空间交会对接的仿真技术 被引量：5

1

作者 林来兴 《航天控制》 CSCD 北大核心 1990年第4期66-71,21,共7页

空间交会对接涉及到两个航天器同时要进行多达12个自由度的轨道和姿态控制问题。这不仅在理论上,而且在技术实现上都是相当复杂的。为了确保交会对接的成功并尽量缩短交会对接的时间,必须用实际硬件和星上软件进行整个RVD控制系统的仿... 空间交会对接涉及到两个航天器同时要进行多达12个自由度的轨道和姿态控制问题。这不仅在理论上,而且在技术实现上都是相当复杂的。为了确保交会对接的成功并尽量缩短交会对接的时间,必须用实际硬件和星上软件进行整个RVD控制系统的仿真试验。本文主要论述对交会对接仿真技术的要求,仿真方法和关键仿真设备。 展开更多

关键词 交会 对接 仿真技术 空间

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基于气浮台的编队飞行地面试验建模与鲁棒控制器设计 被引量：5

2

作者 曹喜滨 董晓光 +2 位作者 张锦绣 杨正贤 叶东 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期612-619,共8页

为分析验证卫星编队飞行涉及的相对导航、制导与控制以及星间通信等问题,搭建了编队飞行的地面试验系统,采用了一块3m×4.5m的气浮平台和具有两个平动自由度和一个转动自由度的卫星仿真器分别来模拟低阻力的空间环境和编队飞行的卫... 为分析验证卫星编队飞行涉及的相对导航、制导与控制以及星间通信等问题,搭建了编队飞行的地面试验系统,采用了一块3m×4.5m的气浮平台和具有两个平动自由度和一个转动自由度的卫星仿真器分别来模拟低阻力的空间环境和编队飞行的卫星,相对导航采用了视觉相机和室内GPS两种方案,星间通信则通过蓝牙进行模拟。推导了描述仿真器间相对运动的包含参数不确定性的动力学模型,并基于此模型设计了带极点配置的鲁棒H∞控制算法,通过姿态同步和构型保持等仿真实验重点对编队飞行的相对导航、星间通信和相对状态控制进行分析验证,对实际的编队任务具有一定的参考和指导意义。 展开更多

关键词 编队飞行 地面试验 气浮平台 卫星仿真器 H∞控制

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基于气浮台的交会对接模拟及姿态跟踪控制 被引量：4

3

作者 黄成 陈兴林 +1 位作者 王岩 周乃新 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期831-836,共6页

针对交会对接中卫星的姿态跟踪控制问题,设计了一种鲁棒有限时间控制算法。首先,设计并采用两个六自由度气浮台模拟交会对接的两颗卫星,搭建交会对接地面物理仿真系统。其次,应用姿态误差函数,推导描述气浮台追踪器相对于气浮台目标器... 针对交会对接中卫星的姿态跟踪控制问题,设计了一种鲁棒有限时间控制算法。首先,设计并采用两个六自由度气浮台模拟交会对接的两颗卫星,搭建交会对接地面物理仿真系统。其次,应用姿态误差函数,推导描述气浮台追踪器相对于气浮台目标器姿态运动的姿态误差动力学模型。最后,基于此模型采用反步法思想给出了该控制算法的详细设计。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,在存在边界未知的有界外界扰动的情况下,该控制算法可以使气浮台追踪器在20 s内实现对姿态随时间改变的气浮台目标器的准确跟踪,并保证系统的稳定性。 展开更多

关键词 气浮台 姿态跟踪 有限时间控制 鲁棒性 反步法

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多体卫星地面物理仿真的一致性研究 被引量：4

4

作者 周军 陈欢龙 +1 位作者 刘莹莹 牟小刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期355-360,共6页

三轴气浮台不能直接用于多体卫星的地面物理仿真实验,这是由于部件转动引起台体的质心变化,进而产生重力静不平衡力矩,使仿真过程无法进行,因此需要质心补偿系统对气浮台的重力静不平衡力矩进行补偿。本文通过对多体卫星动力学和气浮台... 三轴气浮台不能直接用于多体卫星的地面物理仿真实验,这是由于部件转动引起台体的质心变化,进而产生重力静不平衡力矩,使仿真过程无法进行,因此需要质心补偿系统对气浮台的重力静不平衡力矩进行补偿。本文通过对多体卫星动力学和气浮台动力学的比较,分析了在重力场中的地面物理仿真系统与真实卫星的动力学特性的不同点,给出地面物理仿真系统能完全模拟真实卫星运动的一致性条件,并进行了数学仿真。当转动附件的质心在转动轴或转动中心上时,气浮台系统可以完全模拟卫星系统的质量特性和力学耦合特性,否则,多体气浮台系统和多体卫星系统的动力学耦合特性不完全一致,需要采取一定的方法进行补偿。 展开更多

