系繩
- 空間多體繩系編隊(duì)動(dòng)力學(xué)與控制研究綜述
天器通過(guò)特殊材質(zhì)系繩連接組成的某種特定構(gòu)形的編隊(duì)系統(tǒng)[1-3],如圖1所示。空間多體繩系編隊(duì)系統(tǒng)在進(jìn)入預(yù)定空間軌道后,會(huì)根據(jù)任務(wù)要求展開(kāi)形成相應(yīng)的編隊(duì)構(gòu)型,在編隊(duì)系統(tǒng)中,一些大型航天器可由多個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的衛(wèi)星代替,衛(wèi)星之間可以通過(guò)通信來(lái)進(jìn)行信息共享。此外,空間多體繩系編隊(duì)系統(tǒng)還可以根據(jù)任務(wù)需求及變化,通過(guò)改變系繩長(zhǎng)度等方式完成編隊(duì)構(gòu)型重組,以實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)別任務(wù)的目標(biāo)。相比于無(wú)繩系編隊(duì)系統(tǒng),多體繩系編隊(duì)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)一方面在于這種系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)整系繩張力來(lái)保持或改
宇航學(xué)報(bào) 2023年7期2023-08-22
- 軌道平面外直線形繩系編隊(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)解析關(guān)系
衛(wèi)星或航天器通過(guò)系繩連接,衛(wèi)星之間保持相對(duì)靜止并以特定的編隊(duì)構(gòu)型在軌飛行.學(xué)界已提出越來(lái)越多的新型編隊(duì)構(gòu)型.SU等[11]研究衛(wèi)星速度未知情況下的三角形繩系編隊(duì)系統(tǒng)的控制問(wèn)題,討論開(kāi)環(huán)系統(tǒng)平衡點(diǎn)附近的穩(wěn)定性,并設(shè)計(jì)一類(lèi)非線性狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制.QI等[12]提出一類(lèi)雙金字塔形編隊(duì)構(gòu)型,將衛(wèi)星通電使其因庫(kù)侖力相互排斥以得到編隊(duì)穩(wěn)定的效果.HUANG等[13]研究輪輻繩系編隊(duì)系統(tǒng)并基于合理假設(shè)提出對(duì)應(yīng)解析模型對(duì)自旋過(guò)程中的輪輻繩系編隊(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)加
空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2023年3期2023-07-12
- 利用姿態(tài)機(jī)動(dòng)的繩系衛(wèi)星編隊(duì)系統(tǒng)軌道協(xié)同控制
的研究成果。由于系繩特有的柔性和彈性，繩系系統(tǒng)在軌運(yùn)行過(guò)程中會(huì)顯現(xiàn)出特有的一些動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，對(duì)于繩系衛(wèi)星的編隊(duì)控制，目前仍有許多急需解決的問(wèn)題。以系繩擺動(dòng)為例，在機(jī)動(dòng)變軌過(guò)程中，系繩并不能?chē)?yán)格與推力方向保持一致，會(huì)導(dǎo)致系繩產(chǎn)生周期性的擺動(dòng)現(xiàn)象[4]。系繩擺動(dòng)會(huì)產(chǎn)生張力力矩作用于領(lǐng)航星，干擾其姿態(tài)甚至影響整個(gè)繩系編隊(duì)系統(tǒng)的軌道運(yùn)動(dòng)。因此，系繩擺動(dòng)的抑制問(wèn)題得到了廣泛關(guān)注。受科氏力影響，通過(guò)合理地收放系繩可以實(shí)現(xiàn)系繩擺動(dòng)的抑制，基于此，Vafamand[5]提出
宇航學(xué)報(bào) 2022年10期2022-11-17
- 空間超長(zhǎng)波天線繩系系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析
星、子星)和一根系繩組成的二體航天器。自20世紀(jì)提出以來(lái)，因其在清除空間碎片[1]、軌道轉(zhuǎn)移[2]、人工重力[3]、系繩編隊(duì)[4]等方面具有重要的應(yīng)用，受到研究人員的的持續(xù)關(guān)注[5]。在目前已經(jīng)開(kāi)展的繩系衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)中，系繩的材料以非導(dǎo)電材料為主，這種材料柔性大，易彎折；普通的金屬材料系繩雖然能導(dǎo)電，但重量大，不易收納和展開(kāi)。這兩類(lèi)材料都不具備充當(dāng)空間超長(zhǎng)天線材料的可能。碳納米管作為一種新型高分子材料，密度低，導(dǎo)電性能好，延展性強(qiáng)。千米級(jí)的碳納米管繩，可以被收
航天控制 2022年4期2022-09-09
- 繩網(wǎng)拖曳帶帆板失效衛(wèi)星的波動(dòng)控制
動(dòng)清除技術(shù)中，用系繩拖曳的方法得益于系繩質(zhì)量輕、柔性強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，是目前最有希望的清除手段之一。因此，許多學(xué)者對(duì)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(Tethered satellite system, TSS)的動(dòng)力學(xué)特性與控制進(jìn)行了研究。但對(duì)TSS的研究通常考慮單一系繩通過(guò)魚(yú)叉、機(jī)械臂等剛性連接裝置直接固連在碎片上，這可能并不適用于實(shí)際的清除情景。一方面，失效衛(wèi)星往往會(huì)自旋，剛性連接裝置難以直接附著，甚至可能碰撞出新的碎片。另一方面，失效衛(wèi)星上一般還保留著完整的、展開(kāi)
宇航學(xué)報(bào) 2022年7期2022-08-15
- 空間繩系組合體的繼電型控制離軌策略
。近些年來(lái)，空間系繩捕獲系統(tǒng)是“捕獲+離軌”式方案近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)?？臻g系繩捕獲系統(tǒng)一般由太空拖船、系繩、末端捕獲裝置構(gòu)成。末端捕獲裝置捕獲到目標(biāo)后，太空拖船與目標(biāo)由系繩連接，組成繩系組合體。之后太空拖船進(jìn)行機(jī)動(dòng)，拖曳目標(biāo)至墳?zāi)管壍劳瓿煽臻g碎片清除任務(wù)[4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)拖曳離軌過(guò)程中的主要問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究。在離軌策略方面，鐘睿和徐世杰[5]利用直接配置算法研究了繩系組合體的霍曼轉(zhuǎn)移方法，Liu等[6]在霍曼轉(zhuǎn)移使用兩次脈沖推力機(jī)動(dòng)的基礎(chǔ)上，研究了
航空學(xué)報(bào) 2021年12期2022-01-10
- 電動(dòng)力繩系火箭末級(jí)離軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與控制研究
是飛行器攜帶導(dǎo)電系繩在地球磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)電系繩切割磁力線產(chǎn)生電流，電流和地球磁場(chǎng)相互作用在繩索上產(chǎn)生洛倫茲力，構(gòu)成離軌阻力以實(shí)現(xiàn)離軌[6，7]。故其離軌能力與地球磁場(chǎng)強(qiáng)度和系繩長(zhǎng)度大致呈正相關(guān)性。失效火箭末級(jí)(1)本文中，火箭末級(jí)也涵蓋上面級(jí)。往往分布于低地軌道(LEO)，且質(zhì)量通常為噸級(jí)。表1以中國(guó)兩型典型的長(zhǎng)征火箭為例，分析了任務(wù)后末級(jí)采用推力離軌方法所消耗的速度增量和燃料消耗比，可以看出額外需要的推進(jìn)劑比重較大，而且還需要額外設(shè)計(jì)時(shí)序通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
