降落伞回收系统平面运动稳定性仿真分析

建立了物伞回收系统固连和铰接时的平面刚体运动简化模型,针对某型号物伞回收系统进行了动力学仿真.分析了物伞初始角度一致和呈剪刀状时的物伞系统运动形态及其稳定性,分析了气动阻尼力矩对物伞系统钟摆运动稳定性的影响,其结论可为降落伞回收系统的运动形态和稳定性分析提供重要参考.     

载人深空飞行返回再入模式仿真研究

建立了用于研究载人深空飞行返回再入模式问题的平面动力学模型,进行了基于弹道式和半弹道式模式再入的轨道仿真,分析比较了相同参数条件下两种再入模式的轨道动力学仿真结果,得出了载人深空飞行返回应采用半弹道式模式再入的结论,为进一步研究载人深空飞行返回再入策略和轨道优化设计提供了条件.     

载人航天器在轨维修性设计体系

开展了对载人航天器维修性设计体系的研究,明确了载人航天器维修性设计体系构成,包括维修性设计、维修性验证、维修性评价和维修性管理。维修性设计包括维修原则确定、维修需求分析、维修任务规划、维修模式设计等;维修性验证包括维修试验规划、分析仿真验证、实物试验验证和在轨飞行验证;维修性评价包括飞行工程师评价和航天员评价;维修性管理将维修性设计、验证、评价工作进行有机衔接并在工程上实施。本文可以作为载人航天器在轨维修性设计工作的参考。     

基于自组织网络的航天器姿态控制半实物仿真

为了提高航天器的有效载荷比,针对目前姿态控制系统中采用有线连接的问题,以单轴气浮台为仿真平台,基于无线自组织网络构建了一种刚体航天器姿态控制半实物仿真系统,提高航天器设计的灵活性和可靠性.首先详细介绍了该系统的总体构成和方案设计,星载计算机采用双ARM冗余的体系结构,光纤陀螺、星载计算机、反作用飞轮以及动力学仿真机之间可通过无线自组织网络节点互连.其次,介绍了姿态控制系统的数学模型及控制算法.最后,利用该系统对航天器三轴正常姿态稳定控制进行了半实物仿真.仿真结果表明,姿态控制精度能够满足任务需求,同时校验了仿真系统设计的合理性和正确性.     

星载软件在环的GNC快速原型仿真系统设计

为了实现复杂航天器导航、制导与控制(guidance navigation and control,GNC)系统的快速设计与仿真验证,加快GNC系统从算法设计到产品实现的过程,解决数字仿真与实物仿真一致性的问题,提出了一种基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统。通过虚拟GNC计算机处理器内核和硬件接口的方式实现星载GNC计算机原型,解决了快速原型仿真系统GNC软件代码与实物星载计算机软件代码的一致性;利用Simulink/Matlab进行航天器动力学/运动学建模和GNC系统测量部件及执行部件的数字化建模,基于实时扩展(real time extension, RTX)系统和功能硬件板卡实现数字化模型与实物的转化,解决数字仿真与实物仿真GNC系统内部接口特性、时序和逻辑一致性的问题。应用实例表明,基于星载软件在环的GNC快速原型仿真系统仿真数据与GNC半物理仿真系统仿真数据高度一致,证实了仿真系统设计的有效性;同时基于该仿真系统可以实现GNC系统软件、算法和单机产品的并行开发,缩短系统研制周期。     

某型无人机降落伞回收系统动力学分析

针对我国某型无人机降落伞回收系统,建立了无人机降落伞回收过程中各阶段的动力学模型,分析降落伞-无人机组合体在整个回收过程中的运动特性。并将将计算结果与试验结果中无人机俯仰角的变化进行比较,以验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:(1)减速伞开伞动载第一峰值约为1G,第二峰值约为1.3G。主伞开伞动载第一个峰值约为2G;第二个峰值约为2.3G。减速伞和主伞的两个动载峰值相差均不大,说明降落伞设计比较成功;(2)在回收开始后第4秒至第5秒之间,无人机出现了较为强烈的抬头。为了使无人机姿态进一步稳定在期望值,需要在控制律设计中着重解决无人机在回收各个阶段受伞系统影响而产生抬头的问题;(3)当回收高度在2000-10000m之间时,从回收系统在有控和无控状态下的工作包线可知,有控状态时回收系统的正常工作范围比无控状态要广。     

