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系留气球的升空模拟 被引量:13
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作者 卢新来 罗明强 +1 位作者 孙聪 武哲 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期768-772,共5页
建立了系留气球升空的数学模型,介绍了1个系留气球升空模拟系统的实现方法,提出了单个气球、串式球和混合式3种系留气球设计方案。利用该系统设计了系留气球模型并对其升空过程进行了模拟,和已有相似方案的对比结果,表明了该系统对实际... 建立了系留气球升空的数学模型,介绍了1个系留气球升空模拟系统的实现方法,提出了单个气球、串式球和混合式3种系留气球设计方案。利用该系统设计了系留气球模型并对其升空过程进行了模拟,和已有相似方案的对比结果,表明了该系统对实际系留气球设计有指导作用。 展开更多
关键词 系留气球 升空模拟 系留绳张力 气球设计方案
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空间绳系拖拽系统摆动特性与平稳控制 被引量:8
2
作者 赵国伟 张兴民 +1 位作者 唐斌 孙亮 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期694-702,共9页
考虑了任务星与废星的姿态运动以及系统组合体的面内外姿态运动,建立了绳系拖拽离轨系统动力学与控制模型,以切向常值推力下绳系拖拽轨道转移为任务过程,分析了任务星在喷气和零动量轮的限制姿态反馈控制条件下飞行时,废星姿态摆动、系... 考虑了任务星与废星的姿态运动以及系统组合体的面内外姿态运动,建立了绳系拖拽离轨系统动力学与控制模型,以切向常值推力下绳系拖拽轨道转移为任务过程,分析了任务星在喷气和零动量轮的限制姿态反馈控制条件下飞行时,废星姿态摆动、系统组合体面内外摆动和任务星姿态运动的规律及相互影响关系。采用留位和阻尼控制相结合的系绳张力复合控制方法,并结合任务星姿态控制,确保绳系拖拽转移安全平稳进行。仿真结果表明:常值推力下绳系拖拽轨道转移时,牵挂点偏置诱发的废星姿态周期性摆动会激发绳系组合体的面内外同频率高阶摆动,星体姿态运动是任务星姿态扰动力矩产生的主要因素;采用张力复合控制可有效消除废星姿态摆动并保持星间相对距离,结合任务星姿态控制,可实现离轨过程的平稳与安全,大幅减少任务星的姿控能耗。 展开更多
关键词 绳系系统 轨道转移 摆动特性 动力学 张力控制
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绳系卫星系统的运动与控制 被引量:5
3
作者 朱仁璋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1991年第4期32-42,共11页
绳系卫星系统的运动与控制分析,是绳系卫星应用的基础。本文的数学模型考虑了作用在子星、主星及系绳上的空气阻力以及在伸展与收回阶段主星与系绳之间的质量传递,给出了相应的具体的计算式。应用该数学模型,本文对现有的几种主要控制法... 绳系卫星系统的运动与控制分析,是绳系卫星应用的基础。本文的数学模型考虑了作用在子星、主星及系绳上的空气阻力以及在伸展与收回阶段主星与系绳之间的质量传递,给出了相应的具体的计算式。应用该数学模型,本文对现有的几种主要控制法,进行了模拟计算,作出评审意见。 展开更多
关键词 绳系卫星 应力控制 模拟 运动
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系绳拖曳半物理试验装置设计与方案可行性验证 被引量:1
4
作者 杜木雄 贺云 +2 位作者 刘明洋 张世轩 赵志亮 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第35期14730-14736,共7页
空间绳系系统需进行地面试验,以验证其理论研究结果的正确性。针对其非线性动力学模型较为复杂、地面难以模拟太空复杂情况而不易开展全物理试验的问题,设计了系绳拖曳地面半物理仿真试验装置。仿真系统中系绳收放与张力控制部分以实物... 空间绳系系统需进行地面试验,以验证其理论研究结果的正确性。针对其非线性动力学模型较为复杂、地面难以模拟太空复杂情况而不易开展全物理试验的问题,设计了系绳拖曳地面半物理仿真试验装置。仿真系统中系绳收放与张力控制部分以实物的方式引入仿真回路,拖曳过程中系统动力学部分以数学模型描述并转化为仿真计算模型,与实物部分构建成半物理仿真闭合回路。采用基于模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)的主从位置闭环控制器对张力控制器进行控制,搭建半物理试验装置拖曳过程Simulink仿真模型,对闭合回路实现仿真计算以验证半物理试验装置方案设计的可行性。仿真结果表明:张力控制器满足半物理加载机构对模拟被动星的系绳控制指令要求;半物理试验装置设计方案原理正确,可通过模拟不同工况下动力学模型特性,考核系绳收放装置性能。 展开更多
