繩系
- 空間多體繩系編隊(duì)動(dòng)力學(xué)與控制研究綜述
引 言空間多體繩系編隊(duì)是由空間雙體繩系系統(tǒng)演變而來(lái),通常由多個(gè)衛(wèi)星或航天器通過(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?？臻g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),
宇航學(xué)報(bào) 2023年7期2023-08-22
- 繩系庫(kù)侖結(jié)構(gòu)姿態(tài)波動(dòng)控制方法
助編隊(duì)構(gòu)型保持的繩系衛(wèi)星編隊(duì)逐漸受到關(guān)注[3-4]。為實(shí)現(xiàn)10～100 m距離編隊(duì)的精確控制,采用庫(kù)侖力維持編隊(duì)構(gòu)型的庫(kù)侖編隊(duì)[5]以及利用庫(kù)侖力構(gòu)造虛擬系繩的庫(kù)侖力繩編隊(duì)[6]概念被提出和研究。同時(shí),由于德拜屏蔽效應(yīng)的存在,利用庫(kù)侖力的衛(wèi)星編隊(duì)主要被應(yīng)用于地球同步軌道和深空航天器編隊(duì)控制中[7]。為了得到更好的編隊(duì)構(gòu)型穩(wěn)定特性,Seubert等[8]提出同時(shí)引入系繩和庫(kù)侖力的繩系庫(kù)侖結(jié)構(gòu)(TCS),該結(jié)構(gòu)利用庫(kù)侖力在航天器之間產(chǎn)生排斥力的同時(shí)通過(guò)柔性系繩
宇航學(xué)報(bào) 2023年6期2023-07-24
- 航天器壽命末期離軌技術(shù)研究綜述
方式主要有電動(dòng)力繩系離軌、離軌帆離軌、增阻球離軌及捕獲式離軌等。電動(dòng)力繩系離軌主要通過(guò)服務(wù)衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)進(jìn)行控制，繩體在軌展開(kāi)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其可控展開(kāi)技術(shù)難度高、不成熟，繩系展開(kāi)控制及姿態(tài)穩(wěn)定是目前研究的熱點(diǎn)。中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的孔憲仁、徐大富，南京航空航天大學(xué)的文浩、金棟平在電動(dòng)力繩系離軌控制[3]、動(dòng)力學(xué)分析[4-5]及離軌時(shí)間預(yù)估[6-7]方面進(jìn)行了大量研究。離軌帆裝置與增阻球裝置是兩種新興的離軌裝置，此兩種裝置可在衛(wèi)星發(fā)射前安裝在衛(wèi)星上，在衛(wèi)星完成任務(wù)后對(duì)
中國(guó)空間科學(xué)技術(shù) 2022年5期2022-11-21
- 空間超長(zhǎng)波天線繩系系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析
系統(tǒng)的理論模型與繩系衛(wèi)星有很高的相似性。繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(Tethered satellite system，TSS)主要是指由兩顆衛(wèi)星(一般根據(jù)功能區(qū)分為主星、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
航天控制 2022年4期2022-09-09
- 考慮狀態(tài)約束的繩系組合體欠驅(qū)動(dòng)控制
失穩(wěn)目標(biāo)抓捕，由繩系抓捕器、系繩組成的空間繩系機(jī)器人具有諸多優(yōu)勢(shì)[1]，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注.而在繩系機(jī)器人抓捕目標(biāo)后，如何進(jìn)行失穩(wěn)目標(biāo)衛(wèi)星的位姿接管控制一直是關(guān)注的重點(diǎn).在這方面，文獻(xiàn)[2-5]建立了包含百米級(jí)短系繩空間繩系系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，為抓捕后繩系組合體穩(wěn)定控制奠定了基礎(chǔ).文獻(xiàn)[6]針對(duì)大質(zhì)量目標(biāo)的消旋穩(wěn)定問(wèn)題，提出了一種解耦的PD消旋穩(wěn)定控制策略；文獻(xiàn)[7]研究了利用系繩常張力實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)目標(biāo)星拖曳控制問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)一種常值切換控制律，利用兩個(gè)恒定
空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2022年2期2022-08-02
- 繩系拖拽系統(tǒng)半物理仿真實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與控制