空間碎片研究 2021年3期2022-01-05
- 繩系系統(tǒng)在空間碎片清除中的應(yīng)用
拖曳離軌和電動(dòng)力系繩離軌。其中拖曳離軌主要是在完成目標(biāo)捕獲后形成組合體，平臺(tái)通過(guò)系繩拖動(dòng)目標(biāo)離開(kāi)現(xiàn)有軌道，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的拖曳變軌；電動(dòng)力系繩離軌則是通過(guò)將千米級(jí)導(dǎo)電系繩與空間碎片連接，其軌道運(yùn)動(dòng)切割地球磁力線并在電離子層中形成回路產(chǎn)生電流，進(jìn)而與地球磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生洛倫茲力實(shí)現(xiàn)快速離軌。2 繩系系統(tǒng)主動(dòng)移除ESA開(kāi)展的ROGER項(xiàng)目，研究了地球靜止軌道機(jī)器人對(duì)衛(wèi)星在軌服務(wù)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，如圖4所示。該技術(shù)可以通過(guò)專用服務(wù)衛(wèi)星將在軌衛(wèi)星從地球同步軌道
空間碎片研究 2021年3期2022-01-05
- 非合作失效航天器繩系拖曳系統(tǒng)研究
軌過(guò)程中，只需要系繩長(zhǎng)度反饋即可有效地使TST系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[9]；劉海濤等忽略拖船與目標(biāo)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)，針對(duì)TST系統(tǒng)離軌過(guò)程中系繩擺動(dòng)抑制，設(shè)計(jì)了系繩張力控制律，并構(gòu)造了使擺動(dòng)衰減的期望繩長(zhǎng)收放速率[10]；王班等針對(duì)切向推力作用下繩系復(fù)合體拖曳離軌過(guò)程中的縱向振動(dòng)問(wèn)題提出一種以速度控制為外環(huán)、以張力控制為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)振動(dòng)控制法[11]。以上簡(jiǎn)化模型均忽略了拖船與失效航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)與姿態(tài)控制能力，這有可能導(dǎo)致系繩纏繞等問(wèn)題從而引起系統(tǒng)失穩(wěn)，因此為更加精
中國(guó)空間科學(xué)技術(shù) 2021年6期2021-12-21
- 一種基于系繩水下風(fēng)箏系統(tǒng)的發(fā)電方法
,蔡衛(wèi)軍一種基于系繩水下風(fēng)箏系統(tǒng)的發(fā)電方法程文鑫1,溫志文2,楊智棟2,蔡衛(wèi)軍2(1.海裝裝備項(xiàng)目管理中心,北京,100071; 2.中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司 第705研究所,陜西 西安,710077)隨著海洋技術(shù)的不斷發(fā)展,針對(duì)水下尤其是深海海域中的能源需求越來(lái)越突出,而已有的水下發(fā)電方法存在輸出功率不高,發(fā)電效率低等不足。針對(duì)此問(wèn)題,文中提出了一種適用于低速流海域的基于系繩水下風(fēng)箏系統(tǒng)的發(fā)電方法,該方法通過(guò)提升系繩水下風(fēng)箏與水流的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度,可顯著增加發(fā)
水下無(wú)人系統(tǒng)學(xué)報(bào) 2021年4期2021-09-10
- 考慮太陽(yáng)帆板振動(dòng)的空間繩系拖曳動(dòng)力學(xué)與控制
3]針對(duì)組合體沿系繩方向的振動(dòng)控制問(wèn)題提出一種時(shí)間最短以及能耗最小的最優(yōu)控制策略，并進(jìn)行了地面仿真試驗(yàn)，試驗(yàn)證明張力控制機(jī)構(gòu)對(duì)張力指令具有很好的跟蹤性能。Cho和McClamroch[14]提出了一種最優(yōu)變軌技術(shù)，作用于拖船航天器上的連續(xù)推力以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)圓軌道間的軌道轉(zhuǎn)移。針對(duì)小的連續(xù)常值推力的化學(xué)推進(jìn)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)，Sun等[15]基于歐拉-拉格朗日方法，采用啞鈴構(gòu)型建立了繩系拖拽系統(tǒng)的模型，將推進(jìn)作用歸一化為繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的推進(jìn)系數(shù)，詳盡分析推進(jìn)系數(shù)對(duì)繩系
宇航學(xué)報(bào) 2021年4期2021-05-24
- 基于剛體衛(wèi)星繩系編隊(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模及姿態(tài)控制*
稱TSS，是通過(guò)系繩將兩個(gè)或者多個(gè)衛(wèi)星連接起來(lái)，最初的設(shè)想是空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)由母星和子星以及系繩構(gòu)成，系繩兩端分別連接母星和子星，母星利用卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)對(duì)子星進(jìn)行釋放或回收.根據(jù)系繩導(dǎo)電與否，繩系衛(wèi)星系統(tǒng)可分為電動(dòng)力系統(tǒng)和非電動(dòng)力系統(tǒng)兩大類(lèi).多體繩系衛(wèi)星編隊(duì)系統(tǒng)是由兩體繩系衛(wèi)星系統(tǒng)演化而來(lái)，通常由多個(gè)衛(wèi)星或航天器在空間范圍內(nèi)相對(duì)靜止地組成某種特定的構(gòu)形.繩系衛(wèi)星系統(tǒng)具有低成本，高靈活性，高性能等優(yōu)勢(shì)，因此受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注［1-7］.三體繩系衛(wèi)星系統(tǒng)，由三
動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào) 2021年2期2021-05-18
- 面向編隊(duì)衛(wèi)星的空間系繩在軌服務(wù)
學(xué)十分復(fù)雜,而且系繩的留位和回收運(yùn)動(dòng)較難穩(wěn)定[6-7]。特別地,當(dāng)系繩在松弛和繃緊兩種狀態(tài)之間來(lái)回切換時(shí),極易引發(fā)系繩的振蕩,對(duì)所執(zhí)行的任務(wù)帶來(lái)隱患[8],為此需要采取有效的主動(dòng)控制方法。已有的研究方案主要分為繩長(zhǎng)速率控制、拉力控制和輔助外力控制[9],輔助外力控制又分為電動(dòng)力控制和推力控制。Yu[10]等提出了一種繩長(zhǎng)速率控制方法,發(fā)現(xiàn)了一些具有特殊價(jià)值的特定運(yùn)動(dòng)形態(tài)(如平衡狀態(tài)),這對(duì)解決TSS的穩(wěn)定控制有著指導(dǎo)意義。此外，最優(yōu)控制和滑?？刂票粡V泛應(yīng)用
系統(tǒng)工程與電子技術(shù) 2021年3期2021-03-02
- 多無(wú)人機(jī)繩索懸掛協(xié)同搬運(yùn)固定時(shí)間控制