SST-I分布式航天器实时仿真系统

根据现代航天器动力学及控制系统仿真的需要,提出了一个基于dSPACE、Vxworks和xPC平台的分布式航天器实时仿真系统方案。整个系统由一套dSPACE和数台xPC、Vxworks实时机组成,dSPACE提供了丰富的I/O接口用于与航天器星载设备进行连接,xPC用于对各种星载设备和有效载荷以及动力学模型的仿真,Vxworks用于运行各种成熟的传统仿真程序。动力学、控制仿真程序的开发大部分基于Simulink,极大的缩短了开发周期。系统通信总线基于以太网QoS技术,实现了可靠的实时数据通信,整个系统的总通信带宽可以随系统中计算机的数量扩展。系统内的时钟同步信号由dSPACE系统统一生成。对系统的实时性能进行了分析,结果表明该系统可以满足航天器分布式实时仿真的需要。     

载人航天器系统人机功能分配方法的研究

航天员的存在是载人航天器的重要特点 ,为了确保整个系统的安全、可靠和高效 ,在总体设计时 ,需要充分考虑航天员在空间环境条件下生活和完成特定工作的能力 ,即根据人、机器的特点进行最佳的人、机功能分配。这对长期载人飞行而言 ,尤为重要。在相关文献的基础上 ,总结了人、机器自动操作的各自特性 ,然后阐述载人航天器系统人、机功能分配的原则与方法 ,并建立了一般模型。最后 ,提出几点看法以供讨论。     

激光导引头半实物仿真系统的设计与研制

以某激光导引兵器为背景,研究了将激光导引头实物接入回路的半实物仿真系统的方案、设计与研制。构造了一个激光制导兵器在接近真实飞行环境下,对目标进行瞄准、跟踪和实施攻击的仿真系统。本系统可对该激光制导兵器进行全数字仿真或半实物仿真研究,检测激光导引头接收目标信息、分辨目标、跟踪目标和抗干扰工作能力等。该系统已成功的运用于某型激光制导武器导引头的半实物仿真。     

基于dSPACE和xPC的分布式航天器准实时仿真系统

根据现代航天器动力学及控制系统仿真的需要,提出了一个基于dSPACE和xPC平台的分布式航天器准实时仿真系统方案.整个系统由一套dSPACE和数台xPC组成,dSPACE提供了丰富的I/O接口用于与航天器星载设备进行连接,xPC用于对各种星载设备和有效载荷以及动力学模型的仿真.动力学、控制仿真程序的开发全部基于Simulink,极大的缩短了开发周期.系统通信总线基于以太网QoS技术,实现了可靠的准实时数据通信,整个系统的总通信带宽可以随系统中计算机的数量扩展.系统内的时钟同步信号由dSPACE系统统一生成.     

载人航天器组合体CO2分压控制策略分析

随着载人航天技术的发展,载人航天器由单舱段构型逐渐发展成为多舱段组合体构型,其中一个或若干个舱段在舱间通风的支持下对组合体密封舱内空气环境进行集中控制。利用多学科建模工具Ecosimpro建立了载人航天器组合体CO2分压控制计算模型,对载人航天器组合体组建过程中,各舱CO2分压水平进行了分析。当舱段数达到3个以上,将会出现非主控舱CO2分压超标现象。针对CO2分压超标现象,提出了3种控制策略:提高全部舱间通风量、更改CO2控制系统位置、提高部分舱间通风量+更改CO2控制系统位置,并对3种控制策略的效果进行了仿真分析。结果表明,更改CO2控制系统位置并提高部分舱间通风量是最有效的载人航天器组合体CO2分压控制策略。     

载人飞行过程中地理位置指示器显示方式工效设计仿真软件的研制

地理集团指示顺是载人航天器中重要的控制类显示仪表，对其进行工效学设计使之符合人的信息感知能力和特性，已成为充分发挥航天员作用可靠的技术途径。本文在查阅国内外相关文献的基础上，首先阐述了地理位置指示器设计的发展现状，基于其显示界面工效设计的目的，提出了该仿真软件系统的结构、设计思想并说明了须解决的关键技术。最终研制地理位置指示器仪器表显示界面仿真软件可为实际的工程设计提供一种工效学实验评价手段。     