关键词 气浮台 多体卫星 动力学 物理仿真 一致性

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角秒级定位精度气浮转台驱动参数调节方法研究

5

作者 李彬 王亚宁 +2 位作者 吴媛媛 任东旭 陈雨涵 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第12期158-163,共6页

为实现气浮转台角秒级定位精度,基于20组驱动器经验参数及其定位精度数据,采用改进粒子群算法和BP(back propagation)神经网络对驱动器参数进行优化。该方法以粒子群优化神经网络为基础,通过混沌映射提高粒子位置随机性,引入莱维飞行策... 为实现气浮转台角秒级定位精度,基于20组驱动器经验参数及其定位精度数据,采用改进粒子群算法和BP(back propagation)神经网络对驱动器参数进行优化。该方法以粒子群优化神经网络为基础,通过混沌映射提高粒子位置随机性,引入莱维飞行策略防止局部最优;构建气浮转台进行驱动器参数优化对比试验,经验法整定后转台定位精度为±6.91″,优化整定后转台定位精度为±2.27″,提升67.15%;经验法整定后转台重复定位精度为±5.99″,优化整定后转台重复定位精度为±2.00″,提升66.61%,结果表明所提出的参数优化方法可以较好的提高定位精度。 展开更多

关键词 气浮转台 改进BP神经网络 混沌映射 莱维飞行策略

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闭式T形工作台结合面结构对气浮导轨性能的影响 被引量：3

6

作者 莫德云 马平 弓满锋 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第7期211-214,共4页

闭式T形工作台在加工过程中选择不同的工艺方法导致结合面结构变化对气浮导轨性能的影响是不容忽视的。通过建立一体式和组合式两种结构的气浮导轨气膜面有限元模型,对其压力场分布、承载力、刚度和耗气量进行分析、对比。通过分析发现... 闭式T形工作台在加工过程中选择不同的工艺方法导致结合面结构变化对气浮导轨性能的影响是不容忽视的。通过建立一体式和组合式两种结构的气浮导轨气膜面有限元模型,对其压力场分布、承载力、刚度和耗气量进行分析、对比。通过分析发现:砂轮越程槽会影响气膜结合面处的压力场分布,进而造成导轨承载能力的变化,但对耗气量的影响并不明显;与一体式导轨结构相比,组合式导轨结构明显提高了各气膜及导轨的承载力。结果表明:使用组合式的结合面结构形式不但能降低加工难度和材料成本,还能获得较大的承载力。 展开更多

关键词 气浮工作台 有限元 承载力 刚度 耗气量

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气膜结构对长光栅刻制气浮平台气膜特性的影响 被引量：3

7

作者 莫德云 马平 弓满锋 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期101-106,共6页

为满足长光栅刻制气浮平台的设计要求,通过建立气浮导轨上气膜面的有限元模型,以承载能力、耗气量及流场"死区"速度作为性能指标,分析不同的节流器和均压槽形式对气浮导轨气膜特性的影响。结果表明:不同的导轨结构会造成压力... 为满足长光栅刻制气浮平台的设计要求,通过建立气浮导轨上气膜面的有限元模型,以承载能力、耗气量及流场"死区"速度作为性能指标,分析不同的节流器和均压槽形式对气浮导轨气膜特性的影响。结果表明:不同的导轨结构会造成压力场特性发生变化,进而影响气膜承载力、死区速度及耗气量;3×3节流器王字型均压槽的结构形式能有效提高承载能力,消除速度死区,且耗气量未明显增加,该结构能满足长光栅刻制对气浮平台长时间工作的要求。 展开更多

关键词 气浮平台 承载力 速度死区 耗气量

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多体卫星物理仿真动态调平衡干扰力矩分析 被引量：3

8

作者 陈欢龙 周军 刘莹莹 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第10期66-70,共5页

研究多体卫星的动力学,针对系统性能动态平衡问题,通常采用单轴气浮台进行仿真,但是单轴气浮台不能完全仿真卫星三自由度的平衡状态。为解决上述问题,三轴气浮台上实现带转动部件的多体卫星动力学仿真,研究了利用动态调平衡系统中质量... 研究多体卫星的动力学,针对系统性能动态平衡问题,通常采用单轴气浮台进行仿真,但是单轴气浮台不能完全仿真卫星三自由度的平衡状态。为解决上述问题,三轴气浮台上实现带转动部件的多体卫星动力学仿真,研究了利用动态调平衡系统中质量块的移动,来实时补偿由于部件转动引起的质心变化而导致的重力不平衡力矩的方法。通过对气浮台系统动力学的研究,给出了动态调平衡执行机构质量块的移动规律。给出了由于引入动态调平衡装置而产生的额外干扰力矩的计算公式,通过数学仿真分析了干扰力矩对仿真系统的影响,为设计提供了科学依据。 展开更多

