基于仿真的正交试验在对接锁系运动同步性研究中的应用

对接锁系运动同步性是空间对接机构完成刚性连接和分离的关键技术,通过采用 正交试验的方法合理设计仿真试验,高效找出影响对接锁系运动同步性的主要因素,明确了 提高锁系运动同步性的改进方向。     

对接机构隔框锁的接触碰撞动力学研究及仿真

为了给空间对接飞行器提供地面试验的参考依据。验证隔框锁结构设计的正确性和对接过程的可行性。本文针对隔框锁实例，在其运动平面内以均匀B样条曲线抉合锁钩外轮廓。并建立起接触碰撞动力学微分方程和仿真模型，分析了刚体碰撞的过程，刚性接触的单边约束条件和考虑变形接触的法向计算方法，文章还提出了基于几何引擎的接触点的实时判别算法，并给出了对接完成锁钩的接触力，动能及动量的仿真曲线图。计算过程稳定，所得结果合理，具有重要的参考价值。     

结构锁解锁同步性影响因素分析

对影响对接机构结构锁解锁同步性的因素进行了研究。建立了结构锁解锁的力学模型,分析了锁钩啮合量、锁钩摩擦力、拉簧力和端面分离力等因素的影响规律,提出了提高结构锁解锁同步性的措施。研究结果经试验验证,解决了分离角速度过大的问题。     

空间对接机构结构锁传动原理分析

针对异体同构周边式对接机构，提出了两种结构锁主动锁钩传动方案，分别对其运动原理及特点进行分析比较。数值仿真结果表明，在不同的电机驱动功率、作动时间和执行端行程等条件下，结构锁传动系统应采用不同传动方案。     

对接过程中捕获锁质量和锁合面间隙影响分析

采用弹性接触动力学有限元和多刚体动力学方法分别对航天器对接接触碰撞过程和对接机构捕获、缓冲与校正过程进行了数值模拟,对比分析了捕获锁质量对捕获过程的影响及捕获锁锁合面间隙对捕获后对接过程的影响。从仿真结果可以看出,附加质量有利于主、被动对接环之间形成接触滑移,捕获后锁合面间隙引起两飞行器间相对速度震荡,并延迟了碰撞力和缓冲时间。     

空间对接六自由度半物理仿真的研究

阐述了空间对接过程六自由度半物理仿真的方案，及其工程实现中的关键技术问题，给出了对接过程的运动数学模型，和伺服系统的动力学模型，通过仿真分析对该方案进行了评价。     

空间对接动力学半物理仿真基本问题及解决方案研究

分析了空间对接半物理(HIL,Hardware-In-the-loop)仿真系统设计难点,将空间对接半物理仿真设计问题归纳为四个基本问题,即稳定性问题、动态复现精度问题、滞后补偿器的鲁棒性问题以及适应性问题。为了解决上述问题,作者阐述了空间对接半物理仿真系统设计思想,旨在空间对接频带范围内,消除或减弱仿真硬件接口对半物理仿真系统的影响。在此基础上,确立了力和力矩传感器及其滤波器设计准则、数字控制采样频率的选取依据和运动模拟器的设计方案等。最后文章探讨了空间对接半物理仿真系统动态特性的验证方法。     

主动控制式对接机构对接预捕获阶段的仿真

介绍了主动控制式对接机构对接的基本操作过程，并以具有六个作动阻尼器的主动接制式对接机构为例，对对接预捕获阶段作了详细的研究。 该阶段两对接飞行器的运动方程，给出了作动／阻尼器为满足捕获条件所需达到的长度的计算方法，设计了控制回路，在此基础上作了数值仿真。仿真结果表明，建立的数学模型是正确的，设计的控制系统控制效果良好。     

空间对接组件中的结构锁及其传动系统

空间对接组件结构锁及其传动系统研究是空间对接技术中的重要组成部分。本文讨论了对接组件几类典型结构锁及其传动系统的结构组成及工作原理,分析比较了它们的特点,为工程应用提供基础。     

《航天器交会对接技术》出版

《航天器交会对接技术》一书于2007年10月出版。该书密切结合载人航天工程,从交会对接基本轨道原理与姿态运动出发,深入系统地研究了交会对接过程中轨道动力学模型、交会对接的飞行策略、导引与控制规律、发射窗口等问题,全面完整地给出了工程实用的理论模型和工程仿真算例,是广大航天科技工作者学习和掌握航天器交会对接技术的一本优秀教材和科技参考书。     