要有剛性抓取式和系繩懸掛式兩種協(xié)同搬運(yùn)連接方式[1]。相比于剛性抓取式，系繩懸掛式能夠保留無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)性以及提高載荷能力的使用效益。針對(duì)單無(wú)人機(jī)系繩懸掛式搬運(yùn)的系繩擺動(dòng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了依賴系繩或載荷實(shí)時(shí)狀態(tài)信息的擺動(dòng)抑制控制器[2]，使得多無(wú)人機(jī)協(xié)同搬運(yùn)能夠有效抑制系繩擺動(dòng)，因此多無(wú)人機(jī)協(xié)同搬運(yùn)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。但是，系繩懸掛式系統(tǒng)是一個(gè)欠驅(qū)動(dòng)、非線性耦合系統(tǒng)，懸掛跟蹤控制是一個(gè)具有很高挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。文獻(xiàn)[3-4]中，基于拉格朗日建模法推導(dǎo)了任意數(shù)量
導(dǎo)航定位與授時(shí) 2021年1期2021-02-03
- 系繩拖曳半物理試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與方案可行性驗(yàn)證
擬Tips運(yùn)行時(shí)系繩內(nèi)部張力變化的示意圖。Kojima等[11]利用一定傾斜角度的坡面轉(zhuǎn)臺(tái)微重力環(huán)境模擬繩系衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)。上述試驗(yàn)方法和太空試驗(yàn)具有較高的相似性,但是在實(shí)現(xiàn)軌道面外動(dòng)力學(xué)仿真和難以模擬復(fù)雜空間環(huán)境上還是有很多難以解決的挑戰(zhàn)[12]。為此,設(shè)計(jì)一種適用于繩系系統(tǒng)地面試驗(yàn)的半物理仿真實(shí)驗(yàn)裝置,將仿真系統(tǒng)中易實(shí)現(xiàn)的系繩收放與張力控制器部分以實(shí)物的方式引入仿真回路,拖曳過(guò)程中復(fù)雜的非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)部分以數(shù)學(xué)模型描述并轉(zhuǎn)化為仿真計(jì)算模型,構(gòu)建半物理仿
科學(xué)技術(shù)與工程 2020年35期2021-01-14
- 電動(dòng)力系繩離軌系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)析
空氣增阻和電動(dòng)力系繩離軌，需要利用大氣阻力和地球磁場(chǎng)等自然因素。對(duì)于LEO空間碎片，單純依靠大氣阻力實(shí)現(xiàn)離軌需要幾十年甚至幾百年；而電動(dòng)力系繩離軌系統(tǒng)具有質(zhì)量小、成本低、不消耗燃料和離軌時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，是清除LEO碎片的理想選擇之一[5]。本文從電動(dòng)力系繩系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀入手，對(duì)該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)行綜述，描述離軌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)與控制研究?jī)?nèi)容，預(yù)測(cè)系統(tǒng)離軌時(shí)間，介紹系統(tǒng)離軌裝置設(shè)計(jì)，最后對(duì)進(jìn)一步的研究方向以及重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行展望。1 電動(dòng)力系繩系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研
航天器環(huán)境工程 2020年4期2020-10-19
- 菌袋封口方式與靈芝菌絲生長(zhǎng)的關(guān)系
棉蓋體、封口膜、系繩3種封口處理方式，觀察、記錄菌絲的生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明，不同封口方式與3種不同品種靈芝菌絲生長(zhǎng)關(guān)系基本一致，菌絲生長(zhǎng)勢(shì)：封口膜＞無(wú)棉蓋體＞系繩；發(fā)菌期系繩處理的菌絲長(zhǎng)度較其他兩種封口處理的短；平均生長(zhǎng)速度：封口膜處理明顯優(yōu)于系繩，無(wú)棉蓋體次之。表明封口膜是較適宜靈芝菌絲生長(zhǎng)的封口方式。靈芝；菌袋；封口方式；菌絲生長(zhǎng)靈芝，又名仙草、瑞草等，可提高免疫力，有安神助眠、消除疲勞、止咳平喘等功效[1]。山東省聊城市冠縣代料栽培靈芝已有30多年歷史
食藥用菌 2020年4期2020-08-16
- 空間碎片繩網(wǎng)捕獲拖曳恒張力控制
[4]研究了通過(guò)系繩連接的空間碎片與空間拖船組合體的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，結(jié)果表明，若空間拖船推力的方向與系繩方向一致，且系繩保持張緊，那么離軌過(guò)程就是安全的。文獻(xiàn)[5-6]針對(duì)空間拖船和廢棄星的繩系組合體，考慮了廢棄星上的撓性部件，如帆板的影響，提出了一種推力控制策略以避免碰撞。文獻(xiàn)[7]提出了一種包含加速、平衡、旋轉(zhuǎn)和返回的4階段繩系組合體離軌方案，并進(jìn)行了仿真分析，為工程實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)思路。文獻(xiàn)[8-9]主要針對(duì)拖曳過(guò)程中組合體的擺動(dòng)問(wèn)題，分別設(shè)計(jì)了分層滑?？?/div>
宇航學(xué)報(bào) 2020年7期2020-08-12
- 橢圓軌道繩系衛(wèi)星系統(tǒng)釋放的類(lèi)反步法控制
TSS)是由太空系繩和通過(guò)太空系繩連接到一起的太空設(shè)備構(gòu)成，如衛(wèi)星、空間站或太空操縱手等[1].TSS適用于許多空間任務(wù)，如軌道轉(zhuǎn)移[2]、碎片清除[3]、深空探索[4]等.執(zhí)行任何一個(gè)TSS任務(wù)的首要條件就是能夠?qū)?span id="j5i0abt0b" class="hl">系繩連接的設(shè)備釋放到指定的位置，即，釋放是繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的基本操作之一.但是，由于柔軟的系繩只能提供張力而不能提供支撐力，且被釋放子設(shè)備上的推進(jìn)器功率較小，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和快速釋放是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的[5].因此，深入研究繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的釋放過(guò)程是具有重要哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年4期2020-06-23
- 空間繩系編隊(duì)的動(dòng)力學(xué)及穩(wěn)定展開(kāi)控制研究
系編隊(duì)[1]通過(guò)系繩將多顆衛(wèi)星連接起來(lái)形成特定結(jié)構(gòu)，不僅具有傳統(tǒng)多航天器系統(tǒng)成本低、性能好、可靠性高、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且具有在精確定位的同時(shí)可降低燃料消耗、提高壽命等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于對(duì)地觀測(cè)和對(duì)地定向等空間任務(wù)中?？臻g繩系編隊(duì)的穩(wěn)定展開(kāi)是編隊(duì)后續(xù)運(yùn)行的重要保障，對(duì)其完成特定空間任務(wù)具有重要意義。編隊(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定展開(kāi)的難點(diǎn)[2]包括：1)合理的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立；2)有效的穩(wěn)定展開(kāi)控制方法的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的關(guān)于空間繩系編隊(duì)的文獻(xiàn)表明：對(duì)系繩的處理情況極大地影響宇航學(xué)報(bào) 2020年4期2020-05-21