整體運(yùn)動(dòng)，建立了繩系拖拽離軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，分析了擺動(dòng)特性與平穩(wěn)控制。朱仁璋等[11]則討論了穩(wěn)定狀態(tài)下繩系系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)中心及相關(guān)力學(xué)問(wèn)題，確定了運(yùn)動(dòng)中心在繩系上的位置，并導(dǎo)出了繩系拉力的表達(dá)式。王東科等[12]則針對(duì)空間繩系機(jī)器人對(duì)目標(biāo)抓捕后的復(fù)合體姿態(tài)穩(wěn)定控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析了繩系連接到目標(biāo)后，由于自旋和碰撞所帶來(lái)的姿態(tài)不穩(wěn)定問(wèn)題?？紤]到太空實(shí)驗(yàn)的成本和難點(diǎn)，大量有關(guān)全物理仿真實(shí)驗(yàn)、半物理仿真實(shí)驗(yàn)的研究逐步開(kāi)展。文獻(xiàn)[13]利用氣浮臺(tái)來(lái)仿真衛(wèi)星在外層
哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年6期2022-07-01
- 異宿軌道破缺誘發(fā)的非軌道面繩系衛(wèi)星混沌運(yùn)動(dòng)
16）引 言空間繩系系統(tǒng)以其低能耗、可重構(gòu)、易循環(huán)使用等優(yōu)勢(shì)已成為當(dāng)今航天領(lǐng)域探索的熱門(mén)課題之一，其在碎片捕獲、返回艙再入、廢棄物離軌、對(duì)地偵查、星際探測(cè)等諸多方面的不斷發(fā)展，更是使國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者在其理論、實(shí)驗(yàn)、應(yīng)用等方向投入大量精力［1-7］。非軌道面繩系系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究是其由理論到實(shí)際應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，已有相關(guān)科研成果呈現(xiàn)。比如，對(duì)于面內(nèi)外運(yùn)動(dòng)耦合的空間電動(dòng)力繩，Kojima 等［8］為了維持系統(tǒng)在傾斜軌道下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)了一套時(shí)滯反饋控制律，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不
振動(dòng)工程學(xué)報(bào) 2022年6期2022-02-15
- 空間繩系組合體的繼電型控制離軌策略
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，研究了利用重力梯度輔助完成拖曳離軌的可能性，并給出了具體的實(shí)施方式。但是使用脈沖轉(zhuǎn)移方法對(duì)于系繩較短的繩系組合體并不適用，因?yàn)檐壍栏鶖?shù)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生大尺度的變化會(huì)導(dǎo)致系繩的
航空學(xué)報(bào) 2021年12期2022-01-10
- 繩系系統(tǒng)在空間碎片清除中的應(yīng)用
片的目的。(4)繩系系統(tǒng)主動(dòng)移除空間碎片技術(shù)該技術(shù)主要由包括目標(biāo)捕獲技術(shù)與目標(biāo)離軌技術(shù)。其中目標(biāo)捕獲主要通過(guò)繩爪、繩網(wǎng)、繩矛等手段，通過(guò)逼近抓捕、大包絡(luò)覆蓋、直接擊穿等方式與目標(biāo)形成穩(wěn)定連接，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的在軌捕獲。目標(biāo)離軌主要包括拖曳離軌和電動(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
空間碎片研究 2021年3期2022-01-05
- 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
以增阻帆[5]、繩系[6]等技術(shù)為代表的被動(dòng)清除方式能夠顯著降低發(fā)射成本，節(jié)約推進(jìn)劑，如果能夠預(yù)先配置于飛行器中，在任務(wù)后實(shí)現(xiàn)快速離軌，則能夠從源頭上消除空間碎片的產(chǎn)生。電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)是一種新穎的繩系被動(dòng)離軌技術(shù)，其基本原理是飛行器攜帶導(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
空間碎片研究 2021年3期2022-01-05
- 審視繩系連接體教學(xué)中的兩個(gè)困惑
