基于虚拟样机的太阳帆板展开动力学仿真

在ADAMS软件平台上建立了航天器太阳帆板展开过程动力学虚拟样机模型,研究了目前航天器太阳帆板典型的三种布局安装方式,分别为太阳帆板安装在航天器一侧同步展开;太阳帆板安装在航天器两侧同步展开;太阳帆板安装在四侧同步展开.对三种布局安装方式下的太阳帆板展开过程进行了动力学仿真并对仿真结果进行了比较,仿真结果可以准确的预测三种布局安装方式下太阳帆板展开过程的动力学特性以及帆板展开过程对航天器本体姿态运动的影响,可以为航天器太阳帆板布局方案提供参考,有利于初期方案的筛选,也为航天器姿态控制系统的设计以及地面试验系统提供参考依据.     

基于虚拟样机技术的航天器配重设计与实现

将航天器的质量、质心和转动惯量调配到一定目标范围内,可以降低航天器姿态控制的难度,提高航天器姿态控制的准确性,利用虚拟样机技术和数值优化技术的相关软件设计了航天器配重仿真优化方法,能够对航天器进行构件设计,仿真装配、动力学分析和可变装配参数优化,能够支持构件可变质量优化和装配位置优化,最后通过空间机器人地面气浮仿真平台的配重实例验证了配重方法的正确性,结果表明该方法可以有效地对航天器进行配重优化。

Abstract：

The mass, centroid and moment of inertia of spacecraft, regulated at a certain target range, can reduce the difficulty and improve accuracy in spacecraft stance control. The relative software of virtual prototyping and numerical optimization techniques were used for designing the methods of simulation and optimization in spacecraft balance. The methods could make spacecraft devised in components, simulation assembly, dynamic analysis and parameter optimization of variable assembly and support the components of variable quality optimization and assembly location optimization. The accuracy of balancing platform was validated by the balancing example of space robot ground floatation simulation platform. The result shows that spacecraft can be effectively balanced and optimized by this method.     

基于虚拟样机技术的齿轮啮合动力学仿真研究

齿轮传动是机械装备中重要的传动装置。运用Pro/E建立齿轮的三维实体模型,结合MATLAB编程生成齿形线,基于ADAMS建立了齿轮啮合传动模型和虚拟样机模型。针对传统计算方法难以获取全齿面接触力的局限性,将Hertz接触理论嵌入仿真模型,运用曲线接触实现了齿轮离散齿及连续齿啮合的动态实时仿真。基于虚拟样机仿真研究了齿轮偏心、轴偏心、轮齿磨损等缺陷对啮合力的影响,为深入研究齿轮传动系统动态特性提供了理论参考依据。     

单绕式电梯动力学建模及仿真分析

以某单绕式电梯系统作为原型，建立了基于ADAMS的电梯曳引驱动系统，导轮系统、载客系统以及曳引钢丝绳模型。在此基础上，根据电梯系统的实际约束，建立整梯虚拟样机模型，并按照实际工作状况设计了电梯系统在运行过程中可能存在的曳引机微转失衡扰动和导轨扰动，建立了电梯的虚拟运行环境。仿真结果揭示了曳引机微转失衡与轿厢垂直振动的因果关系，以及轿厢水平振动的加速度响应值与电梯运行速度成正比的规律。     

基于ADAMS的小车式起落架仿真分析技术研究

应用MSC/ADAMS虚拟样机软件对某型小车式起落架进行仿真分析。在CATIA中建立了起落架的数字样机模型,并利用SIMDESIGNER将模型导入ADAMS中,在ADAMS中进行了起落架的收放分析和起落架着陆撞击的动力学分析,利用ADAMS的参数化设计功能,分析了一些系统参数对起落架缓冲性能和载荷分配的影响。为小车式起落架的设计和分析一体化提供了一种新方法,具有一定的实用价值和经济效益。     

带卷夹钳的设计与仿真分析

以分析力学为基础对某夹钳进行了理论设计，提出了夹错初始工作阶段的动态反馈过程，得出了夹钳可靠运行的条件，并借助C^＋＋对理论计算获得的核心技术参数进行了优化。以ADAMS为平台对该夹钳建立了虚拟样机，通过仿真分析，验证了设计机构的实用性和理论设计的正确性，为同类产品的改进设计提供了参考。     

基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架

搭建了基于Matlab／Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架；基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明：1）基于Matlab／Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架具有可重用性好、继承性强的优点；2）非线性控制设计模块可以有效地完成非线性系统控制器参数优化设计。     

基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器动力学与仿真

磁悬浮单框架控制力矩陀螺(SGCMG)具有大输出力矩、长寿命和只消耗电能等优点,在航天控制领域引起了广泛关注.然而,航天器以及框架转动会使磁悬浮转子产生动框架效应,使输出力矩精度下降,甚至破坏磁悬浮系统稳定性.因此,建立了基于磁悬浮SGCMG的航天器动力学模型,分析了航天器、框架、磁悬浮转子三者之间的相互影响.数值仿真结果表明,框架角速度超调是破坏磁悬浮系统稳定性的主要因素.为避免磁悬浮转子失稳,应对操纵律输出适当限幅,并进一步提高框架伺服系统的性能.     