航天器座舱布局工效学仿真实验系统—虚拟座舱的研究

座舱布局的工效学设计是保证载人航天器系统安全可靠性和充分发挥航天员工作效率的重要技术途径。本文阐述了虚拟现实技术在此领域的应用概况,提出建立虚拟座舱布局工效学实验系统的基本思想、虚拟布局场景的实现方法、实验参数的设计以及主要的关键技术问题。最后,根据目前研究现状,探讨了其未来的应用趋势。     

数字人体在载人航天器方案设计模型仿真中的应用研究

将基于人体测量参数的数字人体模型应用于载人航天器设计方案的仿真评价对发现设计缺陷,提高整个系统的安全可靠性具有重要意义。本文在追踪相关文献的基础上,首先针对人体建模方法及其应用方向进行分析,详细论述国内外在此领域的发展概况和须着力解决的关键技术问题。最后,提出几点看法以供讨论。     

载人飞船月地返回轨道优化设计与特性分析

针对载人飞船月地返回飞行任务,提出一种基于双重优化算法的两层串行求解策略。轨道初步设计阶段,在改进的双二体模型下采用差分进化算法与序列二次规划算法相互补的双重优化算法进行轨道初值的求解。高精度修正阶段,在高精度模型下利用序列二次规划算法修正了初步设计的结果。仿真算例的结果验证了该策略的有效性和可行性,并显示出求解精度高、收敛性好的特点。最后,利用该方法进行了大量的仿真计算,对月地返回轨道可达域、速度增量等轨道特性展开了分析。     

基于强跟踪器的机动航天器相对动态定位算法

针对机动航天器之间精确动态相对定位问题,提出一种基于强跟踪器(strong tracking filter, STF)的动态相对定位算法。该算法针对相对机动过程中3个方向的机动特性,设置三向渐消因子进行三向滤波,克服了单向渐消因子与实际机动不匹配而造成的跟踪精度下降问题, 针对三向滤波在直角坐标系下的跟踪问题,设置去偏转换测量算法,克服了球坐标系与直角坐标系的转换偏差问题。仿真实验表明,该算法在初值敏感性和相对机动恢复性上均强于其他算法,适用于脉冲推力、有限推力等多种情况下机动航天器间精确动态相对定位。     

载人航天器乘员舱内颜色匹配性设计虚拟现实系统的研究

设计宜人的乘员舱内装饰环境是提高载人航天器适居性，进而保证了系统安全可靠的重要途径之一。本文首先介绍所建立的虚拟现实系统的硬件组成，讨论其软件设计方法和使用的主要算法。在此基础上，应用该系统进行了舱内颜色匹配性实验。最后，提出几点看法以供讨论。     

航天飞行训练仿真网络系统的实时性实现

载人航天任务中，为提高航天器人-机-环境系统的可靠性及航天员在任务中的作用，必须事先在地面模拟的航天飞行环境下对航天员进行大量的训练，因此必须研制航天飞行训练仿真系统。如何把系统各节点机进行有效的网络连接，使之提供的环境可靠，整体运行速度与真实飞行器同步，是研制中的一项重要技术。本文从网络通信协议、通信方式和程序设计等几方面讨论了提高网络实时性、可靠性的解决策略，并给出了网络Socket编程以及组播通信的实现代码。试验证明，本系统具有实时性和同步性强、数据传榆的可靠性高等特点。     

航天测控系统通用仿真平台

建立能够囊括所有航天器类型的三种航天器仿真模型、提出航天器动力学仿真通用积分右函数、构造三种类型的地面测控网仿真模型、设计通用仿真软件、基于动态链接库,建立动态映射技术,完成航天器遥测、遥控专用仿真软件与通用仿真软件的动态链接。融合了物理仿真和数学仿真、统一了航天器仿真和地面测控网仿真、实现了多航天器、多中心、多测站、多频段、高效率的航天测控系统通用仿真。