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基于ADAMS的卫星对接机构球锁装置动力学分析 被引量:6
1
作者 王昊东 杨臻 武国梁 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第10期45-49,共5页
设计了一种基于电磁对接系统的球锁装置,能实现中小型卫星间的刚性连接,具有传动可靠、功耗小等特点。运用AnsoftMaxwell电磁场分析软件验证空间电磁对接可行性,并使用UG软件建立锁紧装置三维模型,通过ADAMS软件对模型进行动力学分析,... 设计了一种基于电磁对接系统的球锁装置,能实现中小型卫星间的刚性连接,具有传动可靠、功耗小等特点。运用AnsoftMaxwell电磁场分析软件验证空间电磁对接可行性,并使用UG软件建立锁紧装置三维模型,通过ADAMS软件对模型进行动力学分析,得到其动力学曲线与运动数据。仿真结果表明:该机构能够完成既定设计目标,可为以后电磁对接机构原理样机的建立和控制策略的制定提供参考。 展开更多
关键词 电磁对接 模块化航天器 在轨装配技术 球锁装置 电磁场分析 动力学分析
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纳卫星电磁对接机构技术 被引量:6
2
作者 慕忠成 叶东 吴树范 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2644-2650,共7页
在轨服务是未来卫星主要发展趋势之一,在轨软件重构和硬件重构技术是其主要核心技术。基于此,首先创新移植电磁原理和"笔帽式"锁紧原理,提出了一种适用于立方体纳卫星的1U微型电磁对接硬件重构设计方案。然后,基于所设计的电... 在轨服务是未来卫星主要发展趋势之一,在轨软件重构和硬件重构技术是其主要核心技术。基于此,首先创新移植电磁原理和"笔帽式"锁紧原理,提出了一种适用于立方体纳卫星的1U微型电磁对接硬件重构设计方案。然后,基于所设计的电磁对接机构,通过电磁力和力矩精确模型和远场模型的比较分析,明确了远场模型适用范围为对接距离大于0. 1 m。最后,利用数值仿真方法,分析得到单个线圈和含铁芯的通电螺线管比值约在10-8~10-4量级,为远场模型的修正提供参考。 展开更多
关键词 纳卫星 在轨重构 电磁对接 螺线管线圈 非线性
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基于ADAMS某新型电磁对接机构结合过程分析 被引量:5
3
作者 原永亮 杨臻 张秀华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2016年第10期51-54,共4页
设计了一种新型电磁对接机构,其具有结构简单、末端速度可控等优点,同时减小两卫星吸附结合瞬间的碰撞力,从而提高对接效率。介绍了电磁对接机构的工作原理,使用CATIA软件进行三维模型的建立,并运用ADAMS仿真软件进行仿真分析,得到其运... 设计了一种新型电磁对接机构,其具有结构简单、末端速度可控等优点,同时减小两卫星吸附结合瞬间的碰撞力,从而提高对接效率。介绍了电磁对接机构的工作原理,使用CATIA软件进行三维模型的建立,并运用ADAMS仿真软件进行仿真分析,得到其运动规律和动力学曲线。仿真分析结果表明:该机构可以顺利地实现卫星的对接,为以后改进优化和工程设计提供参考。 展开更多
关键词 电磁对接 CATIA 运动规律 稳定性
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基于电磁力与力矩的航天器运动控制的研究进展 被引量:1
4
作者 秦琰 董文博 赵黎平 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第5期18-26,41,共10页
电磁力与力矩是一种非接触式的相互作用力与力矩.将通电线圈或磁铁放在磁场中会受到电磁力与力矩的作用.多个通电线圈或磁铁相互作用时,在彼此构成的磁场中也会受到电磁力与力矩的作用.作为一种非接触的力与力矩,电磁力与力矩在航天器... 电磁力与力矩是一种非接触式的相互作用力与力矩.将通电线圈或磁铁放在磁场中会受到电磁力与力矩的作用.多个通电线圈或磁铁相互作用时,在彼此构成的磁场中也会受到电磁力与力矩的作用.作为一种非接触的力与力矩,电磁力与力矩在航天器的姿态与相对位置控制系统中已有了广泛和深入的应用.本文主要介绍近年来由航天器上电磁装置受到地磁场作用产生电磁力矩在姿态控制中的应用,和带有电磁机构的多航天器间相互作用控制多航天器间相对位姿的应用等. 展开更多