學(xué)階段比較常見(jiàn)的繩系連接體情景；于學(xué)生而言，繩系連接的物體之間力學(xué)聯(lián)系較為簡(jiǎn)單，但物體之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系特別是速度大小關(guān)系，以及輕繩對(duì)每個(gè)物體做功的問(wèn)題頗為困擾學(xué)生.圖1 速度大小相等的連接體圖2 速度大小不等的連接體本文從繩系連接體的基本特點(diǎn)入手，一是幫助學(xué)生快速判斷連接體間的速度關(guān)系；二是通過(guò)證明導(dǎo)出輕繩對(duì)兩個(gè)物體做功的特征，尋求找到解決繩系連接體中能量關(guān)系的方法.1 繩系連接體的動(dòng)力學(xué)特征輕繩是一種理想模型，它的質(zhì)量和形變均可以忽略，因此繩系連接體中繩子
物理通報(bào) 2021年7期2021-07-03
- 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*
024）引言空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（Tethered Satellite System），簡(jiǎn)稱(chēng)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，
動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào) 2021年2期2021-05-18
- 2020年第4季度航天器發(fā)射統(tǒng)計(jì)
Mother電動(dòng)繩系離軌航天-母 加拿大DESCENT Daughter電動(dòng)繩系離軌航天-女 加拿大SATTLA－1 薩特拉－1衛(wèi)星 以色列Starlink v1.012－1～60 星鏈 v1.012－1～60衛(wèi)星 美國(guó) 2020-10-06 獵鷹－9 v1.2 卡納維拉爾角 LEO Gaofen－13 （GF－13） 高分十三號(hào)衛(wèi)星 中國(guó) 2020-10-11 長(zhǎng)征－3B 西昌發(fā)射中心 GEO Soyuz MS－17 聯(lián)盟 MS－17載人飛船 俄羅斯 2
國(guó)際太空 2021年3期2021-04-25
- 基于FastSLAM的繩系機(jī)器人同時(shí)定位與地圖構(gòu)建算法
端地形機(jī)器人分為繩系機(jī)器人和非繩系機(jī)器人。繩系機(jī)器人還可以進(jìn)一步分為繩系腿式機(jī)器人(如Dante II[3-4])，繩系輪式機(jī)器人(如Cliffbot[5]、TRESSA[6]、Axel[7-8]和vScout[9-11])和繩系履帶式機(jī)器人等。在繩索的輔助下，繩系機(jī)器人能夠攀爬陡峭斜坡、高聳懸崖等，可用于完成極端地形區(qū)域的探測(cè)任務(wù)。在復(fù)雜環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩系機(jī)器人的繩索會(huì)接觸并纏繞障礙物，從而在繩索與障礙物之間構(gòu)成接觸點(diǎn)。在返回出發(fā)點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人必須沿著與出
航空學(xué)報(bào) 2021年1期2021-03-27
- 空間電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)展望
：空間電源；電動(dòng)繩系；核裂變；核聚變；反物質(zhì)0 引言空間電源技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際范圍內(nèi)的一大技術(shù)熱點(diǎn)，但相關(guān)技術(shù)的不斷完善依然會(huì)面臨固有的挑戰(zhàn)和困難[1]。除國(guó)際空間站外，最大的空間電能用戶是位于地球同步軌道上的商業(yè)通信衛(wèi)星。對(duì)于地球同步軌道通信衛(wèi)星而言，發(fā)電功率增加亦意味著數(shù)量更多的通信轉(zhuǎn)發(fā)器和更大的帶寬。本文重點(diǎn)研究了4種空間電源技術(shù)，分別為空間電動(dòng)繩系技術(shù)、空間核裂變技術(shù)、空間核聚變技術(shù)和空間反物質(zhì)技術(shù)。這四類(lèi)技術(shù)的成熟度彼此存在差異。近年來(lái)，在國(guó)際領(lǐng)域上
上海節(jié)能 2020年1期2020-12-20
- 空間平臺(tái)電動(dòng)力繩系離軌裝置技術(shù)研究
產(chǎn)生。利用電動(dòng)力繩系實(shí)現(xiàn)空間平臺(tái)離軌，離軌過(guò)程中不需要消耗其所攜帶的推進(jìn)劑，一定程度上，可降低離軌成本，提高離軌效率。本文較為系統(tǒng)地介紹了電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)原理及國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，并在此基礎(chǔ)上，分析了空間平臺(tái)電動(dòng)力繩系典型的離軌任務(wù)及適應(yīng)性情況，隨后設(shè)計(jì)了空間平臺(tái)電動(dòng)力繩系離軌裝置，系統(tǒng)介紹了該裝置的系統(tǒng)方案與組成，重點(diǎn)闡述了若干關(guān)鍵技術(shù)突破情況。2 電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)原理及國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況2.1 電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)原理電動(dòng)力繩系是利用導(dǎo)電系繩切割地磁場(chǎng)而產(chǎn)生