- 空間雙體系繩系統(tǒng)展開(kāi)階段末端星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)分析*
. 中俄國(guó)際空間系繩系統(tǒng)研究中心， 陜西 西安 710129；3. 薩馬拉國(guó)家研究型大學(xué) 空間與火箭技術(shù)學(xué)院， 俄羅斯 薩馬拉 443082)空間系繩系統(tǒng)(Space Tether System, STS)是一種可延展數(shù)十乃至上百千米的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。作為一種新型航天器組合體，該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。例如：利用長(zhǎng)系繩系統(tǒng)可探測(cè)地球大氣、重力場(chǎng)及磁場(chǎng)等[1-2]；利用系繩代替?zhèn)鹘y(tǒng)的剛體機(jī)械臂所構(gòu)成的空間繩系機(jī)器人可執(zhí)行太空垃圾捕獲、拖曳離軌等太空任務(wù)[3-國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年2期2020-05-06
- 極端地形繩系機(jī)器人研究進(jìn)展
多為繩系機(jī)器人，系繩的存在使得穿越極端地形區(qū)域成為可能，但同時(shí)也帶來(lái)了發(fā)生系繩纏繞的問(wèn)題[5]。目前中國(guó)尚未有針對(duì)極端地形繩系機(jī)器人的研究，所以將主要依據(jù)國(guó)外研究現(xiàn)狀分別根據(jù)機(jī)構(gòu)構(gòu)型和系繩管理技術(shù)對(duì)極端地形繩系機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)行分析和總結(jié)。1 繩系機(jī)器人研究現(xiàn)狀1.1 腿式Dante Ⅱ(圖1)是由CMU在1992年開(kāi)發(fā)的，是一個(gè)可以攀爬陡峭斜坡的繩系步行機(jī)器人[6]，致力于活火山的探索，Dante Ⅱ共有8條腿，每個(gè)腿都可以獨(dú)立地調(diào)整垂直位置來(lái)避障及適應(yīng)崎科學(xué)技術(shù)與工程 2020年5期2020-04-24
- 空間非合作目標(biāo)物柔性捕獲技術(shù)進(jìn)展
方式、消旋技術(shù)、系繩模型及系繩控制機(jī)構(gòu)等技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行分析與討論，最后給出了一些具體建議。1 空間非合作目標(biāo)物柔性捕獲方式空間柔性捕獲技術(shù)的柔性一般體現(xiàn)為末端捕獲裝置的柔性(如繩網(wǎng)、口袋等)，也可體現(xiàn)為捕獲后目標(biāo)物與任務(wù)平臺(tái)之間的柔性連接(如飛爪等繩系捕獲)。根據(jù)捕獲執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不同，柔性捕獲一般可分為繩網(wǎng)捕獲、飛爪捕獲及柔性口袋捕獲等。1.1 繩網(wǎng)捕獲空間繩網(wǎng)捕獲是在空間展開(kāi)一張大面積的繩網(wǎng)對(duì)空間目標(biāo)物進(jìn)行捕獲的技術(shù)，是空間柔性捕獲中較為成熟的技術(shù)之一。繩網(wǎng)宇航學(xué)報(bào) 2020年2期2020-03-13
- 繩系拖曳過(guò)程中的若干典型張力控制
，但是只能適用于系繩只釋放不回收的場(chǎng)合；南京航空航天大學(xué)[6-7]研制了繩系系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的張力控制機(jī)構(gòu)，驗(yàn)證繩系回收和釋放過(guò)程中的最優(yōu)控制，該機(jī)構(gòu)只可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的收放功能，無(wú)張力檢測(cè)與閉環(huán)控制。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)并制作了繩系收放裝置。該裝置采集張力傳感器的數(shù)據(jù)，結(jié)合繩系卷繞機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)張力的閉環(huán)控制。根據(jù)系統(tǒng)非線性強(qiáng)、難以精確建模等特點(diǎn)，分析了系統(tǒng)中摩擦力及系繩參數(shù)、種類(lèi)對(duì)于張力控制的影響，設(shè)計(jì)了PD控制策略。最后，在氣浮平臺(tái)上完成了間歇式拖曳機(jī)械與電子 2020年1期2020-01-15
- 在軌服務(wù)中空間系繩的應(yīng)用及發(fā)展
世紀(jì)后，利用空間系繩的柔性、彈性、易擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)研發(fā)的空間繩系機(jī)器人、空間繩網(wǎng)機(jī)器人，具有操作距離遠(yuǎn)、安全、靈活等諸多優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于失控衛(wèi)星捕獲與回收、軌道垃圾清理等在軌服務(wù)任務(wù)。實(shí)際上，空間系繩并不是一個(gè)全新的概念，其最早可以追溯到19世紀(jì)Tsiolkovski[1]提出的“赤道通天塔的設(shè)想”，但在一開(kāi)始，空間系繩的應(yīng)用只是科學(xué)幻想而非現(xiàn)實(shí)。研究人員設(shè)想通過(guò)系繩旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生人工重力或者是利用系繩制作空間電梯并用于軌道轉(zhuǎn)移等。在20世紀(jì)60年代，空間系繩的宇航學(xué)報(bào) 2019年10期2019-10-23
- 采用電動(dòng)力繩系清除空間碎片的優(yōu)劣勢(shì)分析
系離軌原理當(dāng)導(dǎo)電系繩在地球磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于切割地球磁力線而在系繩中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)系繩和大氣電離層中的自由電子和離子構(gòu)成閉合回路時(shí)，便能在系繩中產(chǎn)生電流，電流和地球磁場(chǎng)相互作用會(huì)在系繩上產(chǎn)生洛侖茲力。洛侖茲力與航天器運(yùn)動(dòng)方向相反，與大氣阻力的作用是一致的。電動(dòng)阻力的概念就是利用導(dǎo)電系繩中的電流與地磁場(chǎng)之間互相作用產(chǎn)生的洛倫茲力。用于減速的洛倫茲力F(電動(dòng)阻力)以復(fù)雜的方式由系繩系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)、軌道及當(dāng)?shù)仉婋x層的特性確定。式中，I(l)是系繩中流動(dòng)的電流；dl空間碎片研究 2019年2期2019-09-16
- 空客的“城市空中巴士”(CityAirbus) 完成了首次垂直系繩升空
們當(dāng)天進(jìn)行了幾次系繩飛行。空客直升機(jī)公司首席執(zhí)行官布魯諾·伊文在社交媒體上公布了“城市空中巴士”首次系繩飛行的細(xì)節(jié)?？湛妥C實(shí)，系繩飛行主要是為了評(píng)估“城市空中巴士”的推進(jìn)系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)的性能，以及評(píng)估其他數(shù)據(jù)點(diǎn)。下一步，工程團(tuán)隊(duì)將轉(zhuǎn)移到曼興附近的德國(guó)軍用飛行測(cè)試設(shè)施，在該設(shè)施周?chē)氖芟蘅沼騼?nèi)進(jìn)行無(wú)系繩飛行，以便讓工程團(tuán)隊(duì)探索飛行包線。空客曾希望在2018年底試飛這架2.2t的小型飛機(jī)(略小于空客的H120單發(fā)渦輪直升機(jī)) ，但出于支持更多測(cè)試的原因，對(duì)無(wú)人機(jī) 2019年7期2019-09-02
- 基于偽譜法的空間繩系組合體最優(yōu)燃耗離軌研究*