关键词 气浮台 多体卫星 仿真 动态调平衡 干扰力矩

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三轴气浮台多体动力学建模与仿真 被引量：2

9

作者 陈欢龙 周军 +1 位作者 刘莹莹 牟小刚 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期332-337,共6页

为了研究多体卫星的地面物理仿真试验方法,根据动量矩定理,文章建立了转动附件与三轴气浮台中心刚体直联以及级联情况下的动力学模型。针对带一个附件的三轴气浮台,利用Simulink进行了开环动力学仿真,结果显示,附件的转动对台体的姿态... 为了研究多体卫星的地面物理仿真试验方法,根据动量矩定理,文章建立了转动附件与三轴气浮台中心刚体直联以及级联情况下的动力学模型。针对带一个附件的三轴气浮台,利用Simulink进行了开环动力学仿真,结果显示,附件的转动对台体的姿态耦合特性明显,如果不对由于附件转动引起的气浮台系统总质心的变化进行补偿,重力静不平衡力矩将严重影响物理仿真过程的进行。转动附件的质心偏离转动轴或转动中心的程度也决定了附件转动对本体的影响。根据该动力学方程,通过对转动部件质量特性的精确建模,可以分析及计算部件转动对气浮台本体运动特性的影响。 展开更多

关键词 气浮台 多体动力学 转动附件 数值仿真

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充液卫星地面物理仿真方法 被引量：2

10

作者 王天舒 张鹏飞 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1130-1134,共5页

充液卫星地面物理仿真中,受重力影响,无法在气浮台上直接放入液体贮箱进行仿真。为实现充液卫星整星模型的地面物理仿真,该文提出利用飞轮施加卫星充液贮箱内液体的晃动力矩的方案。该试验方案基于液体晃动的等效单摆模型,得到了实时获... 充液卫星地面物理仿真中,受重力影响,无法在气浮台上直接放入液体贮箱进行仿真。为实现充液卫星整星模型的地面物理仿真,该文提出利用飞轮施加卫星充液贮箱内液体的晃动力矩的方案。该试验方案基于液体晃动的等效单摆模型,得到了实时获取卫星液体晃动力矩数值,并通过飞轮实时施加等效晃动力矩,来等效液体晃动,进行整星运动仿真。仿真结果及理论分析表明:考虑采样时间、延时效应、外力矩的影响,该地面物理仿真方案能够很好地模拟在轨卫星的运动规律;对飞轮求解方程进行等效处理可以简化飞轮角速度指令计算及相应陀螺力分析。 展开更多

关键词 动力试验 气浮台 液体晃动 地面物理仿真

原文传递

三轴气浮台挠性航天器动力学模拟方法研究(英文) 被引量：1

11

作者 陈欢龙 周军 +1 位作者 刘莹莹 牟小刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期940-946,共7页

本文研究利用气浮台上的动量轮执行机构,模拟卫星上挠性附件振动产生的干扰力矩的卫星物理仿真实验方法,以克服三轴气浮台不能直接安装挠性附件进行仿真的局限性。本实验方法通过设计一个跟踪控制器,令气浮台的姿态角速度跟踪挠性卫星... 本文研究利用气浮台上的动量轮执行机构,模拟卫星上挠性附件振动产生的干扰力矩的卫星物理仿真实验方法,以克服三轴气浮台不能直接安装挠性附件进行仿真的局限性。本实验方法通过设计一个跟踪控制器,令气浮台的姿态角速度跟踪挠性卫星参考动力学,并由动量轮产生控制力矩,该力矩即是实验模拟的挠性振动干扰力矩。理论和仿真研究表明:(1)本文提出的挠性干扰力矩模拟方法可以较好地模拟低阶挠性振动干扰力矩;(2)理论上当控制器的增益参数越大,系统能够模拟的干扰力矩频率就越大,但是由于测量噪声的影响,反馈增益不能选得过大;(3)本方法模拟的干扰力矩与真实干扰力矩存在一定的相位延迟,这是由于控制器和执行机构的固有延迟造成的。通过引入超前-滞后校正网络可以有效减小延迟的影响。 展开更多