关键词 非接触电磁 电磁编队 电磁对接 执行机构
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航天器对接的全局渐近稳定控制 被引量:1
5
作者 魏伟 左敏 +1 位作者 苏婷立 杜军平 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期106-110,共5页
与基于推力器对接方式相比,航天器电磁对接具有无推进剂消耗、无羽流污染、无对接冲击的优势。然而,航天器对接固有的高度非线性、不确定性以及强耦合性极大地限制了航天器对接控制的性能。该文在远场电磁力模型及Hill模型组成的电磁对... 与基于推力器对接方式相比,航天器电磁对接具有无推进剂消耗、无羽流污染、无对接冲击的优势。然而,航天器对接固有的高度非线性、不确定性以及强耦合性极大地限制了航天器对接控制的性能。该文在远场电磁力模型及Hill模型组成的电磁对接动力学模型的基础上利用非线性变换将非线性电磁对接控制模型线性化,设计全局稳定控制律;基于Lyapunov函数获得了航天器电磁对接控制全局渐近稳定的充分条件。仿真结果证实了空间电磁对接控制的有效性。 展开更多
关键词 电磁对接 非线性控制 全局渐近稳定
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航天器电磁对接技术发展综述 被引量:7
6
作者 王波 庄原 +3 位作者 刘芃 王宁 韩润奇 朱佳林 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期92-101,共10页
基于推力器的航天器对接技术存在推进剂消耗、羽流污染等问题,而应用电磁力/力矩实现航天器对接与编队飞行控制具有无对接冲击力、无羽流污染、无工质损失等优势,应用前景较为广阔。文章概述了"同步位置保持及重新定位试验卫星&quo... 基于推力器的航天器对接技术存在推进剂消耗、羽流污染等问题,而应用电磁力/力矩实现航天器对接与编队飞行控制具有无对接冲击力、无羽流污染、无工质损失等优势,应用前景较为广阔。文章概述了"同步位置保持及重新定位试验卫星"(SPHERES)、"微型自主舱外摄像机器人"(Mini AERCam)、"低冲击对接系统"(LIDS)等多个电磁对接项目的最新研究进展;详细论述了电磁对接系统所涉及的对接系统、控制模型和位置姿态检测等关键技术;最后对电磁对接在轨应用方式、电磁防护技术等方面的发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 航天器电磁对接 电磁控制模型 位置姿态检测 电磁装置 电磁防护
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空间电磁对接控制问题 被引量:7
7
作者 张元文 杨乐平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1069-1074,共6页
航天器空间电磁对接能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的缺陷,应用前景广阔.空间电磁对接控制目前国内外还没有有效研究,论文主要针对此问题开展初步研究工作.论文首先重点分析空间电磁对接特性... 航天器空间电磁对接能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的缺陷,应用前景广阔.空间电磁对接控制目前国内外还没有有效研究,论文主要针对此问题开展初步研究工作.论文首先重点分析空间电磁对接特性及其主要控制问题,然后采用反馈线性化方法对地面二维电磁对接控制模型进行线性化处理、以及基于线性化模型应用Kalman滤波方法估计电磁对接运动状态,最后采用二阶稳定性方法设计控制律并进行仿真分析.理论研究和仿真分析表明:航天器空间电磁对接是可行的,电磁对接非线性模型可以采用反馈线性化方法实现精确线性化,基于线性化模型的二阶稳定性方法满足控制律设计要求. 展开更多
关键词 航天器 空间电磁对接 非线性控制 反馈线性化 KALMAN滤波
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空间电磁对接的鲁棒协调控制 被引量:4
8
作者 张元文 杨乐平 +1 位作者 朱彦伟 任仙海 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期33-37,共5页