模型，不僅考慮了系繩分布質(zhì)量、空間位形，還考慮了系繩和航天器連接點(diǎn)的偏置，得到了復(fù)雜的微分方程. 2001 年歐空局提出了地球靜止軌道碎片清理器(ROGER,robotic geostationary orbit restorer)項(xiàng)目[2]，該項(xiàng)目提出的控制策略能有效地抑制組合體離軌過(guò)程中系繩的擺動(dòng). 在繩系組合體離軌優(yōu)化方面，LIU 等人[3]提出了加速、平衡、旋轉(zhuǎn)、返回四階段組成的地球同步軌道上廢棄衛(wèi)星拖曳離軌方案，仿真表明方案可行，并能夠節(jié)省整個(gè)過(guò)空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2019年3期2019-07-22
- 基于矩陣分解的空間系繩系統(tǒng)不完全反饋控制
學(xué) 中俄國(guó)際空間系繩系統(tǒng)研究中心， 西安 710072；3. 俄羅斯薩馬拉國(guó)家研究型大學(xué)， 薩馬拉 443086)隨著人類(lèi)航天事業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的航天器被不斷發(fā)射到太空，因此近地空間已逐漸變成十分擁擠的場(chǎng)所。與此同時(shí)，由于復(fù)雜的太空擾動(dòng)導(dǎo)致航天器軌道高度發(fā)生不同程度的變化，進(jìn)而引起不同航天器之間的碰撞，產(chǎn)生大量空間碎片。因此，安全、高效地捕獲空間碎片對(duì)于航天任務(wù)的安全完成具有重要意義。利用空間系繩系統(tǒng)(STS)進(jìn)行捕獲是一種新型捕獲方式，具有安全性、北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2019年5期2019-05-29
- 視覺(jué)導(dǎo)引受限下空間繩系機(jī)器人最優(yōu)逼近控制
空間抓捕器，空間系繩，空間平臺(tái)三部分構(gòu)成，抓捕器通過(guò)系繩與平臺(tái)相連，如圖1所示，空間繩系機(jī)器人具有機(jī)動(dòng)靈活，操作半徑大，安全性高等優(yōu)勢(shì)[1-2]?？臻g繩系機(jī)器人可用于太空垃圾移除[3-4]，目標(biāo)星輔助穩(wěn)定[5-6]等任務(wù)，是一種非常具有應(yīng)用前景的在軌操作工具，同時(shí)也是當(dāng)前在軌服務(wù)技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)方向之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)該空間繩系系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究。近年來(lái)有關(guān)空間繩系機(jī)器人的研究主要集中在動(dòng)力學(xué)建模，逼近抓捕，抓捕后穩(wěn)定控制，拖曳移除，以及回收控制等。在動(dòng)力學(xué)建宇航學(xué)報(bào) 2019年4期2019-05-09
- 基于非線性模型預(yù)測(cè)的繩系系統(tǒng)系繩擺振控制
繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是由系繩連接繩端衛(wèi)星構(gòu)成的空間系統(tǒng)[1]。繩系衛(wèi)星系統(tǒng)表現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景，如空間發(fā)電、構(gòu)建空間結(jié)構(gòu)和拖拽離軌等，是近年來(lái)航天研究熱點(diǎn)之一[2]。空間繩系拖拽離軌是借助飛網(wǎng)等機(jī)構(gòu)抓捕，并利用系繩連接主星和目標(biāo)，由主星機(jī)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)拖拽轉(zhuǎn)移的新概念在軌操作技術(shù)[3-5]。在空間碎片主動(dòng)移除技術(shù)中，空間繩系拖拽離軌是一種較為高效和具有應(yīng)用前景的技術(shù)。在實(shí)際拖拽離軌任務(wù)中，系繩的擺動(dòng)會(huì)引起主星的擾動(dòng)，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，因此如何抑制離軌過(guò)程中的北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年10期2018-10-30
- 空間繩系組合體拖曳動(dòng)力學(xué)分析及振動(dòng)控制
用任務(wù)平臺(tái)+空間系繩+末端捕獲裝置的方式，其中末端捕獲裝置可以是繩網(wǎng)或飛爪。末端捕獲裝置捕獲到目標(biāo)物后，任務(wù)平臺(tái)與目標(biāo)物通過(guò)空間柔性系繩連接，組成一空間繩系組合體，而后通過(guò)任務(wù)平臺(tái)的噴氣推力將組合體拖曳至指定的墳?zāi)管壍缽亩瓿烧麄€(gè)捕獲離軌任務(wù)。針對(duì)空間繩系組合體的拖曳離軌的研究近年逐漸廣泛起來(lái)。文獻(xiàn)[4]提出了一種包含加速、平衡、旋轉(zhuǎn)和返回的4階段繩系組合體離軌方案，并進(jìn)行了仿真分析，為工程實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)思路；文獻(xiàn)[5-7]主要對(duì)拖曳過(guò)程中的組合體進(jìn)行了多宇航學(xué)報(bào) 2018年2期2018-03-16
- 電動(dòng)力繩系離軌系統(tǒng)電流與拉力混合展開(kāi)控制
荷及連接用的導(dǎo)電系繩構(gòu)成，工作原理為利用繞地運(yùn)行的導(dǎo)電纜繩切割地球磁場(chǎng)產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)在系繩兩端分別安裝電荷采集和發(fā)射裝置即可有電流產(chǎn)生，與地磁場(chǎng)相互作用便產(chǎn)生了洛倫茲力，即電動(dòng)力[1]。與其他方法相比，空間電動(dòng)力繩具有能耗低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是處理中低軌道太空垃圾的有效手段[2]。在任意空間電動(dòng)力繩任務(wù)中，都需要在發(fā)射至預(yù)定軌道后將系繩釋放到預(yù)定長(zhǎng)度。由于電-力耦合、重力梯度、環(huán)境攝動(dòng)等諸多因素存在，空間電動(dòng)力繩系統(tǒng)是一類(lèi)典型的非線性系統(tǒng)，在變化地航空學(xué)報(bào) 2018年2期2018-03-15
- 繩系拖曳中柔繩動(dòng)力學(xué)及其控制方法
利用拖曳裝置控制系繩張力的方法。采用有限元法建立了系繩偽梁模型，通過(guò)仿真分析了系繩參數(shù)、端部擾動(dòng)對(duì)其傳力特性的影響以及所造成的系繩兩端張力區(qū)別的原因。建立了系繩收放與張力控制裝置機(jī)電一體的動(dòng)力學(xué)模型，基于PD控制方法，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)系繩收放對(duì)系繩末端張力的跟蹤控制。通過(guò)算例仿真分析了系繩末端位置擾動(dòng)頻率對(duì)末端張力跟蹤控制效果的影響，結(jié)果表明：對(duì)于確定的末端張力跟蹤控制要求，末端位置擾動(dòng)頻率較低時(shí)，末端張力跟蹤誤差小；隨著擾動(dòng)頻率的增大，末端張力誤差和時(shí)滯增大；載人航天 2017年4期2017-08-17
- 瓊州有黎金
底踏有小環(huán)，作為系繩懸吊之用。器身基本完整，有多處銹蝕，內(nèi)壁為素面。2008年4月由白沙縣博物館調(diào)撥至海南省博物館。2.清代黎族三蛙耳銅鑼，二級(jí)文物，面徑25.4、厚4.5厘米。鑼身邊緣大約在圓周六分之二處鑄有3只小青蛙，每只皆位于圓周六分之一處，三蛙足底踏有小環(huán)，作為系繩懸吊之用。器身基本完整，內(nèi)壁為素面。于2008年3月由三亞市博物館調(diào)撥至海南省博物館。3.清代黎族云雷紋三蛙耳銅鑼（圖二），二級(jí)文物，面徑25.1、厚4.5厘米。鑼身邊緣鑄有3只小青蛙，文物天地 2017年6期2017-08-04
- 日本發(fā)射第6艘HTV貨運(yùn)飛船
