胶弹性外环的气膜密封阻尼结构,其作用是在转静子之间建立气膜用于阻尼和封严,高弹性阻尼材料的外环用于控制气膜的动力特征.基于准静态法建立转子-气膜-金属橡胶外环三者之间的流固耦合关系,采用有限差分法求解气膜压力场,得到表征气膜密封阻尼结构稳态特性的气膜力、泄漏量和摩擦转矩随参数变化的规律.计算结果表明:弹性外环能有效地改善气膜压力场的分布.具有良好稳态性能的结构参数选取范围应结合实际工况确定.在给定的工况条件下,长径比取1.5,密封间隙取0.05mm,柔性系数在2左右为佳.      

超声速横向喷流侧向控制的数值模拟

为研究来流攻角和喷流位置对横向喷流侧向控制力的影响,通过数值方法模拟了超声速条件下的横向喷流干扰流场,计算得到的壁面沿程压力分布与实验结果吻合良好.采用喷流力放大因子和实际作用位置表征喷流侧向控制力的实际作用效果,引入法向干扰力沿程增加系数来分析弹体表面的压力特征区域对侧向控制力的影响.计算结果表明:在喷流干扰下,侧向控制力大小不等于喷流设计推力,并带有绕喷流中心位置的低头力矩;低压尾迹区是影响侧向力实际作用效果的决定因素;攻角的增大和喷流位置的后移,分别有助于削弱低压尾迹区的干扰强度和作用范围,从而增强侧向控制力的实际作用效果.      

基于显式力控制的空间机器人抓捕碰撞力控制方法

针对空间机器人抓捕漂浮目标过程中的碰撞力控制问题,建立了空间机器人抓捕目标的动力学模型及与目标接触的接触碰撞模型;分析了手爪闭合速度和目标初始位置等参数对碰撞过程的影响;在此基础上采用任务优先逆运动学求解方法,设计了基于显式力控制的抓捕接触碰撞力控制方法,并对基于外力控制的碰撞力控制方法和基于显式力控制的碰撞力控制方法进行对比分析。结果表明,基于显式力控制的目标抓捕接触碰撞力控制方法能够实现满足平稳性要求的碰撞力控制,且所需的基座推力和关节控制力矩较小。     

Crustaceans as a model for microgravity-induced muscle atrophy.

Atrophy of skeletal muscles is a serious problem in a microgravity environment. It is hypothesized that the unloading of postural muscles, which no longer must resist gravity force, causes an accelerated breakdown of contractile proteins, resulting in a reduction in muscle mass and strength. A crustacean model using the land crab, Gecarcinus lateralis, to assess the effects of spaceflight on protein metabolism is presented. The model is compared to a developmentally-regulated atrophy in which a premolt reduction in muscle mass allows the withdrawal of the large claws at molt. The biochemical mechanisms underlying protein breakdown involves both Ca(2+)-dependent and multicatalytic proteolytic enzymes. Crustacean claw muscle can be used to determine the interactions between shortening and unloading at the molecular level.     

基于粒子群算法的绳系卫星展开与回收控制

绳系卫星的展开与回收是绳系卫星应用的基础问题,但通过改变系绳拉力来实现展开和回收的方法尚未得到充分研究.将系绳拉力作为控制力,并在时间域内离散,然后利用粒子群优化算法在整个可行域中寻找满足优化指标的最优值,从而得到控制力的变化规律.该控制方法可以使绳系卫星系统在最小摆动、最短时间等最优指标意义下,迅速展开到平衡位置,同时也适用于绳系卫星的回收.仿真结果表明：该控制方法同基于控制展开与回收速度的控制方法相比,展开和回收的时间短、侧向摆动小,具有一定优越性.     

