空间站宏微机械臂动力学建模与零反作用控制

为满足空间站宏微机械臂级联在一起运动的任务需求,文章提出一种简化的动力学建模方法。首先利用雅克比矩阵将柔性关节宏机械臂等效为柔性基座,根据柔性基座、刚性微机械臂以及两者之间的耦合作用推导出柔性基座机械臂动力学模型。基于机械臂系统的动力学冗余特性,采用零反作用运动控制法使柔性基座与微机械臂之间运动解耦。文中数学模型的仿真结果与商业软件一致,表明了柔性基座机械臂模型的正确性。另外,将零反作用轨迹跟踪控制法成功应用于该模型,使得微机械臂末端在跟踪期望轨迹的同时完全不会激起基座的弹性变形。     

梯形齿车轮月面牵引性能的离散元分析

采用离散元法分析梯形齿车轮在月面软土地形的通过性,提出不规则形状颗粒群系统的离散元建模技术,建立车轮牵引性能参数的细观表达式.基于模拟月壤的直剪实验数据,通过反复调试获得最佳土单元模型参数.轮-土作用的离散元分析结果表明:车轮在月壤地形的牵引性能与滑转率和轮齿结构有关,增加滑转率可获得更高的挂钩牵引力,但同时车轮所需的驱动转矩提高;增加轮齿高度可获得更大的土壤推力,但行驶阻力也相应增大;轮齿数量对车轮牵引性能影响较小,但影响车轮在行驶中的平顺性.     

航天器反作用轮扰动建模及参数辨识

为预测反作用轮微振动对航天器产生的影响,提出了一种改进的扰动模型.由于共振造成的扰动放大是反作用轮扰动对卫星姿态精度的最重要影响,改进模型通过引入放大系数体现结构固有频率对扰动的影响.鉴于改进模型的非线性特性,应用模拟退火遗传算法对改进模型进行了参数辨识.设计刚性六分量力测试平台对反作用轮扰动进行测试,并利用实测数据对改进模型及参数辨识结果进行验证.验证结果表明:改进模型准确地反映了反作用轮的扰动特点,模拟退火遗传算法可以提高参数辨识的精度.     

航空燃气涡轮发动机标准件数据库的构建与应用

介绍了以航空燃气涡轮发动机型号应用的小零件资源为基础,进行积累、整合和创新,将成熟程度和通用程度高的小零件提升为标准件,同时组织标准件数据库的开发,即建立小零件CBB资源库推广应用,探索出了适合航空燃气涡轮发动机型号研制实际的小零件发展思路,即设计小零件-选用标准件-标准件CBB,有利于提高小零件的标准化水平和航空燃气涡轮发动机的标准化程度。     

大直径在线测量新方法研究

高准确度在线测量大型回转体工件的直径是长期困扰人们的一个难题。本文介绍了一种大直径工件在线测量的新技术,其基本原理是＂多滚压轮＂测量法,它减小了传统单滚压轮法因存在滚压轮打滑、变形和温度场变化等问题而引入的测量误差。     

桨尖喷气驱动旋翼设计中的功率匹配方法

针对喷气旋翼内外流动高度耦合的特点,提出了喷气旋翼设计中的功率匹配方法,根据发动机喷流属性与管道流动建立起喷气驱动模型,管道流动计及面积、温度、摩擦、旋翼旋转的影响,应用经修正的叶素法计算旋翼拉力与扭矩,最后对一种喷气旋翼进行了设计,结果显示旋翼翼型相对厚度与转速是影响拉力与功率平衡的主要因素,该方法可用于总体阶段喷气旋翼设计参数的快速确定与发动机选型.      

磁悬浮反作用飞轮热设计方法与实验研究

 作为新型航天器姿态控制执行机构,磁悬浮反作用飞轮工作在高真空环境下且转子完全悬浮,使得热量不易散出,故需要对飞轮进行温度场计算并进行热优化设计。为此,提出一种有限元与热网络模型相结合的优化热设计方法:首先利用有限元法计算温度场分布;然后对不符合温度要求的部件建立热网络模型,分析影响温度的因素,提出优化措施。该方法具有计算精度高、优化速度快的特点。将该方法应用于某样机的热优化设计中,使飞轮的最高温度由121.6 ℃降到了52.7 ℃。对经热设计前后的两台磁悬浮反作用飞轮的实验研究证明了热设计的正确性,从而为磁悬浮飞轮系统的结构设计和热设计奠定了基础。     

动量轮扰振对成像质量影响的全路径分析

遥感卫星分辨率的不断提高使动量轮扰振对遥感成像的影响成为总体设计须要考虑的因素,由于扰振源到光学系统间的传力途径比较复杂,孤立地分析卫星某个子系统造成的误差相对比较大。为了作出较为准确的分析,文章建立了干扰源模型、卫星-相机结构模型、控制系统模型和相机光学系统模型,从工程上确立了从扰振源到光学系统的全路径分析链,并以某卫星型号为例,系统地评估了动量轮扰振对成像质量造成的影响。此方法也为其它扰振源的分析提供参考。     

基于可信度的动量轮Bayes可靠性评估

动量轮具有小子样、高可靠性、长寿命等特点,其寿命和可靠性评估通常采用Bayes小子样评估方法。而在Bayes评估中往往忽略了多源验前信息之间的差异,这可能会导致评估结果与工程实际不相符。如何合理的对验前信息的差异进行定量分析是航天科技人员在可靠性评估中的一个难题。针对这一问题,从验前信息熵的角度出发提出了一种新的可信度概念,利用不同验前信息的可信度来定量刻画信息间的差异。实例分析表明,这种新的可信度概念能有效的刻画验前信息的差异程度,基于可信度的可靠性评估精度更高、更符合工程实际。
      

月球车轮刺效应的理论分析与实验研究

轮地相互作用地面力学在星球车研究中有着重要意义,目前对于轮地作用中的轮刺效应研究尚不充分.基于Rankine被动土压力理论,分析轮刺与土壤作用的两种工作方式,推导了形成稳定剪切土环时轮刺高度与个数之间的关系式和保证连续剪切的轮刺倾斜角度计算公式.采用轮地相互作用测试系统对宽度为165mm,半径分别为135mm和157.35mm的月球车车轮,改变轮刺高度、个数和倾角进行实验,验证了理论分析结果.同时得到如下结论:增加轮刺高度可以提高车轮的牵引性能,轮刺高度为15mm时,比光滑车轮的最大牵引力提高达60%;增加轮刺个数有助于形成稳定的剪切土环;轮刺的倾斜角度可以减小车轮的振动幅度;车轮的牵引力随滑转率增加而增大,但最好将滑转率控制在0.4以下.研究成果为月球车轮刺设计和进行轮地作用力预测提供了依据,并可应用于类似的火星车和地面车辆等.