空間碎片研究 2020年2期2020-09-16
- 橢圓軌道繩系衛(wèi)星系統(tǒng)釋放的類(lèi)反步法控制
150001)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(tethered satellite system，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)⑾道K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
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
)0 引 言空間繩系編隊(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。空間繩系編隊(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)。現(xiàn)有的關(guān)于空間繩系編隊(duì)的文獻(xiàn)表明：對(duì)系繩的
宇航學(xué)報(bào) 2020年4期2020-05-21
- 繩系拖曳過(guò)程中的若干典型張力控制
027)0 引言繩系系統(tǒng)是近期研究的一個(gè)熱點(diǎn)，主要用于空間碎片清理、防止小衛(wèi)星撞擊地球等空間任務(wù)[1]。張力控制機(jī)構(gòu)及控制技術(shù)是繩系系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是主動(dòng)星實(shí)現(xiàn)恒張力拖曳、抑制擺動(dòng)和消除旋轉(zhuǎn)等目標(biāo)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)[2]。國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了許多關(guān)于繩系控制結(jié)構(gòu)方面的研究，如Mori等[3-4]研制了一種基于氣浮臺(tái)的繩系試驗(yàn)平臺(tái)，但是構(gòu)件集成度低、體積巨大；Menon等[5]設(shè)計(jì)了依靠摩擦力實(shí)現(xiàn)張力控制的機(jī)構(gòu)，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
機(jī)械與電子 2020年1期2020-01-15
- 空間微重力組合體及其控制
的平衡質(zhì)量物體(繩系子星)，可產(chǎn)生人工微重力ΔG≈3ω2Dm。其中ω為母星的軌道角速度;D為子星放出距離；m為子星的質(zhì)量。這是齊氏對(duì)繩系衛(wèi)星的預(yù)言[1]。母星、子星和連接它們的特制長(zhǎng)長(zhǎng)的柔軟細(xì)線構(gòu)成了繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)TSS)。微重力、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力和控制作用力等沿系繩傳送到系統(tǒng)的其他部位，以支撐和改變(控制)TSS的內(nèi)外構(gòu)形，擴(kuò)充科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探索人類(lèi)進(jìn)入太空生存的微重力環(huán)境和重力科學(xué)等[1-3]。20世紀(jì)后期航天界掀起TSS熱，發(fā)表了不少文章和研
中國(guó)空間科學(xué)技術(shù) 2019年5期2019-11-26
- 面向深空探測(cè)的電磁帆推進(jìn)技術(shù)研究進(jìn)展
n等人借鑒電動(dòng)力繩系技術(shù)進(jìn)一步對(duì)電帆的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良[5]，使得電帆簡(jiǎn)單化且易于工程實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示。帆面由多根(50～100)呈放射狀分布且不斷旋轉(zhuǎn)的帶電金屬繩系和一個(gè)電子槍組成，這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生推力大小F的線密度可由下式進(jìn)行估算：圖1 利用太陽(yáng)光和太陽(yáng)風(fēng)的帆類(lèi)推進(jìn)技術(shù)分類(lèi)Fig.1 Classification of solar sail and solar wind sails propulsion technology(1)式中：V0為繩系
中國(guó)空間科學(xué)技術(shù) 2019年4期2019-10-15
- 基于修正羅德里格參數(shù)的繩系衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型
