周边式对接机构航天器的对接动力学仿真（第1部分）—运动学约束方程

研究了两个带有周边式对接机构的航天器,在对接捕获的过程中,对接机构之间相互接触后,产生接触滑移时对接系统的运动学特性。根据对接机构的空间特点,引入矢量代数的概念,建立了对接机构之间接触滑移的运动约束方程,及其接触点在对接机构上的相对滑移速度方程。     

行人运动仿真研究综述

行人运动仿真是近年来仿真领域研究的热点之一。从行人运动仿真的研究意义和研究内容出发,介绍了国内外行人运动仿真研究发展历程和研究现状,论述了行人运动仿真模型的三种类型,分析了成本效益元胞模型、元胞自动机模型、磁场力学模型、社会力学模型、排队网络模型五种典型的行人运动仿真模型的原理和适用条件。最后探讨了目前行人运动仿真研究中存在的问题及未来的发展前景。     

仿青蛙跳跃机器人运动学研究

提出了仿青蛙跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对青蛙运动的研究,提出了仿青蛙机器人单侧跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人起跳与腾空两个阶段,其前肢和后肢的运动学方程,进行了正、逆运动学研究。分析机器人四肢的运动空间,并通过实例计算,验证了研究结果和生物学实测结果相一致,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。得出的结论将为仿青蛙跳跃机器人的设计及控制提供理论基础。     

航天器五自由度对接试验台动力学特性仿真

建立可靠完整的动力学模型是制定航天器五自由度对接试验台方案的理论基础。对航天器对接试验台的动力学建模问题进行了研究，建立了接触点的动态变约束方程、对接碰撞力模型，并应用牛顿一欧拉方法提出了五自由度下捕获阶段运动学模型。用MATLAB编写了捕获阶段的动力学仿真程序。给出了主、被动试验台运动范围及运动特性、作用力范围等仿真结果，为航天器五自由度对接试验台的实现方案提供了重要设计依据及参考。     

空间电磁对接轨迹跟踪的自适应控制

面向在轨服务的空间电磁对接技术能克服传统基于推力器对接所固有的不足,应用前景广阔。航天器对接是一个相对距离逐渐减小的过程,应用于控制器设计的解析远场电磁力模型具有强非线性,且模型误差随相对距离的减小而逐渐增大。基于Lyapunov稳定性理论开展空间电磁对接轨迹跟踪控制器的自适应设计,通过控制参数在线修正以消除模型的不确定性以及外界干扰的影响;开展控制参数整定分析,证明了自适应控制策略的渐近稳定性。理论分析及仿真结果表明,空间电磁对接的自适应控制策略是可行的,并且具有渐近稳定性。     

航天员交会对接模拟训练仿真关键技术研究

交会对接飞行任务中,需要建立手控专项训练器对航天员进行训练.针对任务背景需要,研究建立了对接训练仿真中关键的轨道动力学模型、控制机构模型、测量机构模型以及GNC模型;进行了模型误差、解算误差和响应延迟等引起的天她—致性仿真偏差分析探讨,提出了解决方法.应用文中模型和误差解决方法建立的训练系统,分别进行了自主和人控模式下试验,结果表明满足训练设计指标要求,可作为工程实现重要参考.     

平面3自由度并联机构弹性振动主动控制研究

以改善柔性并联机构动态性能为目的,提出了机构弹性振动主动控制的策略。利用有限元方法建立机构微分运动方程,研究机构在主动力和惯性力激励下的动力响应,量化了动平台的运动误差。针对柔性构件瞬时振动的型态提出了相应的控制策略,给出了控制器参考结构,建立了机构系统弹性振动主动控制的状态空间模型。兼顾系统对响应速度和控制能量的要求,提出衡量控制品质优劣的泛函型性能指标,实现了机构弹性振动的最优控制,较大幅度的降低了机构弹性振动的水平,提高了动平台的运动精度。控制能量变化平稳、幅值小,容易满足控制器对能量大小和响应速度的限制条件。     

新型6-(P-2P-S)并联机器人逆动力学仿真分析

针对一种新型6-(P-2P-S)并联机器人,介绍了该并联机器人初始正交位姿部分运动解耦的结构特点,推导出广义速度和系统内各刚体运动速度的运动学传递关系.应用拉格朗日方法分别对运动平台、连杆和驱动杆进行动力学计算,建立了该并联机器人的动力学模型.该并联机器人动力学模型是一个多变量、变参数的非线性系统,完整编写了该动力学模型的仿真程序,进行了逆动力学仿真实例分析,研究了驱动力变化规律,验证了该机构部分运动解耦的结构特点,进而为该并联机器人的控制策略研究提供参考.     

航天器运动可视化仿真建模技术研究

航天器及其力学部件的可视化运动模型构建技术是航天器飞行控制可视化仿真的关键技术环节之一。针对三轴稳定卫星、自旋稳定卫星等不同类型航天器,通过对其运动力学模型及其各部件运动特性的分析研究,结合图形学原理,建立了航天器位置、姿态运动及其太阳帆板、推力器等部件相对运动的可视化仿真建模算法,利用实时测控数据,成功实现了航天器飞行控制可视化仿真,并在测控任务中得到了应用。     

基于地球3D场景的飞行器运动轨道仿真

分析了地球引力场中飞行器运动建模与仿真的发展对建立地球参考模型的需求,并建立了一个地球3D参考体——由地球椭球体模型和地心3D直角坐标系所组成的空间定位和定向系统。描述了飞行轨道数据矢量、不同空间参考坐标之间的变换关系,说明飞行轨道在地球模型上演示的可行性,以及可视化的重要性。在MATLAB环境下设计和实现了飞行器运动轨道基于地球3D场景的仿真软件系统,包括系统的体系结构、主要函数和用户界面。