空间电磁对接具有不消耗推进剂、连续可逆控制能力和无羽流污染等优点,应用前景广阔。空间电磁对接控制难点在于强非线性、不确定性以及耦合性等问题。为此,论文综合采用线性扩张状态观测器(LESO,Line Extended State Observer)、反馈... 空间电磁对接具有不消耗推进剂、连续可逆控制能力和无羽流污染等优点,应用前景广阔。空间电磁对接控制难点在于强非线性、不确定性以及耦合性等问题。为此,论文综合采用线性扩张状态观测器(LESO,Line Extended State Observer)、反馈线性化以及鲁棒H∞控制技术,设计空间电磁对接的鲁棒协调控制,并通过仿真检验所设计控制方案的性能及其鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器不但可以观测到系统所有状态变量,而且能提高系统对模型不确定性以及外界干扰的鲁棒性,跟踪控制性能良好。 展开更多
关键词 空间电磁对接 鲁棒协调控制 LESO 反馈线性化 鲁棒H∞控制 鲁棒性
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空间电磁对接技术应用论述 被引量:1
9
作者 马帅 王海峰 +1 位作者 周磊 朱子环 《机械工程与自动化》 2022年第4期224-226,共3页
针对航天工程的技术需求,重点概述了多个国家在空间交会对接过程中电磁技术的应用,并对其结构组成、工作原理进行阐述。通过国内外应用的对比,揭示了国内电磁对接的技术差距,提出了后续发展的关键方向和核心技术。
关键词 航天器 空间交会对接 电磁对接技术
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空间电磁对接的非线性控制 被引量:2
10
作者 张元文 杨乐平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1181-1186,共6页
空间电磁对接技术能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的不足,对接装置具有较高性价比,在小卫星领域具有广阔应用前景.空间电磁对接控制具有强非线性特性,论文综合采用反馈线性化理论及PD控制方法对该... 空间电磁对接技术能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的不足,对接装置具有较高性价比,在小卫星领域具有广阔应用前景.空间电磁对接控制具有强非线性特性,论文综合采用反馈线性化理论及PD控制方法对该控制问题进行研究.首先基于反馈线性化理论线性化控制模型,根据空间电磁对接任务特性分析其适用性;基于线性化模型,将空间电磁对接路径跟踪问题转换为跟踪误差渐近稳定问题,采用基于扩展卡尔曼滤波的PD控制方法设计控制律;最后本文做了仿真分析,其中考虑了电磁力模型误差和地球非球形J2项的影响.理论研究与仿真分析表明:该控制方法能有效解决空间电磁对接控制的强非线性问题,对外界干扰、模型误差具有较好鲁棒性. 展开更多
关键词 空间电磁对接 反馈线性化 扩展卡尔曼滤波 PD控制 柔性对接 鲁棒性
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空间电磁对接的鲁棒非线性轨迹跟踪控制 被引量:2
11
作者 张元文 杨乐平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1502-1507,共6页
基于电磁力实现空间对接控制可以避免常规小发动机所固有的推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等问题,且性价比高,在小卫星领域应用前景广阔。空间电磁对接控制设计存在强非线性和强耦合性问题,电磁力建模具有不确定性。论文综合应用反馈... 基于电磁力实现空间对接控制可以避免常规小发动机所固有的推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等问题,且性价比高,在小卫星领域应用前景广阔。空间电磁对接控制设计存在强非线性和强耦合性问题,电磁力建模具有不确定性。论文综合应用反馈线性化和鲁棒H∞控制设计方法,采用内外环控制策略,内环采用非线性状态反馈控制实现输入-输出线性化,外环采用鲁棒H∞控制实现对模型乘性不确定性的稳定控制。理论分析与仿真表明,基于内环反馈线性化和外环鲁棒H∞控制的综合设计方法能解决电磁力模型的强非线性问题,对模型不确定性具有较强鲁棒性,轨迹跟踪性能良好。 展开更多
关键词 空间电磁对接 内外环控制 反馈线性化 鲁棒H∞控制 轨迹跟踪