关键词 绳系系统 半物理装置 张力控制器 可行性验证
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小型系留气球收卷控制技术研究 被引量:1
5
作者 杨占锋 鹿麟 徐国祥 《机械与电子》 2020年第5期33-36,共4页
为了提高小型收放装置收卷控制的精细化程度,对收放装置工作状态进行了详细分析,得到收卷电机负载变化规律,发现有效负载转矩和卷筒惯性转矩为收卷电机主要负载。研究了自动张力控制和闭环张力控制2种控制方案,搭建了实验验证平台对2种... 为了提高小型收放装置收卷控制的精细化程度,对收放装置工作状态进行了详细分析,得到收卷电机负载变化规律,发现有效负载转矩和卷筒惯性转矩为收卷电机主要负载。研究了自动张力控制和闭环张力控制2种控制方案,搭建了实验验证平台对2种控制方案进行实验验证。实验结果表明,2种收卷控制方案稳定可靠、易于实现,对类似系留气球收放装置收卷控制设计具有重要参考意义。 展开更多
关键词 系留气球 收放装置 收卷控制 恒张力
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系留气球升空动力学仿真
6
作者 王永林 夏雨 《西安航空学院学报》 2023年第1期29-33,40,共6页
为了研究系留气球升空过程运动状态,建立刚体气球系统六自由度非线性动力学模型以及气球升空缆绳模型,利用Aerostat Simulation仿真软件对不同升空速度和不同风速运动状态进行模拟计算。结果显示,升空过程中,放缆速度增大,则气球俯仰角... 为了研究系留气球升空过程运动状态,建立刚体气球系统六自由度非线性动力学模型以及气球升空缆绳模型,利用Aerostat Simulation仿真软件对不同升空速度和不同风速运动状态进行模拟计算。结果显示,升空过程中,放缆速度增大,则气球俯仰角增大,迎角、缆绳张力减小;风速增大,则俯仰角、迎角、缆绳张力均增大。此研究不仅可为系留气球系统设计提供理论依据,也可以为研究外场放飞决策与放飞数据提供一种分析工具。 展开更多
关键词 系留气球 升空 仿真 缆绳张力
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系留气球收放系统设计与仿真
7
作者 杨林初 王伟 +1 位作者 缪鑫 蔡栩 《自动化与仪器仪表》 2017年第1期41-43,46,共4页
为解决系留气球长时间的滞空给地面收放装置带来的诸多不便,故本文对系留气球收放系统进行设计与研究。首先,设计系留气球收放系统的虚拟样机;其次,对张力释放模型进行运动学仿真及动力学分析;最后,通过设计实验对虚拟样机进行测试,验... 为解决系留气球长时间的滞空给地面收放装置带来的诸多不便,故本文对系留气球收放系统进行设计与研究。首先,设计系留气球收放系统的虚拟样机;其次,对张力释放模型进行运动学仿真及动力学分析;最后,通过设计实验对虚拟样机进行测试,验证了此设计的可行性。 展开更多
关键词 系留气球 张力释放 虚拟样机
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基于高斯伪谱法的系绳式InSAR系统展开滑模控制 被引量:6
8
作者 张志刚 张锦绣 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期293-299,共7页
针对系绳式InSAR系统的快速展开问题,设计一种系绳张力自适应滑模控制器以跟踪系统展开最优路径。首先使用系统三维动力学模型,然后面向任务确定系统性能指标和约束,基于高斯伪谱法规划出系统展开的最优路径,并且提出一种系绳张力自适... 针对系绳式InSAR系统的快速展开问题,设计一种系绳张力自适应滑模控制器以跟踪系统展开最优路径。首先使用系统三维动力学模型,然后面向任务确定系统性能指标和约束,基于高斯伪谱法规划出系统展开的最优路径,并且提出一种系绳张力自适应滑模控制器在系统存在模型误差和外界扰动情况下跟踪系统最优展开速度,并通过Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性。仿真结果表明:在该控制器作用下系统能够克服模型误差和外界扰动跟踪系统最优展开速度,且在最大估计初始偏差情况下展开到目标位置附近,稳态误差约为1°。 展开更多
关键词 系绳式InSAR系统 最优展开 高斯伪谱法 自适应滑模控制 系绳张力控制
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空间绳网机器人的张力控制机构研制与性能研究 被引量:6
9
作者 王班 易琳 郭吉丰 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1974-1981,共8页