200240空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是指通過(guò)系繩將2個(gè)及2個(gè)以上的宇宙空間飛行器連接起來(lái)完成組合飛行任務(wù)的空間衛(wèi)星系統(tǒng)。在衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的研究是非常具有挑戰(zhàn)性的。通常情況下，該系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的二體系統(tǒng)，即由一顆質(zhì)量較大的母星，一顆相對(duì)小型的衛(wèi)星和一根質(zhì)量可以忽略的系繩構(gòu)成[1-2]?？臻g繩系衛(wèi)星系統(tǒng)有以下應(yīng)用：通過(guò)系繩完成空間探測(cè)和對(duì)其他遠(yuǎn)距離星體的遠(yuǎn)程控制；通過(guò)系繩進(jìn)行貨物運(yùn)載[3-4]；通過(guò)系繩兩端衛(wèi)星的高度差來(lái)探知重力梯度的變化[5]；
航天控制 2019年4期2019-09-19
- 采用電動(dòng)力繩系清除空間碎片的優(yōu)劣勢(shì)分析
1]。3 電動(dòng)力繩系離軌原理當(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
空間碎片研究 2019年2期2019-09-16
- 系統(tǒng)參數(shù)對(duì)電動(dòng)力繩系動(dòng)力學(xué)的影響
0 引 言電動(dòng)力繩系是一種由兩個(gè)衛(wèi)星和一條柔性可導(dǎo)電的系繩組成的空間飛行器系統(tǒng)。其中，衛(wèi)星連接于系繩的兩端[1]。在與地磁場(chǎng)及電離層的作用下，電動(dòng)力繩系能夠感應(yīng)產(chǎn)生洛倫茲力，從而用于軌道機(jī)動(dòng)[2]。由于具有不消耗燃料、質(zhì)量輕及功率大等優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)力繩系技術(shù)在空間碎片清除和廢棄衛(wèi)星降軌等空間任務(wù)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景[3-8]。而在當(dāng)前的理論研究中，電動(dòng)力繩系的擺動(dòng)動(dòng)力學(xué)和軌道動(dòng)力學(xué)研究是重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。在對(duì)電動(dòng)力繩系的擺動(dòng)動(dòng)力學(xué)的研究中，周期擺動(dòng)是關(guān)注最多
宇航學(xué)報(bào) 2019年8期2019-09-05
- 視覺(jué)導(dǎo)引受限下空間繩系機(jī)器人最優(yōu)逼近控制
)0 引 言空間繩系機(jī)器人由空間抓捕器，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]。空間繩系機(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
宇航學(xué)報(bào) 2019年4期2019-05-09
- 關(guān)注向心力特點(diǎn) 輕松解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題
景還有，如圖2，繩系小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球所受繩的拉力提供向心力；如圖3，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體一起運(yùn)動(dòng)，物體所受的彈力提供向心力；如圖4，汽車(chē)在平直的路面上轉(zhuǎn)彎由靜摩擦力提供向心力.②豎直面內(nèi)的網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)：這類(lèi)問(wèn)題在高中階段只需分析最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，所以沿半徑方向的合力即為向心力.例3 如圖9用長(zhǎng)1=0.6 m的繩系著質(zhì)量m=0.5kg的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).求：（1）小球能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的最小速度為多少？（
新高考·高一物理 2018年5期2018-11-23
- 基于非線性模型預(yù)測(cè)的繩系系統(tǒng)系繩擺振控制
100083)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
北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào) 2018年10期2018-10-30
- 火箭末級(jí)電動(dòng)繩系離軌動(dòng)力學(xué)建模與分析