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空间电磁柔性对接技术
12
作者 姜金鹏 杨臻 王昊东 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期63-67,共5页
针对真空环境下0.5 m范围内、质量为100 kg的模块化卫星在对接过程的姿态调整与相对速度调整问题,提出三电磁铁直列式布局的柔性对接方案,建立基于空间环境的卫星电磁有限元模型,计算卫星空间电磁柔性对接加速靠近阶段与柔性对接阶段带... 针对真空环境下0.5 m范围内、质量为100 kg的模块化卫星在对接过程的姿态调整与相对速度调整问题,提出三电磁铁直列式布局的柔性对接方案,建立基于空间环境的卫星电磁有限元模型,计算卫星空间电磁柔性对接加速靠近阶段与柔性对接阶段带有姿态角度误差的电磁力/力矩;基于牛顿-欧拉方程数值方法解析出卫星对接过程中的动力学特性并与基于刚体动力学的仿真进行对比;仿真结果表明,本设计方案具有作用范围大于0.5 m、俯仰角姿态调整范围≤±0.3°和滚转角姿态调整范围≤±0.4°的条件下实现对接速度小于0.0055 m/s的柔性对接能力。采用Maxwell 3D、MATLAB、ADAMS解决电磁学与动力学耦合计算方法,可用于实时仿真卫星在电磁力作用下的运动学与动力学过程。 展开更多
关键词 空间电磁对接 模块化卫星 电磁力/力矩 柔性对接 姿态调整
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空间电磁对接轨迹跟踪的自适应控制 被引量:1
13
作者 张元文 杨乐平 +1 位作者 朱彦伟 任仙海 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期136-141,共6页
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Lyapu... 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。 展开更多
关键词 空间电磁对接 轨迹跟踪 Lyapunov稳定 自适应控制 渐近稳定性
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空间电磁对接鲁棒姿态控制
14
作者 张元文 杨乐平 +1 位作者 朱彦伟 黄涣 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期5-9,共5页
面向在轨服务的空间电磁对接技术具有广阔应用前景,但其姿态控制设计存在强非线性及耦合性问题需要解决,电磁/地磁力矩干扰姿态系统稳定。针对绝对/相对姿态动力学模型,分别采用反馈线性化以及鲁棒H∞控制综合方法、扩张状态观测器以及... 面向在轨服务的空间电磁对接技术具有广阔应用前景,但其姿态控制设计存在强非线性及耦合性问题需要解决,电磁/地磁力矩干扰姿态系统稳定。针对绝对/相对姿态动力学模型,分别采用反馈线性化以及鲁棒H∞控制综合方法、扩张状态观测器以及鲁棒H∞控制综合方法设计姿态控制系统。理论研究、对比分析两种控制策略特点,并通过仿真验证了所设计控制系统的可行性。理论研究及仿真结果表明:两种控制策略都是可行的,对模型参数变化及外界干扰具有较强鲁棒性;基于相对姿态动力学的综合控制设计方法能有效利用航天器相对姿态测量信息,且无需额外设计状态估计器。 展开更多
关键词 空间电磁对接 电磁力矩干扰 鲁棒姿态控制 反馈线性化 扩张状态观测器 H∞控制
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一种在轨空间对接机构动力学分析
15
作者 孙朋 解志坚 +1 位作者 高碧祥 武国梁 《机械工程与自动化》 2019年第2期30-32,共3页
空间对接是在航天领域内倍受关注的研究热点和难点问题。由于空间对接的最后阶段推力器是关闭的,依靠惯性使两航天器实现"刚对接",因此缺乏有效应对突发情况的预知能力。为了有效解决依靠惯性使两航天器实现空间刚对接所固有... 空间对接是在航天领域内倍受关注的研究热点和难点问题。由于空间对接的最后阶段推力器是关闭的,依靠惯性使两航天器实现"刚对接",因此缺乏有效应对突发情况的预知能力。为了有效解决依靠惯性使两航天器实现空间刚对接所固有的问题,设计出一种新型电磁对接锁紧机构,并针对该机构的工作原理及在不同工况下的对接过程进行了动力学分析。 展开更多
关键词 空间对接技术 新型电磁对接机构 动力学分析
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