某榴弹发射系统动力学仿真研究

基于单兵自动武器三维实体模型,借助动力学仿真软件ADAMS建立了单兵自动武器虚拟样机模型,研究了自动机在开闭锁、抛壳、供弹过程中的运动特性,通过运动学仿真发现了武器机构设计不合理部分,验证了修改后武器机构设计的正确性、合理性.分析了虚拟样机模型动力学特性,仿真结果与实验值对比吻合较好,验证了虚拟样机模型参数设置的有效性与可靠性.描述了不同参考坐标系下的抛壳过程,清晰展示了抛壳过程中弹壳运动的特点.上述工作为进一步深入研究单兵自动武器动力学问题提供了参考.     

基于虚拟样机的磁浮列车转向机构动力学仿真

研究了CMS-03型中低速磁浮列车转向机构的动力学问题。首先在理论上分析了转向机构的作用和列车速度对钢缆拉力的影响,证明了钢缆拉力总是约等于钢缆预拉力。然后将虚拟样机技术应用于转向机构的动力学仿真,得到了与理论分析相同的仿真结果,并通过实验结果验证了仿真结果的可信性。研究结论为转向机构的设计和改进提供了可靠的参考依据。     

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。     

基于控制叶片的太阳帆姿态控制系统建模与仿真

针对由太阳帆薄膜、结构杆、有效载荷和四个控制叶片所组成的太阳帆航天器系统,从物理模型出发,利用欧拉方程建立了姿态动力学模型.对该类太阳帆航天器的系统能控性和稳定性进行分析,并通过数值仿真对太阳帆航天器三轴姿态控制的响应特性和行星际轨道转移过程中姿态控制效果进行研究.研究结果表明,在行星际飞行中利用四个控制叶片来对太阳帆航天器进行三轴姿态控制的方法是可行的.     

航天器姿态确定算法IP核的设计与仿真

为了提高姿态确定算法的计算速度,在分析了现有确定性姿态确定算法的基础上,设计出了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的姿态确定算法IP(Intellectual Property)核.在该程序的各主要模块中,使用状态机控制存储器向不同运算器读取或写入数据,从而完成姿态确定的计算.程序采用流水线技术,在QuartusⅡ中对其进行建模与综合,最后通过硬件仿真工具ModelSim进行仿真.同时在NIOSⅡ上用软件实现了姿态确定算法.仿真结果表明,硬件在第一次姿态确定完成后的运算周期约为20μs,远远快于软件500μs的运行时间.     

协作虚拟样机与协同设计方法

协作虚拟样机技术是在分布式环境下,多领域专家协作建立和应用虚拟样机的方法和技术,本文分析了协作虚拟样机与协同设计的关系,提出了基于协作虚拟样机的协同设计方法,该方法可全面而灵活地支持协同设计,在产品实际设计、制造和使用之前,对其功能、性能进行充分仿真与验证。文中还讨论了协作虚拟样机建模方法和异构仿真方法,并给出了基于协作虚拟样机的协同设计环境的总体结构。     

基于虚拟样机技术的四足步行机的动力学建模与仿真

步行机的能量消耗仿真分析是评估其能量消耗的方法之一,为设计能量消耗少的物理样机及其控制系统提供依据。在分析四足步行机的运动学和拉格朗日动力学方程基础上,采用虚拟样机技术建立了系统的考虑足与地面接触的三维仿真模型,并进行动力学分析和完整对角小跑步态周期中的能量消耗分析,获得步行机的动态特性。以移动能耗率为评价指标,仿真分析步行机在不同步行速度和步态参数下的能量消耗问题,建立步行机的移动能耗率与占地系数间的关系。同时对比分析了硬质地面和松软土壤地面模型的步行机足与地面间力学特性。     

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。     

虚拟现实技术及其在农业机械设计上的应用

虚拟现实技术的出现为解决传统产品开发过程中存在的问题提供了有效的途径,并带来了生产领域中方法和观念上的变革。分析了虚拟现实技术的特点,以及基于虚拟现实技术的产品开发的流程,回顾了虚拟现实技术在农业机械设计的应用,在此基础上,提出了一种基于虚拟现实技术的农机设计流程。