物，包括一個(gè)電動(dòng)系繩實(shí)驗(yàn)裝置和14顆微小衛(wèi)星，以及用于替換站上現(xiàn)有鎳氫電池的6組鋰離子蓄電池。飛船將在站上停靠5周多，最終會(huì)攜帶站上一些垃圾脫離空間站，并在再入中被燒毀。為了驗(yàn)證利用電動(dòng)系繩來(lái)主動(dòng)清除空間碎片技術(shù)，飛船離站后和再入前將利用名為“風(fēng)箏”的電動(dòng)系繩裝置開(kāi)展一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。系繩展開(kāi)后長(zhǎng)700米，末端配備20千克的一個(gè)質(zhì)量塊，實(shí)驗(yàn)時(shí)通以電流，通過(guò)切割地磁場(chǎng)產(chǎn)生洛倫茲力。本次發(fā)射搭載的14顆微小衛(wèi)星由美國(guó)、日本、意大利、新加坡、巴西等國(guó)家的相關(guān)機(jī)構(gòu)研制。（太空探索 2017年1期2017-04-19
- 帶偏置點(diǎn)的繩系拖拽離軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究*
體包括空間拖船、系繩和空間殘骸，系繩在空間殘骸一端的牽掛點(diǎn)看作偏置點(diǎn)，給出相應(yīng)的的繩系拖拽系統(tǒng)構(gòu)型;其次，以降軌離軌過(guò)程為例，建立系統(tǒng)能量方程，并根據(jù)歐拉-拉格朗日方程給出系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式并估算系繩張緊情況下的平衡點(diǎn);最后，設(shè)定離軌推力，在不同的初始角速度、系繩張緊或松弛以及不同松弛程度條件下，分析繩系拖拽離軌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為.研究表明，空間殘骸小的初始角速度和張緊或略微松弛的系繩能夠保證安全離軌.繩系拖拽;偏置點(diǎn);安全離軌;0 引言人類(lèi)進(jìn)行太空探索活動(dòng)空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2017年1期2017-04-14
- 基于高斯偽譜法的系繩式InSAR系統(tǒng)展開(kāi)滑?？刂?/a>
基于高斯偽譜法的系繩式InSAR系統(tǒng)展開(kāi)滑?？刂茝堉緞?，張錦繡(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 衛(wèi)星技術(shù)研究所，黑龍江 哈爾濱，150080)針對(duì)系繩式InSAR系統(tǒng)的快速展開(kāi)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種系繩張力自適應(yīng)滑?？刂破饕愿櫹到y(tǒng)展開(kāi)最優(yōu)路徑。首先使用系統(tǒng)三維動(dòng)力學(xué)模型，然后面向任務(wù)確定系統(tǒng)性能指標(biāo)和約束，基于高斯偽譜法規(guī)劃出系統(tǒng)展開(kāi)的最優(yōu)路徑，并且提出一種系繩張力自適應(yīng)滑模控制器在系統(tǒng)存在模型誤差和外界擾動(dòng)情況下跟蹤系統(tǒng)最優(yōu)展開(kāi)速度，并通過(guò)Lyapunov函數(shù)證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2017年2期2017-03-14
- 日欲用漁網(wǎng)技術(shù)清除太空垃圾
約700米的金屬系繩并通電。這次試驗(yàn)將利用磁場(chǎng)中有電流經(jīng)過(guò)會(huì)使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原理，通電的金屬系繩與地球磁場(chǎng)相互作用，導(dǎo)致“太空垃圾”不斷減速并下墜，最終在大氣層燃燒殆盡。如果此次試驗(yàn)取得成功，JAXA考慮將嘗試在H2A或H2B運(yùn)載火箭上搭載用于清除太空垃圾的小型衛(wèi)星，使衛(wèi)星靠近大塊的太空垃圾并接上電線。據(jù)稱，該研究技術(shù)非常節(jié)能，無(wú)需使用燃料或大量電力。日本此次率先采用的太空清理技術(shù)由JAXA與日本最大漁網(wǎng)制造商日東制網(wǎng)共同開(kāi)發(fā)的。這也是一項(xiàng)日本傳統(tǒng)技術(shù)與最環(huán)球時(shí)報(bào) 2016-12-072016-12-07
- 面向GMTI任務(wù)的系繩式InSAR系統(tǒng)展開(kāi)研究
向GMTI任務(wù)的系繩式InSAR系統(tǒng)展開(kāi)研究張錦繡*， 張志剛哈爾濱工業(yè)大學(xué) 航天學(xué)院， 哈爾濱 150001研究了短繩系式合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)(InSAR)系統(tǒng)面向地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTI)任務(wù)時(shí)的展開(kāi)問(wèn)題。使用系統(tǒng)的三維動(dòng)力學(xué)模型，首先分析系統(tǒng)在平衡位置附近的穩(wěn)定性，確定系統(tǒng)執(zhí)行GMTI任務(wù)時(shí)面臨的問(wèn)題。結(jié)合GMTI任務(wù)需求確定系統(tǒng)短系繩情況時(shí)的展開(kāi)方式，使用粒子群算法對(duì)系統(tǒng)初始分離速度和方向進(jìn)行優(yōu)選，使系統(tǒng)在展開(kāi)結(jié)束時(shí)恰好擺動(dòng)到水平方向。在展開(kāi)完成后航空學(xué)報(bào) 2016年10期2016-11-20
- 利用受限張力的拖曳變軌欠驅(qū)動(dòng)姿態(tài)穩(wěn)定策略
有限的平臺(tái)推力和系繩張力來(lái)抑制系繩的擺動(dòng)。針對(duì)此類(lèi)輸入受限的欠驅(qū)動(dòng)控制問(wèn)題，提出了一種利用受限張力的姿態(tài)穩(wěn)定策略。首先，推導(dǎo)了組合體姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。然后通過(guò)數(shù)值求解姿態(tài)平衡方程得出理論面內(nèi)姿態(tài)指令，再采用高斯偽譜法對(duì)其優(yōu)化獲得實(shí)際指令。最后，基于分層滑模理論設(shè)計(jì)欠驅(qū)動(dòng)張力控制律，并嵌入抗飽和模塊以緩解張力飽和。仿真表明空間平臺(tái)能在正向有限的張力控制下，平滑地收放系繩使面內(nèi)角和繩長(zhǎng)跟蹤實(shí)際姿態(tài)指令。此外，所提策略對(duì)目標(biāo)體擺動(dòng)和傳感器誤差也具有良好的魯棒性。空航空學(xué)報(bào) 2016年12期2016-11-18
- 連續(xù)地月載荷轉(zhuǎn)移系統(tǒng)二維柔性動(dòng)力學(xué)建模與分析
0001)為研究系繩柔性對(duì)連續(xù)地月載荷轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(continuous cislunar payloads transfer system, CCPTS)動(dòng)力學(xué)的影響，利用Lagrange方法建立了CCPTS二維柔性動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)所建立的二維柔性動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了理論及仿真分析.通過(guò)對(duì)系繩為柔性繩與剛性桿兩種情況下的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真對(duì)比分析表明:系繩柔性對(duì)CCPTS軌道、姿態(tài)參數(shù)有一定的影響，而這種影響表現(xiàn)為變量變化的時(shí)間不同步，并且會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸增大；哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2016年10期2016-11-17
- 通過(guò)空間系繩系統(tǒng)返回載荷到地面的誤差分析