研制空间绳网机器人的张力控制机构样机.论证绳网机器人捕获目标物后从两分散刚体镇定成一个稳定复合体过程中可能出现的冲击、摆动和振动等问题.借鉴钓鱼过程中通过弹性钓杆和线盘组合保证提供合理的张力,说明张力控制机构及控制技术... 研制空间绳网机器人的张力控制机构样机.论证绳网机器人捕获目标物后从两分散刚体镇定成一个稳定复合体过程中可能出现的冲击、摆动和振动等问题.借鉴钓鱼过程中通过弹性钓杆和线盘组合保证提供合理的张力,说明张力控制机构及控制技术是空间绳网机器人捕获目标物的关键技术之一,通过张力控制配合绳网机器人系统总体运动规划和控制策略是有效解决上述问题的唯一途径.提出系绳张力机构必须具有系绳入角姿态可测、绳长可测和系绳张力可控可测等功能要求.开展高精度的张力控制机构设计工作,对研制的样机进行单机测试和地面防冲击缓冲释放实验.测试和实验结果反映张力控制机构样机具有很好的操作性,能够较好地满足地面试验要求. 展开更多
关键词 绳网机器人 系绳张力控制机构 单机测试 防冲击
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可变绳长绳系卫星系统的一种简单张力控制策略 被引量:5
10
作者 钟睿 徐世杰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期66-73,共8页
为了简化绳系卫星系统(TSS)的控制,对已有的设计方法进行了改进,提出了一种新的控制律设计方法。根据TSS的动力学方程构造线性自治系统,对释放、滞留和回收过程做统一处理,由线性自治系统的稳定理论导出线性反馈控制律,并对控制参数的... 为了简化绳系卫星系统(TSS)的控制,对已有的设计方法进行了改进,提出了一种新的控制律设计方法。根据TSS的动力学方程构造线性自治系统,对释放、滞留和回收过程做统一处理,由线性自治系统的稳定理论导出线性反馈控制律,并对控制参数的取值进行了讨论;然后针对回收过程,通过设计平衡点参数得到了一种分段回收控制方案。仿真算例表明,文中采用的设计方法对于圆轨道和近圆轨道TSS的释放、滞留和回收过程都有较好的适应性。 展开更多
关键词 绳系卫星系统 张力控制 线性自治系统 鲁棒控制理论 回收
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系留无人机系统冲击张力实验研究 被引量:1
11
作者 何伟 张素侠 +3 位作者 李亚泽 刘洪德 刘浩浩 程远 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1448-1457,共10页
系留无人机中缆绳的松弛-张紧变化可能会产生冲击张力,导致缆绳断裂和无人机失控坠毁,对于该冲击张力现象亟待实验研究.为此,在风洞中开展了系留无人机系统冲击张力实验,通过分析不同结构和环境参数下系留无人机系统动力学响应数据,揭... 系留无人机中缆绳的松弛-张紧变化可能会产生冲击张力,导致缆绳断裂和无人机失控坠毁,对于该冲击张力现象亟待实验研究.为此,在风洞中开展了系留无人机系统冲击张力实验,通过分析不同结构和环境参数下系留无人机系统动力学响应数据,揭示冲击张力的变化规律.依据光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器可受拉受压的测试特点,提出判断缆绳松弛-张紧的准则.通过分析缆绳松弛-张紧随位置的分布图发现,随着缆绳长度减小、直径减小或风速增大,发生松弛-张紧的位置会减少或消失.测试了缆绳长度、直径和环境风速对冲击张力的影响,结果发现,缆绳长度越长、缆绳直径越大、环境风速越大,缆绳张力也越大.同时发现,张力在缆绳与无人机的连接点达到最大,该张力作用会影响无人机的稳定运动,不利于系统的正常工作及安全飞行.在实际需求前提下,在结构设计时可选用长度较小或直径较小或抗拉强度较大的缆绳,同时对缆绳和无人机的连接点加强保护,从而确保系统的稳定性和安全性. 展开更多
关键词 系留无人机系统 松弛-张紧 冲击张力 光纤布拉格光栅
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论绳系卫星系统的运动中心 被引量:4
12
作者 朱仁璋 林华宝 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1998年第5期7-12,共6页
讨论了稳定状态下绳系系统运动中心及相关的力学与应用问题。绳系系统运动中心与系统质心不重合。确定了运动中心在系绳上的位置,并从运动中心概念出发,导出系绳拉力的表示式,阐述了系绳拉力偏差对摆动频率计算的影响。
关键词 系留卫星系统 系绳拉力 摆频频率 动力学
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系留气球缆索连接结构分析与工艺研究 被引量:3
13