[3]。采用電動(dòng)繩系 (Electro-Dynamic Tether)對(duì)空間碎片實(shí)施離軌操作,具有無(wú)需燃料消耗的特殊優(yōu)勢(shì),因此受到了各國(guó)重視。針對(duì)電動(dòng)繩系離軌過(guò)程的控制問(wèn)題,國(guó)內(nèi)學(xué)者張健[4-5]等人研究了電動(dòng)繩系軌道運(yùn)動(dòng)與繩系運(yùn)動(dòng)的耦合問(wèn)題,并采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,提出了解耦控制策略;針對(duì)電動(dòng)繩系橫線振動(dòng)問(wèn)題,徐大富[6-7]通過(guò)建立電動(dòng)繩系的偏微分方程和邊界條件,采用有限元方法分析了系統(tǒng)的橫向振動(dòng)規(guī)律;電動(dòng)繩系的自主離軌速率是較多學(xué)者關(guān)注的問(wèn)題,Steve
空間碎片研究 2018年3期2018-10-17
- 日本KITE試驗(yàn)任務(wù)綜述與啟示
次任務(wù)攜帶電動(dòng)力繩系裝置，在完成主任務(wù)后，將在太空釋放系繩以對(duì)該電動(dòng)力繩系技術(shù)進(jìn)行在軌測(cè)試，此次在軌演示任務(wù)被稱(chēng)為 “鸛號(hào)集成系繩試驗(yàn)” (Konotori Integrated Tether Experiment，KITE)。但根據(jù)官方報(bào)道，該計(jì)劃后因繩系釋放裝置出現(xiàn)故障而中止。盡管并未達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模撊蝿?wù)的系統(tǒng)方案與技術(shù)路線具有較強(qiáng)的借鑒意義。因此，本文較為詳細(xì)地介紹了KITE任務(wù)的總體方案[1]、系統(tǒng)組成[2]及任務(wù)關(guān)鍵技術(shù)仿真與地面試驗(yàn)驗(yàn)證情況[
空間碎片研究 2018年2期2018-09-18
- 基于電動(dòng)力繩的火箭末級(jí)離軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)及效能分析
快速離軌。電動(dòng)力繩系是利用系繩切割地磁場(chǎng)而產(chǎn)生電荷效應(yīng)，其中繩系端部安裝有電荷收集及發(fā)射器，當(dāng)繩系與地球的磁層和電離層相互作用時(shí)，由于收集器和發(fā)射器與電離層之間存在電荷交換，繩系與電離層形成了一個(gè)閉合回路，因而在導(dǎo)電繩系中產(chǎn)生了電流[1～6]。電流回路在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，繩系利用這個(gè)力矩實(shí)現(xiàn)離軌。利用電動(dòng)力繩系實(shí)現(xiàn)火箭末級(jí)離軌，離軌過(guò)程中不需要消耗火箭末級(jí)所攜帶的推進(jìn)劑，可有效降低火箭末級(jí)重量，從而降低離軌成本，提高火箭末級(jí)的離軌效率。但是，電動(dòng)力繩
導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù) 2018年2期2018-05-17
- 空間繩系組合體拖曳動(dòng)力學(xué)分析及振動(dòng)控制
[1-3]。空間繩系捕獲系統(tǒng)作為柔性捕獲的典型代表，一般采用任務(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
宇航學(xué)報(bào) 2018年2期2018-03-16
- 軸向移動(dòng)繩固有頻率計(jì)算和分析
和變長(zhǎng)度2種移動(dòng)繩系固有頻率和受迫振動(dòng)特性。利用傳播波在繩中反射的振動(dòng)周期和固有振型規(guī)律,研究了軸向移動(dòng)繩振動(dòng)特性;通過(guò)Matlab數(shù)值仿真,對(duì)比了定長(zhǎng)度和變長(zhǎng)度2種移動(dòng)繩固有頻率的差異以及繩系的軸向移動(dòng)速度和張緊力變化對(duì)其固有頻率的影響;并利用四階Runge-Kutta法,計(jì)算了軸向移動(dòng)繩受迫振動(dòng)的橫向位移響應(yīng)。軸向移動(dòng)繩;變長(zhǎng)度;固有頻率;受迫振動(dòng);傳播波0 引 言傳送帶、帶鋸、磁帶、升降電梯以及繩系衛(wèi)星等工程設(shè)備物理模型可以簡(jiǎn)化為軸向移動(dòng)繩系。這些工
- 繩系拖曳離軌模型及脈沖噴氣控制策略的可行性
410073)繩系拖曳離軌模型及脈沖噴氣控制策略的可行性劉新建，鄭杰勻(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)航天科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410073)在空間繩網(wǎng)的繩系組合體拖曳變軌運(yùn)動(dòng)控制中，系繩張力控制策略需要有一套卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)及張力檢測(cè)控制裝置，將增加機(jī)構(gòu)的質(zhì)量、復(fù)雜度和成本，并降低操作可靠性。提出僅利用拖船飛行器上的三軸正交噴嘴控制策略，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)拖曳離軌中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制和系統(tǒng)質(zhì)心的軌道控制，而系繩張力只作為約束，推導(dǎo)了組合體拖曳離軌的三維空間運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型，給出了一種準(zhǔn)霍