072)通過(guò)空間系繩系統(tǒng)返回載荷到地面的誤差分析徐小野1，2，伊始克夫·謝爾蓋1，法捷嚴(yán)科夫·巴維爾1，王長(zhǎng)青2(1.薩馬拉國(guó)立航空航天大學(xué)飛行器學(xué)院，俄羅斯薩馬拉 443086；2.西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安 710072)分析了利用空間系繩系統(tǒng)返回載荷到地面目標(biāo)點(diǎn)的過(guò)程中，由于展開(kāi)過(guò)程中有可能的誤差導(dǎo)致著陸點(diǎn)的偏差。首先給出了從系繩展開(kāi)、自由擺動(dòng)、切斷系繩后進(jìn)入低軌道，最終進(jìn)入大氣層到落到地面整個(gè)過(guò)程模型和計(jì)算過(guò)程；通過(guò)載荷整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)給西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2016年2期2016-10-29
- 基于珠式模型的繩系衛(wèi)星安全交會(huì)過(guò)程建模與仿真
言最早的關(guān)于空間系繩的應(yīng)用可追溯到1895年俄國(guó)科學(xué)家Konstantin Tsiolkovsky的文章“Day-dreamsofHeaven and Earth”，文中描繪了一種借助攀登高塔來(lái)“逃離”地球的設(shè)想［1］。在Tsiolkovsky新奇靈感的引導(dǎo)下，各種關(guān)于繩系衛(wèi)星空間應(yīng)用的奇思妙想紛至沓來(lái)，歸納起來(lái)主要有空間在軌服務(wù)、導(dǎo)電系繩、軌道轉(zhuǎn)移、微重力、空間運(yùn)輸、深空探測(cè)、交會(huì)與捕獲等［2-3］。利用繩系衛(wèi)星實(shí)施空間交會(huì)與捕獲具有成本低、能耗少、可重火力與指揮控制 2016年9期2016-10-18
- 電動(dòng)繩系在低極軌衛(wèi)星中的應(yīng)用研究
重狀態(tài)中，但由于系繩較長(zhǎng)，在運(yùn)動(dòng)中容易振蕩，系繩越長(zhǎng)則由兩端受力不平衡而造成的振蕩現(xiàn)象越明顯[13]。本文提出的水平結(jié)構(gòu)電動(dòng)繩系方案如圖1所示，由2 顆衛(wèi)星構(gòu)成，2 顆衛(wèi)星之間采用半剛性的導(dǎo)體系繩連接，處于同一水平面。其中1 顆衛(wèi)星通過(guò)偏壓導(dǎo)體收集空間電子，另1 顆衛(wèi)星通過(guò)空心陰極向空間發(fā)射電子，此時(shí)在導(dǎo)體系繩上產(chǎn)生電流回路。在地球磁場(chǎng)垂直分量Bz作用下，水平系繩可以產(chǎn)生與衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向相同的推力分量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星軌道的提升；當(dāng)系繩上電流方向相反時(shí)，所產(chǎn)生航天器環(huán)境工程 2015年4期2015-12-23
- 自主機(jī)動(dòng)飛網(wǎng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模與網(wǎng)型保持方法
象是一種由平臺(tái)、系繩、質(zhì)量塊、網(wǎng)組成空間飛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。針對(duì)這種飛網(wǎng)，Mankala等研究了動(dòng)力學(xué)建模與仿真問(wèn)題［4］，Zhai等研究了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，并設(shè)計(jì)了一種利用系繩張力和推力的反饋控制器，保證飛網(wǎng)能夠有效地飛向目標(biāo)［5－7］，但是，在 Mankala和 Zhai的研究中，研究重點(diǎn)放在平臺(tái)、系繩、末端執(zhí)行器組成的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究上，飛網(wǎng)結(jié)構(gòu)被假設(shè)為質(zhì)點(diǎn)。于洋等研究了飛網(wǎng)的拋射動(dòng)力學(xué)問(wèn)題［8］。李京陽(yáng)等分析了空間飛網(wǎng)的松弛模型和柔性模型，得出了松弛模型更宇航學(xué)報(bào) 2015年7期2015-12-15
- 空間長(zhǎng)系繩系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與釋放方法研究
0072）空間長(zhǎng)系繩系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與釋放方法研究茍興旺，李?lèi)?ài)軍，羅拉全，王長(zhǎng)青（西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安 710072）針對(duì)繩系載荷遠(yuǎn)距離釋放問(wèn)題，研究了長(zhǎng)系繩系統(tǒng)釋放過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特性。考慮系繩質(zhì)量及面外角，建立了長(zhǎng)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)空間長(zhǎng)系繩系統(tǒng)展開(kāi)任務(wù)要求，提出了分段多次展開(kāi)的思想，將系繩的展開(kāi)過(guò)程多段化，多次應(yīng)用標(biāo)稱控制律，利用差分進(jìn)化算法優(yōu)化得到每段展開(kāi)結(jié)束時(shí)的系繩長(zhǎng)度。仿真結(jié)果表明，應(yīng)用多次展開(kāi)標(biāo)稱控制律不僅可以精確完成系繩的展開(kāi)，西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2015年6期2015-10-22
- 生命保護(hù)神：中國(guó)軍人的防毒裝具（下）
的帆布靴帶，改用系繩系牢靴幫;靴底以維綸布為基布，雙面覆有橡膠，并且靴底邊緣從靴幫的前端、左側(cè)、右側(cè)、左后部、右后部共5個(gè)部位突出，在5個(gè)突出處均加工有圓孔，用于穿入系繩。該防毒靴套不分左右腳。穿著防毒靴套時(shí)，需先在靴底邊緣的5個(gè)圓孔內(nèi)穿入系繩，然后再將腳穿入靴套。穿入系繩時(shí)，首先將系繩對(duì)折，并將對(duì)折處從靴底前端的圓孔中穿過(guò)，再將系繩的兩個(gè)頭從穿過(guò)圓孔的對(duì)折處穿過(guò)并拉緊。繼續(xù)將系繩的兩個(gè)頭分開(kāi)，分別從上向下穿入靴底左、右側(cè)的圓孔，再?gòu)纳舷蛳麓┤胙サ鬃蠛?、?/div>輕兵器 2015年6期2015-03-26
- 結(jié)構(gòu)偏差對(duì)二維連續(xù)地月載荷轉(zhuǎn)移系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)影響
基本思想就是通過(guò)系繩的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)系繩兩端衛(wèi)星之間的動(dòng)量、能量交換，從而實(shí)現(xiàn)改變衛(wèi)星的速度、改變衛(wèi)星軌道的目的.因此，采用動(dòng)量交換原理的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)具有能夠?qū)崿F(xiàn)較大運(yùn)載能力、可重復(fù)使用、節(jié)省能量等優(yōu)點(diǎn).基于此想法，研究者們大膽地提出了兩種旨在實(shí)現(xiàn)地月(或星際之間)物資轉(zhuǎn)移的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)構(gòu)想，一種構(gòu)想源自于TUI公司的Robert，他在1980年就首次提出了一種動(dòng)量交換/電動(dòng)繩系(Momentum-Exchange/Electrodynamic Reboos北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2015年11期2015-03-19
- 空間繩網(wǎng)機(jī)器人的張力控制機(jī)構(gòu)研制與性能研究