飞行过程中头盔对飞行员颈部损伤的影响

为研究飞行过程中不同头盔对飞行员颈部损伤的影响,基于头颈部多刚体动力学模型,对急转弯及稳定盘旋飞行工况下4种头盔情况开展了动力学分析。得到了不同头盔作用下颈部肌肉力、椎间力、力矩及颈部损伤指数N_ij的变化规律,对不同头盔作用下的颈部损伤风险进行了评估。结果表明:所建立的头颈部模型与实验结果较为吻合,可以用来进行仿真模拟分析;相同飞行工况下,B头盔的佩戴使得头部质心前移,增加了颈部前屈时斜方肌的肌肉力;对于同一颈椎节段,B头盔的轴向压缩力最大,而C头盔导致的后伸力矩最大;在所有的计算工况中,上下颈椎的颈部损伤指数N_ij均小于0.5,满足航空领域的安全要求;B头盔和C头盔的质量相近,而B头盔质心位置靠前,C头盔靠后,说明头盔质心的前后位置会对颈部的损伤产生重要影响。研究结果可为飞行员头盔的设计优化及其对颈部损伤的影响提供研究支撑。      

基于自适应迭代的机器人曲面恒力跟踪

针对利用机器人进行打磨、抛光、去毛刺等场合时末端执行器对曲面工件轮廓跟踪时难以得到恒定接触力的问题,对机器人末端执行器和工件轮廓接触时的接触力进行研究,建立了实际跟踪过程中机器人末端执行器的接触力和已知传感器坐标系的映射关系,提出了一种基于自适应迭代学习算法的机器人力/位混合曲面恒力跟踪控制方法。该方法由两部分组成:基于机器人和环境接触时的阻抗模型设计了迭代学习控制律,在PD反馈控制的基础上通过迭代项克服机器人的未知参数和不确定性,并构建Lyapunov能量函数证明所提控制律的收敛性;将迭代学习控制律和力/位混合曲面恒力跟踪控制方法结合起来设计了用于曲面工件轮廓跟踪的控制方法。实验结果显示,经过15次迭代,接触力的波动范围逐渐变小并稳定在±3 N之内,验证了所提方法的有效性。      

基于力的电动静液作动器阻抗控制

阻抗控制作为一种柔顺控制方式,能够实现力与位置的协同控制,在作动系统需要与外部环境发生接触的应用中具有一定优势。在集成、高效的电动静液作动器(EHA)上实现基于力的阻抗控制具有良好的应用前景,其中核心问题是EHA力伺服控制器的设计。针对阻抗控制中外部负载特性不确定,EHA部分结构参数时变等问题,采用定量反馈理论(QFT)的方法对力伺服控制器进行设计。在对EHA数学模型及参数进行分析的基础上,通过QFT方法将被控对象的不确定范围与系统性能设计指标相结合,并以定量的方式在Nichols图上形成边界,在使标称对象的开环频率特性曲线满足各边界约束条件的同时完成力伺服控制器的设计。通过不同外部负载条件下的力伺服控制实验以及静、动态阻抗控制实验对EHA的力伺服控制器与阻抗控制系统进行了验证。实验结果表明:通过QFT方法设计得到的力伺服控制器对外部环境具有较强的鲁棒性,从而确保了EHA阻抗控制的成功实现。     

空间黏附爬行机器人足端预压力优化与控制

基于仿生干黏附材料的空间足式爬行机器人可附着于航天器外表面并代替宇航员完成舱外巡检、维护等工作,是无人自主化在轨服务与维护的有效途径。为保证足式爬行机器人与航天器的稳定附着,本文针对空间爬行机器人足端在与航天器接触时预压力对黏附稳定性影响的问题,提出一种足端预压力优化与控制方法。首先结合仿生黏附材料特性,建立黏附材料在预压阶段和黏附阶段的稳定性约束;其次在稳定性约束下基于二次规划方法优化足端力,保证预压力足够的同时减小对其他足的脱附力;最后通过基于环境刚度辨识的导纳控制实现优化后的力分配。结果表明：基于环境刚度辨识的导纳控制可实现预压力的柔顺控制,优化后的预压力可减小对其他黏附足的法向脱附力的影响,保证黏附爬行稳定性。