宇航總體技術(shù) 2017年1期2017-09-03
- 豎井門(mén)式起重機(jī)制造關(guān)鍵技術(shù)分析
門(mén)式起重機(jī)；冗余繩系；抗旋轉(zhuǎn)；載人吊籠1 概述許多水電站“地下廠房”，包括發(fā)電和引水系統(tǒng)，都建設(shè)在左右兩岸的山體內(nèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)需要以及各區(qū)域所開(kāi)挖空間功能性的要求，需要建設(shè)一些豎直方向的井洞連通各空間或通向地面。井洞具有豎直、深度深、大直徑的特點(diǎn)，一般稱(chēng)之為深大豎井，直徑由幾米到幾十米不等，深度由幾十米到幾百米不等，從功能上大致分為引水壓力豎井、出線豎井、通風(fēng)豎井和調(diào)壓豎井等。在豎井建設(shè)過(guò)程中，從開(kāi)挖到支護(hù)，以及井內(nèi)設(shè)備、材料、工器具的吊運(yùn)都需要提升設(shè)備來(lái)完
河南工學(xué)院學(xué)報(bào) 2017年2期2017-08-07
- 課外文言文閱讀
人餉其一羝羊，乃繩系項(xiàng)，牽入市賣(mài)之。得價(jià)不多，頻賣(mài)不售。市人知其癡鈍，眾乃以獼猴來(lái)?yè)Q之。書(shū)生既見(jiàn)獼猴，還謂是其舊羊，唯怪其無(wú)角，面目頓改。又見(jiàn)獼猴手腳不住，只言市人捩去其角，然為獼猴頭上無(wú)瘡痕，不可為驗(yàn)，遂隱忍不言。乃牽獼猴歸家而詠曰：“吾有一奇獸，能肥亦能瘦。向者寧馨羶，今來(lái)爾許臭。數(shù)回牽入市， 三朝賣(mài)不售。頭上失卻皂莢子，面孔即作橘皮皺?！保ㄟx自《啟顏錄》）【注釋】詞辯：辯論的言辭。餉：這里指饋贈(zèng)、贈(zèng)送。捩：扭轉(zhuǎn)?！鹃喿x練習(xí)】1.解釋下列加點(diǎn)詞語(yǔ)的意思
作文評(píng)點(diǎn)報(bào)·中考版 2017年26期2017-07-10
- 電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)性能與任務(wù)適應(yīng)性分析
0076）電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)性能與任務(wù)適應(yīng)性分析張 烽，申 麟，吳勝寶，王小錠，王書(shū)廷（中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心，北京，100076）電動(dòng)力繩系離軌技術(shù)屬于被動(dòng)離軌方式，適用于火箭末級(jí)、失效衛(wèi)星等廢棄飛行器快速離軌。針對(duì)這項(xiàng)新穎的離軌技術(shù)，通過(guò)建立多場(chǎng)耦合攝動(dòng)下的離軌動(dòng)力學(xué)模型，研究并分析了該技術(shù)的離軌性能和適用的離軌任務(wù)類(lèi)型，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐及控制方案設(shè)計(jì)。首先建立多場(chǎng)耦合攝動(dòng)下的電動(dòng)力繩系離軌動(dòng)力學(xué)模型，基于數(shù)值仿真，驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)的有效性及優(yōu)
導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù) 2017年3期2017-06-22
- 繩系系統(tǒng)軌道機(jī)動(dòng)過(guò)程中的面內(nèi)擺角抑制*
100190)?繩系系統(tǒng)軌道機(jī)動(dòng)過(guò)程中的面內(nèi)擺角抑制*薛 超1，談樹(shù)萍1,2,劉賀龍1(1.北京控制工程研究所,北京 100090; 2.空間智能控制技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100190)針對(duì)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)軌道機(jī)動(dòng)過(guò)程中面內(nèi)擺角抑制問(wèn)題進(jìn)行控制器設(shè)計(jì).僅考慮面內(nèi)擺角子系統(tǒng)下，針對(duì)繩系系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，提出了分層迭代非線性滑模控制方法.證明控制方法設(shè)計(jì)的控制律使系統(tǒng)所有狀態(tài)漸近穩(wěn)定.通過(guò)數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證方法的有效性和優(yōu)勢(shì).繩系衛(wèi)星系統(tǒng);滑?？刂?軌道機(jī)動(dòng)0 引