的唯一途徑.提出系繩張力機(jī)構(gòu)必須具有系繩入角姿態(tài)可測(cè)、繩長(zhǎng)可測(cè)和系繩張力可控可測(cè)等功能要求.開(kāi)展高精度的張力控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，對(duì)研制的樣機(jī)進(jìn)行單機(jī)測(cè)試和地面防沖擊緩沖釋放實(shí)驗(yàn).測(cè)試和實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映張力控制機(jī)構(gòu)樣機(jī)具有很好的操作性，能夠較好地滿足地面試驗(yàn)要求.繩網(wǎng)機(jī)器人；系繩張力控制機(jī)構(gòu)；單機(jī)測(cè)試；防沖擊空間碎片清理、防止小行星撞擊地球等空間任務(wù)是當(dāng)前空間探索的重要任務(wù)之一[1].空間繩網(wǎng)機(jī)器人一般采用自由飛行任務(wù)星與飛網(wǎng)彈射捕獲裝置相結(jié)合的方式.當(dāng)目標(biāo)物在繩浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版） 2015年10期2015-01-08
- 基于標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法的空間系繩系統(tǒng)狀態(tài)保持穩(wěn)定控制*
動(dòng)化學(xué)院國(guó)際空間系繩系統(tǒng)研究中心，西安 7100722.薩馬拉國(guó)立航空航天大學(xué)，俄羅斯薩馬拉基于標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法的空間系繩系統(tǒng)狀態(tài)保持穩(wěn)定控制*李 超1王長(zhǎng)青1李?lèi)?ài)軍1扎伯羅特諾夫.尤里21.西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院國(guó)際空間系繩系統(tǒng)研究中心，西安 710072 2.薩馬拉國(guó)立航空航天大學(xué)，俄羅斯薩馬拉首先基于啞鈴模型建立空間系繩系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上提出了基于標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法的空間系繩系統(tǒng)狀態(tài)保持穩(wěn)定控制算法，最后結(jié)合仿真實(shí)例對(duì)空間系繩系航天控制 2014年2期2014-07-08
- 基于平流層特殊風(fēng)場(chǎng)的浮空器定點(diǎn)方案研究
、有效載荷吊艙、系繩、軌跡控制器、能源系統(tǒng)、數(shù)傳系統(tǒng)、定點(diǎn)控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)和環(huán)境保障系統(tǒng)等構(gòu)成。圖3 平流層可定點(diǎn)氣球總體結(jié)構(gòu)其連接關(guān)系如圖3所示,從上到下依次為氣球、有效載荷吊艙、系繩和軌跡控制器。其中,軌跡控制器主要由機(jī)體、垂直翼面、全動(dòng)水平翼面、垂直舵面和水平舵面組成。本系統(tǒng)中,浮空氣球飛行在平流層底部的準(zhǔn)零風(fēng)層高度附近。系繩用于傳遞軌跡控制器的控制作用。軌跡控制器位于氣球下方6～8 km的西風(fēng)激流區(qū)中,所在高度存在較大的風(fēng)速和空氣密度,其表面動(dòng)壓西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2014年1期2014-03-25
- 空間系繩的安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則探討
業(yè)大學(xué) 國(guó)際空間系繩系統(tǒng)研究中心，西安 710072）0 引言繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是指借助柔性系繩將兩個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星連在一起飛行的組合體，其用途涵蓋微重力產(chǎn)生、電動(dòng)力推進(jìn)、繩系交會(huì)及捕捉、空間碎片（含微流星體）清除和深空探測(cè)等諸多重要領(lǐng)域。由于系繩是這個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，所以選擇一種合適的系繩是任務(wù)成功的關(guān)鍵。多年來(lái)，科研人員進(jìn)行了多次空間系繩試驗(yàn)，但基本上沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，這與系繩的選擇不當(dāng)有一定關(guān)系。例如，1992年，TSS-1繩系衛(wèi)星試驗(yàn)中由于纏繞之故使系繩航天器環(huán)境工程 2013年2期2013-11-28
- 柔性繩系輔助離軌系統(tǒng)展開(kāi)動(dòng)力學(xué)研究
了更好的分析柔性系繩展開(kāi)運(yùn)動(dòng)特性，在基本假設(shè)的前提下采用進(jìn)一步的假設(shè):1)繩系輔助離軌系統(tǒng)沒(méi)有擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)或可控—相對(duì)某一平衡位置作微幅的振蕩(以靜態(tài)釋放模式為例，即θ=φ=θ·=˙φ=ε，L·/L=D，D和ε為小量);2)C1?Ci，i=2，3，…，n;3)與返回艙質(zhì)量相比，系繩質(zhì)量可以忽略，不考慮外界攝動(dòng)作用.基于上述假設(shè)，采用二階伽遼金模型，由式(7)，(8)和(10)可得展開(kāi)狀態(tài)下的柔性繩系輔助離軌系統(tǒng)的橫、縱向運(yùn)動(dòng)的系數(shù)方程為結(jié)合俄羅斯提出的充氣式防哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2011年3期2011-03-12
- 空間繩系系統(tǒng)自由展開(kāi)建模與仿真
程中繞線盤(pán)出線、系繩振動(dòng)以及末端質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并利用中心差分法、四階Runge－Kutta和預(yù)估校正法等數(shù)值方法對(duì)繩系的自由展開(kāi)過(guò)程進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果顯示該模型可以較精確描述繩系系統(tǒng)在展開(kāi)過(guò)程中的復(fù)雜非線性動(dòng)力學(xué)行為，繩系自由展開(kāi)不能滿足穩(wěn)定展開(kāi)的要求，仿真數(shù)據(jù)可以為后續(xù)的繩系展開(kāi)控制提供參考依據(jù)?？臻g繩系展開(kāi);動(dòng)力學(xué)模型;自由展開(kāi);中心差分法;非線性動(dòng)力學(xué)空間繩系系統(tǒng)是指利用柔性系繩將兩個(gè)或兩個(gè)以上的航天器連接在一起所構(gòu)成的空間飛行系統(tǒng)。繩系連接的航天振動(dòng)與沖擊 2011年5期2011-01-25
- 基于粒子群算法的繩系衛(wèi)星展開(kāi)與回收控制
問(wèn)題，但通過(guò)改變系繩拉力來(lái)實(shí)現(xiàn)展開(kāi)和回收的方法尚未得到充分研究.將系繩拉力作為控制力，并在時(shí)間域內(nèi)離散，然后利用粒子群優(yōu)化算法在整個(gè)可行域中尋找滿足優(yōu)化指標(biāo)的最優(yōu)值，從而得到控制力的變化規(guī)律.該控制方法可以使繩系衛(wèi)星系統(tǒng)在最小擺動(dòng)、最短時(shí)間等最優(yōu)指標(biāo)意義下，迅速展開(kāi)到平衡位置，同時(shí)也適用于繩系衛(wèi)星的回收.仿真結(jié)果表明：該控制方法同基于控制展開(kāi)與回收速度的控制方法相比，展開(kāi)和回收的時(shí)間短、側(cè)向擺動(dòng)小，具有一定優(yōu)越性.繩系衛(wèi)星；展開(kāi)；回收；粒子群算法；最優(yōu)指標(biāo)空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2009年4期2009-12-12
- 橢圓軌道繩系衛(wèi)星系統(tǒng)釋放的類(lèi)反步法控制