关键词 挠性卫星 气浮台 物理仿真 干扰力矩 模拟

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空间机器人气浮式物理仿真系统有效性研究 被引量：1

12

作者 郑永洁 张笃周 谌颖 《空间控制技术与应用》 2010年第6期33-38,46,共7页

针对典型的空间机器人气浮式物理仿真系统,根据实际系统具有的姿态稳定、相对逼近、空间机器人系统协调运动、抓取和释放等工作模式,从基本动力学原理和两系统中分别实际存在的扰动两个层次上,分析了仿真系统对实际系统模拟的有效性,总... 针对典型的空间机器人气浮式物理仿真系统,根据实际系统具有的姿态稳定、相对逼近、空间机器人系统协调运动、抓取和释放等工作模式,从基本动力学原理和两系统中分别实际存在的扰动两个层次上,分析了仿真系统对实际系统模拟的有效性,总结了对仿真结果有效性影响最为严重的干扰因素,分析结果为此类仿真系统的有效性检验提供了一种思路和方法. 展开更多

关键词 空间机器人 物理仿真 气浮台

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基于最小二乘法的三轴气浮台质心位置测算方法

13

作者 宋院归 胡奇飞 《微处理机》 2021年第4期47-50,共4页

基于三轴气浮台的全物理仿真是航天器仿真的重要手段,为减小仿真过程中重力带来的干扰力矩,需要精确测量气浮台的质心位置,从而为气浮台调平衡装置提供必要信息。为此建立三轴气浮台动力学模型,采用最小二乘法对仿真气浮台运动姿态信息... 基于三轴气浮台的全物理仿真是航天器仿真的重要手段,为减小仿真过程中重力带来的干扰力矩,需要精确测量气浮台的质心位置,从而为气浮台调平衡装置提供必要信息。为此建立三轴气浮台动力学模型,采用最小二乘法对仿真气浮台运动姿态信息进行处理,测算出质心位置,并与周期反馈算法进行比较。实验结果显示基于最小二乘法的质心位置测算方法收敛更快,可有效缩短测量时间,提高了质心位置测量的精准度。 展开更多

关键词 气浮台 全物理仿真 质心测算 动力学建模 最小二乘法

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基于气浮台的交会对接相对姿态和位置控制

14

作者 黄成 王岩 陈兴林 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期2814-2820,共7页

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑... 基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑模控制思想设计一种能够克服传统终端滑模控制奇异问题的鲁棒有限时间控制器。通过李雅普诺夫理论推导和仿真分析表明,该控制器在保证系统的有限时间稳定性和收敛性的同时能有效地抑制外部扰动。 展开更多

关键词 气浮台 六自由度耦合 交会对接 终端滑模 自适应控制

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卫星控制系统全物理仿真 被引量：27

15

作者 李季苏 牟小刚 张锦江 《航天控制》 CSCD 北大核心 2004年第2期37-41,45,共6页

仿真是应用相似定理和类比关系来研究事物 ,也就是用模型代替实际系统进行实验和研究。在卫星控制系统仿真中 ,根据所介入的模型的不同 ,分为数学仿真和物理仿真两类。卫星控制系统全物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法 ,它利... 仿真是应用相似定理和类比关系来研究事物 ,也就是用模型代替实际系统进行实验和研究。在卫星控制系统仿真中 ,根据所介入的模型的不同 ,分为数学仿真和物理仿真两类。卫星控制系统全物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法 ,它利用气浮台作为运动模拟器 ,又称为气浮台仿真。本文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的原理和用途 ,简要介绍单轴气浮台和三轴气浮台两个全物理仿真系统的组成。 展开更多

关键词 卫星控制系统 全物理仿真 气浮台 模型试验 动力学仿真

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测量单轴气浮台转动惯量的新方法 被引量：18

16

作者 杨辉 洪嘉振 余征跃 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期32-34,共3页

本文介绍了利用扭振法测量单轴气浮台转动惯量的新方法。该方法与三线扭摆法比较 ,无需知道气浮台的质量 ,具有设计简单、操作容易的优点。推而广之 ,还可借助浮台来测量任意复杂形状物体的转动惯量 ,是一种很实用的转动惯量测量方法。

