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题名柔性绳网动力学建模与天地差异性分析
被引量：22
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作者
张青斌
孙国鹏
丰志伟
祁玉峰
刘永健
高庆玉
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机构
国防科学技术大学航天科学与工程学院
北京空间飞行器总体设计部
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第8期871-877,共7页
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基金
国家自然科学基金(11272345)
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文摘
采用有限元模型研究了柔性绳网系统的动力学特性。针对空间绳网直接弹射展开方式,首先将绳网离散为若干单元,各单元处理为非线性"半阻尼弹簧"模型,然后分别计算各单元所受气动力和重力,最终建立绳网系统多柔体动力学模型。基于所建立的动力学模型分别对柔性绳网在地面和太空展开的动力学过程进行了仿真分析,研究了绳网在展开面积、空间位形和飞行距离等方面的天地差异性及其动力学机理,为未来空间绳网系统的分析设计提供理论参考。
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关键词
空间绳网
有限元方法
柔性多体系统动力学
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Keywords
space tethered net
Finite element method
Flexible multibody system dynamics
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分类号
V423
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名空间绳网多收口质量块收口过程动力学分析
被引量：4
- 2
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作者
郭吉丰
易琳
王班
周卫华
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机构
浙江大学电气工程学院
杭州电子科技大学机械工程学院
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期669-677,共9页
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基金
国家自然科学基金(51475411)
浙江省自然科学基金(LQ17E050011)
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文摘
针对空间绳网捕获应用,进行了多收口质量块收口过程的动力学分析。以一种自适应双卷筒卷取机构为研究对象,考虑包含有三个质量块的收口系统,通过建立收口质量块质点运动微分方程、收口绳长约束方程并利用非正交变换方法,给出了各收口质量块质心运动与缆绳卷取运动耦合的动力学模型,仿真分析了质量块平动发射和系统自旋发射等典型收口过程的运动特点,给出了一些收口过程的驱动控制策略,同时也说明此类自适应收口质量块具有较强的自适应性和容错性,适用于空间绳网捕获系统。另外,以上分析也适用于采用缆绳控制的绳系卫星编队系统。
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关键词
空间绳网
收口质量块
收口过程
动力学
自适应
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Keywords
space tethered-net
Take-up mass block
Take-up process
Dynamics
Self-adaptive
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分类号
V526
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名绳网系统系绳张力最优控制策略的研究
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作者
冯吉根
郭吉丰
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机构
浙江大学电气工程学院
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出处
《机械工程师》
2017年第6期1-4,共4页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51475411)
国家863高技术研究发展计划资助项目(2014AA7044026)
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文摘
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。
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关键词
空间绳网
绳系组合体
张力控制
最优控制
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Keywords
space tethered-net
tethered combination
tension control mechanism
tension optimum control
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分类号
V526
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名空间绳网结构设计及优化方法
被引量：5
- 4
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作者
司骥跃
庞兆君
由锰
冯广斌
杜忠华
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机构
南京理工大学机械工程学院
上海航天控制技术研究所
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1065-1073,共9页
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基金
国家自然科学基金项目(11802130)
江苏省自然科学基金项目(BK20170819)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(30920021109)。
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文摘
在空间绳网的展开阶段,牵引体与绳网本体的动能交换使得绳网中心出现回弹现象,严重影响着绳网展开性能。基于四边形平面绳网,在不改变绳网拓扑结构前提下,通过优化网目结构提升绳网展开性能;引入两种矩阵分别表示绳网拓扑结构及绳段长度,使用弹簧质点法建立绳网动力学模型,并以有效展开位移为优化目标,提出一种基于遗传算法的网目结构优化策略。通过数值仿真对比了绳网优化前后的结构及展开性能,结果表明,采用优化结构的绳网能够在几乎不影响最大展开率前提下,抑制绳网回弹,提高绳网的有效展开位移。
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关键词
空间绳网
网目结构
优化
展开性能
遗传算法
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Keywords
space tether-net
mesh structure
optimization
deployment performance
genetic algorithm
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分类号
V445.4
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名空间绳网捕获碰撞动力学分析与优化
- 5
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作者
董淼
王宸
朱锦耀
陈金宝
鲁超宇
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机构
南京航空航天大学航天学院
宇航空间机构全国重点实验室
深空星表探测机构技术工信部重点实验室
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出处
《上海航天（中英文）》
CSCD
2024年第5期104-112,共9页
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基金
江苏省基础研究计划(BK20210297)
第八届青托工程(2022QNRC001)
+1 种基金
国家自然科学基金(52075242)
国家自然科学基金企业创新发展联合基金集成资助项目(U21B6002)。
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文摘
逐年增加的太空碎片以及失效卫星对空间轨道资源的可使用性和可持续性构成了极大威胁。空间绳网捕获作为一种新型高效的太空碎片清除方式,其核心部件——绳网系统的设计与优化是在轨捕获任务圆满完成的重要前提。本文重点关注空间绳网系统与目标物的碰撞过程,基于有限元法和赫兹理论建立空间绳网系统动力学和绳网-目标碰撞动力学模型,利用Abaqus对空间绳网不同构型及参数的捕获碰撞过程进行了仿真分析,借助Design-Expert在网目形状确定的基础上设计了三因素的响应曲面实验,经过多组实验数据的交互响应分析与优化,得到了最优的绳网构型以及参数。经过仿真验证,该绳网系统的最大接触法向力为83.9 N,最大滑移量为14.379 mm,最大弹性应变能为836.4 J,与优化目标量之间的差值均在7%以内。该优化策略减小了绳网捕获碰撞过程的接触法向力与滑移量,能够降低捕获过程中绳网缠绕、撕裂等意外发生的概率,同时保障了足够的弹性应变能以满足能量缓冲的要求,对空间绳网构型及参数设计具有一定的参考价值,可为空间在轨捕获任务提供安全可靠的保障。
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关键词
空间绳网
捕获碰撞
动力学分析
多目标多参数优化
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Keywords
space tether-net
capture collision
analysis of dynamics
multi-objective and multi-parameter optimization
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分类号
V476.5
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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