作者 何小辉 王立祥 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第30期263-266,共4页
球体连接缆索是系留气球的重要组成部分,根据系留气球的工作状态以及整体布局的要求,选择芳纶纤维作为系留缆索的主材,介绍了球上缆索连接的结构特点,为解决缆索接头强度损失问题,设计了一种新的金属接头结构,对缆索受力情况进行了理论... 球体连接缆索是系留气球的重要组成部分,根据系留气球的工作状态以及整体布局的要求,选择芳纶纤维作为系留缆索的主材,介绍了球上缆索连接的结构特点,为解决缆索接头强度损失问题,设计了一种新的金属接头结构,对缆索受力情况进行了理论计算,并采用有限元分析了胶结处的应力状态和整体连接强度,开发了芳纶缆绳与金属接头的胶结工艺,经不同环境拉力实验验证表明,采用该工艺合成的缆索合理可靠,能够满足系留气球低空和高空驻留要求。 展开更多
关键词 系留气球 芳纶 环氧树脂 应力分析 拉力试验
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绳网系统系绳张力最优控制策略的研究
14
作者 冯吉根 郭吉丰 《机械工程师》 2017年第6期1-4,共4页
以空间绳网机器人捕获目标物后形成的绳系组合体为研究对象,研究实现组合体的整定及拖曳等操作过程的控制策略,建立了双质点绳系组合体张力控制模型,提出了一种综合考虑整定过程时间和控制能耗的最优控制策略,利用研制的张力控制机构和... 以空间绳网机器人捕获目标物后形成的绳系组合体为研究对象,研究实现组合体的整定及拖曳等操作过程的控制策略,建立了双质点绳系组合体张力控制模型,提出了一种综合考虑整定过程时间和控制能耗的最优控制策略,利用研制的张力控制机构和地面气浮实验系统,进行了恒张力及周期性动态张力跟踪实验,实验表明张力控制装置对张力指令有很好的跟踪性能,同时也验证了实现最优控制策略所需的技术。 展开更多
关键词 空间绳网 绳系组合体 张力控制 最优控制
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系留气球拉力监测的设计方法与应用研究
15
作者 李红泉 魏晓恒 《现代电子技术》 2014年第17期94-96,共3页
系留气球以其显著优势被应用到许多领域。普遍依靠各类传感器采集的信息,得到系留气球在空中的工作状态,众多信息中,缆绳拉力是关系到使用安全性最重要的一项。根据受力分析,介绍了拉力采集的工作原理,设计了拉力监测流程并选取拉力变送... 系留气球以其显著优势被应用到许多领域。普遍依靠各类传感器采集的信息,得到系留气球在空中的工作状态,众多信息中,缆绳拉力是关系到使用安全性最重要的一项。根据受力分析,介绍了拉力采集的工作原理,设计了拉力监测流程并选取拉力变送器,通过实际应用验证了设计方法的合理性。 展开更多
关键词 系留气球 受力分析 拉力检测流程 设计方法验证
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绳系拖曳离轨过程中的摆动抑制策略 被引量:7
16
作者 刘海涛 张青斌 +1 位作者 杨乐平 朱彦伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期164-170,共7页
以周向常值连续小推力作用下的绳系拖曳离轨为背景,针对离轨过程中的系绳摆动抑制问题,建立了系统质心轨道动力学方程及系绳摆动动力学方程,分析了无系绳收放控制时的系绳摆动特性以及系绳收放对系绳摆动的作用效果,构造了使系绳摆动衰... 以周向常值连续小推力作用下的绳系拖曳离轨为背景,针对离轨过程中的系绳摆动抑制问题,建立了系统质心轨道动力学方程及系绳摆动动力学方程,分析了无系绳收放控制时的系绳摆动特性以及系绳收放对系绳摆动的作用效果,构造了使系绳摆动衰减的期望绳长收放速率并设计了系绳张力控制律。仿真结果表明:无系绳收放控制时,系绳摆动表现为平衡位置附近的周期性往复运动;张力控制连续平滑,很好地实现了系绳实际长度对期望长度的跟踪,同时有效地抑制了离轨过程中的系绳摆动。 展开更多
关键词 绳系拖曳离轨 连续小推力 摆动抑制 张力控制
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Hill Instability Analysis of TLP Tether Subjected to Combined Platform Surge and Heave Motions 被引量:5
17
作者 徐万海 曾晓辉 +1 位作者 吴应湘 刘家悦 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2008年第4期533-546,共14页