关键词 单轴气浮台 转动惯量 扭振法 测量 卫星 测试设备 姿态控制

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卫星控制系统仿真 被引量：10

17

作者 刘慎钊 《系统仿真学报》 CAS CSCD 1995年第2期19-25,共7页

系统仿真是第二次世界大战后发展起来的一门新技术，目前已广泛应用于工程与非工程的不同领域，它与航天技术的关系尤为密切。本文阐明卫星控制系统仿真在卫星研制中的地位，并叙述卫星仿真的几种级别：数学仿真、半物理仿真和全物理仿... 系统仿真是第二次世界大战后发展起来的一门新技术，目前已广泛应用于工程与非工程的不同领域，它与航天技术的关系尤为密切。本文阐明卫星控制系统仿真在卫星研制中的地位，并叙述卫星仿真的几种级别：数学仿真、半物理仿真和全物理仿真的方法、特点、作用及其基本设备。 展开更多

关键词 卫星控制系统 系统仿真

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地球观测卫星轮控系统单通道全物理仿真 被引量：5

18

作者 李季苏 曾海波 牟小刚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第2期211-214,共4页

地球观测卫星姿态控制系统是个复杂的,高精度,长寿命对地三轴稳定,在太阳同步轨道上帆板对太阳定向的系统。执行机构为动量轮,采用偏置方式构成整星零动量。由于卫星控制系统中采用动量轮,因此必须对轮子的摩擦力矩,轮子过零,轮子动量... 地球观测卫星姿态控制系统是个复杂的,高精度,长寿命对地三轴稳定,在太阳同步轨道上帆板对太阳定向的系统。执行机构为动量轮,采用偏置方式构成整星零动量。由于卫星控制系统中采用动量轮,因此必须对轮子的摩擦力矩,轮子过零,轮子动量卸载等关键问题,进行深入研究。为了提高轮控系统可靠性,研究其动力学特性,发现问题,将轮子接入控制系统进行气浮台仿真是十分重要的。本文主要叙述地球观测卫星全物理仿真系统组成、系统仿真内容和方法、试验结果。 展开更多

关键词 卫星气浮台 轮控系统 全物理仿真 地球观测卫星 航天器

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基于气浮台的微小卫星姿态控制实时仿真 被引量：4

19

作者 王新升 韩建斌 +1 位作者 梁斌 李基勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期767-770,775,共5页

针对某在研卫星项目任务需求,以单轴气浮台为仿真平台,对单刚体微小卫星的姿态控制问题进行了气浮台实时仿真研究.介绍了微小卫星仿真气浮台系统的硬件组成,论述了仿真系统软件实现的机制,分析了姿态控制系统的基本原理.根据任务要求,... 针对某在研卫星项目任务需求,以单轴气浮台为仿真平台,对单刚体微小卫星的姿态控制问题进行了气浮台实时仿真研究.介绍了微小卫星仿真气浮台系统的硬件组成,论述了仿真系统软件实现的机制,分析了姿态控制系统的基本原理.根据任务要求,对微小卫星三轴正常姿态稳定控制,大角度机动姿态控制模式进行了仿真实验.实验结果表明姿态控制系统的控制精度能够满足任务要求,从而验证了姿态控制系统方案的正确性和可行性. 展开更多

关键词 姿态控制 单轴气浮台 实时仿真 微小卫星

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基于自组织网络的航天器姿态控制半实物仿真 被引量：2

20

作者 胡敏 吴锦杰 曾国强 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1364-1368,1375,共6页

为了提高航天器的有效载荷比,针对目前姿态控制系统中采用有线连接的问题,以单轴气浮台为仿真平台,基于无线自组织网络构建了一种刚体航天器姿态控制半实物仿真系统,提高航天器设计的灵活性和可靠性。首先详细介绍了该系统的总体构成和... 为了提高航天器的有效载荷比,针对目前姿态控制系统中采用有线连接的问题,以单轴气浮台为仿真平台,基于无线自组织网络构建了一种刚体航天器姿态控制半实物仿真系统,提高航天器设计的灵活性和可靠性。首先详细介绍了该系统的总体构成和方案设计,星载计算机采用双ARM冗余的体系结构,光纤陀螺、星载计算机、反作用飞轮以及动力学仿真机之间通过无线自组织网络节点互连。其次,介绍了姿态控制系统的数学模型及控制算法。最后,利用该系统对航天器三轴正常姿态稳定控制进行了半实物仿真。仿真结果表明,姿态控制精度能够满足任务需求,同时校验了仿真系统设计的合理性和正确性。 展开更多

关键词 无线自组织网络 航天器 姿态控制 单轴气浮台 半实物仿真

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