航天器爪型对接机构对接过程动力学仿真分析

航天器对接机构是完成空间在轨对接任务的核心机构,要保证成功完成对接任务,必须清楚掌握其对接过程动力学作用机理与表现。文章针对爪型对接机构的对接过程开展动力学研究,建立了考虑对接过程中的接触、摩擦及碰撞等非线性因素的对接机构动力学模型,进行对接过程的全程动力学仿真模拟,详细分析了对接过程的影响因素与作用机理,并从能量角度分析了缓冲器的工作性能,可为爪型对接机构的设计、对接初始条件确定和控制策略的制定提供参考。     

对接机构动力学仿真

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。     

对接机构分系统研制

介绍了我国神舟八号飞船和天宫一号目标飞行器对接试验的对接机构分系统的组成、控制时序、设计方案,以及可靠性与安全性。给出了对接机构分系统研制中总体设计、动力学仿真、试验和关键部件研制等关键技术,以及整机特性测试、连接分离试验、热真空对接与分离试验、寿命试验等验证情况。回顾了对接机构分系统的研制过程。     

自主交会对接测量系统和对接敏感器

自主交会对接的关键技术之一就是测量系统和敏感器。本文首先论述测量系统的设计方案,它采用4种敏感器,互为备分,这是一种具有很高可靠性的测量系统。其次论述对接敏感器的构成、工作原理的技术性能。     

航天器对接试验台主动对接环失重模拟技术研究

为航天器对接五自由度试验台研究了外装智能式失重模拟技术:外装机构对主动对接环从外部进行吊装,吊装点位于主动环质心,可实现主动环三轴自由转动,并能方便地实现与主动环的安装与分离;智能式重力平衡器能迅速地、高精度地提供失重模拟平衡力,并保证主动环的上下自由运动及二维平动运动。本文提供了一个设计实例,并作了动态响应仿真分析。设计的外装机构附加质量仅有3kg,附加惯量小于1 5kg·m2,装置动态响应时间小于5ms,各向失重模拟误差1～2%。     

“进步”号全自动“泊港”

2009年5月7日,俄罗斯“进步M-02M”号新型货运飞船发射升空,随后与国际空间站“码头”号对接舱成功自动对接。这是继俄第一艘新型货运飞船“进步M-01M”号与国际空间站手动对接之后,第一次实现全自动成功对接。至此,“脱胎”于苏联第3代飞船“联盟”号的“进步”号货运飞船,在技术上实现了一次新的飞跃。     

RGPS在交会对接中的应用

在伪距差分算法中， 目标飞行器的绝对导航误差通过方向余弦影响相对导航精度， 同时由于线性化观测方程引起的模型误差减小， 使其精度随相对距离减小而提高。仿真结果表明位置差分可以用于相对距离大于２００ｍ 阶段， 伪距差分可以用于相对距离２００ｍ 以内阶段， 两种方法的相对速度精度都需要提高。     

空间对接过程的仿真研究

分析了内翻式异体同构周边式对接机构的接触形式，控制模型和力学模型，建立了对接过程的动力学仿真模型。利用试验数据对该模型进行了验证，并在此基础上进行对接过程的仿真研究。     

10自由度全物理对接动力学仿真器

为了研究对接机构在对接过程中受力情况,检验对接机构缓冲能力和捕获能力,研制了10自由度全物理对接动力学仿真器.它能够在地面上比较真实的模拟航天器在太空中对接相互作用力和相对运动.仿真器每个试验台采用3自由度气浮滑台和2自由度转台模拟航天器的姿态,采用质量、惯量模拟件模拟航天器质量、惯量,并且通过调整质量、惯量模拟件参数可使试验台能够模拟不同质量、惯量的航天器,采用内撑式绳索吊装装置平衡对接环重力.主要介绍该仿真器的组成、功能和特点,对二轴转台摩擦进行了试验研究,主动二轴转台最大摩擦力矩7.45N·m,被动二轴转台最大摩擦力矩1.97N·m,最大误差9.3%,确定了质量、惯量模拟件调整参数及调整方法,介绍了内撑式绳索吊装装置特点,其结构紧凑,随动性好,失重误差1%.