This paper presents the Hill instability analysis of Tension keg Platform (TLP) tether in deep sea. The 2-D nonlinear beanl model, which is undergoing coupled axial and transverse vibrations, is applied. The governi... This paper presents the Hill instability analysis of Tension keg Platform (TLP) tether in deep sea. The 2-D nonlinear beanl model, which is undergoing coupled axial and transverse vibrations, is applied. The governing equations are reduced to nonlinear Hill equation by use of the Galerkin' s method and the modes superposition principle. The Hill instability charted up to large parameters is obtained. An important parameter M is defined and can be expressed as the functions of tether length, the platform surge and heave motion amplitudes. Some example studies are performed for various envirotnnental conditions. The results demonstrate that the nonlinear coupling between the axial and transverse vibrations has a significant effect on the response of structure. It needs to be considered for the accurate dynamic analysis of long TI2 tether subjected to the combined platfolna surge and heave motions. 展开更多
关键词 Hill instability parametric vibration tension Leg Platform (TLP) tether
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空间碎片拖曳移除的系绳收放控制系统设计与实现
18
作者 吴源兵 刘定国 +5 位作者 黄树勇 刘璟龙 杨青 柳志娟 张金娜 刘鲁江 《机械与电子》 2024年第11期42-48,共7页
针对空间碎片拖曳离轨过程中需要对系绳张力和速度进行精确控制的问题,提出了一种系绳收放控制系统设计方案。在系绳张力控制中采用了抑制超调和防止系绳松弛的控制策略,在避免系绳紊乱打结方面采用了双电机协同控制方法。通过全物理试... 针对空间碎片拖曳离轨过程中需要对系绳张力和速度进行精确控制的问题,提出了一种系绳收放控制系统设计方案。在系绳张力控制中采用了抑制超调和防止系绳松弛的控制策略,在避免系绳紊乱打结方面采用了双电机协同控制方法。通过全物理试验台开展了不同系绳长度下、不同张力和速度的系绳收放试验。试验结果表明,所提控制系统控制精度高,动态响应快,运行可靠,能够实现系绳收放任务目标,是空间碎片主动移除关键技术的突破。 展开更多
关键词 空间碎片移除 系绳控制系统 张力控制 协同控制
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空间系绳展开过程的平滑张力控制策略
19
作者 康俊杰 王伟 +1 位作者 王长青 扎伯罗特诺夫.尤里 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第3期83-86,共4页
针对空间系绳系统在太空的展开性能优化问题,通过对已有的简单张力控制律进行改进,提出了一种基于双曲正切函数的平滑张力控制算法。新算法在分两阶段展开系绳的方案下,通过分段控制律,在张力跳变时刻进行平滑切换,解决了系绳在展开过... 针对空间系绳系统在太空的展开性能优化问题,通过对已有的简单张力控制律进行改进,提出了一种基于双曲正切函数的平滑张力控制算法。新算法在分两阶段展开系绳的方案下,通过分段控制律,在张力跳变时刻进行平滑切换,解决了系绳在展开过程中可能发生的抖动问题,保证了系绳系统的安全,实现了系绳的平稳展开。在简化的数学模型下,不考虑系绳的质量和面外运动,通过在3种不同的切换策略下的仿真对比,证实了改进算法的有效性。 展开更多
关键词 空间系绳系统 张力控制 双曲正切函数
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