空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2017年2期2017-05-03
- 帶偏置點(diǎn)的繩系拖拽離軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究*
94)帶偏置點(diǎn)的繩系拖拽離軌系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究*劉賀龍1，2，何英姿1，2，談樹(shù)萍1，2(1.北京控制工程研究所，北京100190;2.空間智能控制技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100194)考慮空間拖船利用飛網(wǎng)/飛爪對(duì)空間殘骸捕獲結(jié)束后繩系拖拽系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，開(kāi)展了基于簡(jiǎn)化的帶偏置點(diǎn)構(gòu)型的建模及仿真研究.首先，捕獲后的組合體包括空間拖船、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
空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2017年1期2017-04-14
- 繩系衛(wèi)星被動(dòng)釋放無(wú)超調(diào)脈寬脈頻調(diào)制控制
M3J 1P3)繩系衛(wèi)星被動(dòng)釋放無(wú)超調(diào)脈寬脈頻調(diào)制控制朱 兵1，戰(zhàn)興群1，朱正宏1，2，劉 銘1，劉寶玉1(1.上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院，上海200240; 2.約克大學(xué)地球空間科學(xué)與工程系，多倫多M3J 1P3)針對(duì)空間繩系衛(wèi)星釋放過(guò)程中無(wú)超調(diào)釋放和正向速度約束問(wèn)題，提出一種新的離散控制繩系無(wú)超調(diào)釋放的方法。該方法基于繩系衛(wèi)星系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立離散控制的動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)反饋線性化和反步法設(shè)計(jì)出理想的釋放軌跡。提出一種基于輸入受限的離散控制算法，并運(yùn)用該算
宇航學(xué)報(bào) 2017年1期2017-03-27
- 輻射開(kāi)環(huán)繩系衛(wèi)星編隊(duì)自旋展開(kāi)動(dòng)力學(xué)與控制策略
0081輻射開(kāi)環(huán)繩系衛(wèi)星編隊(duì)自旋展開(kāi)動(dòng)力學(xué)與控制策略蘇飛，翟光＊，張景瑞，張堯北京理工大學(xué) 宇航學(xué)院，北京 100081提出了圓軌道輻射開(kāi)環(huán)繩系衛(wèi)星編隊(duì)的展開(kāi)控制策略。首先采用拉格朗日方程建立了輻射開(kāi)環(huán)繩系衛(wèi)星編隊(duì)的展開(kāi)動(dòng)力學(xué)模型，分析了主星姿態(tài)與繩長(zhǎng)在展開(kāi)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系；隨后以建立的動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，分別研究了編隊(duì)在重力梯度力補(bǔ)償和無(wú)補(bǔ)償兩種情況下的自旋展開(kāi)控制策略，通過(guò)規(guī)劃繩系釋放速度、主星自旋角速度等變量，實(shí)現(xiàn)了繩系編隊(duì)的有效展開(kāi)；最后搭建了編
航空學(xué)報(bào) 2016年9期2016-12-06
- 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
）基于珠式模型的繩系衛(wèi)星安全交會(huì)過(guò)程建模與仿真馮杰，孫鐵成，王劍，謝明玻（火箭軍指揮學(xué)院，武漢430012）安全交會(huì)是繩系衛(wèi)星空間應(yīng)用的一個(gè)重要拓展。為滿足安全交會(huì)的高精度需求，考慮重力、拉力和阻尼力的作用建立了繩系衛(wèi)星系統(tǒng)三維珠式模型。討論并選擇了一種勻速-勻減速展開(kāi)策略，推導(dǎo)得到平衡位置零相對(duì)速度條件下的安全交會(huì)末端約束，在此基礎(chǔ)上基于反饋線性化基本原理設(shè)計(jì)了一種子星噴氣推力的安全交會(huì)控制律。數(shù)值仿真基于低軌道和地球同步軌道條件來(lái)進(jìn)行，4個(gè)算例的仿真結(jié)
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
究，其中包括電動(dòng)繩系驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)繩系采用通電導(dǎo)體切割地球磁力線所產(chǎn)生的洛侖茲力為衛(wèi)星提供推力，用于衛(wèi)星軌道的機(jī)動(dòng)操作[3]。根據(jù)電動(dòng)繩系電流方向與地球磁場(chǎng)方向的相對(duì)關(guān)系，可以由左手定律得到洛侖茲力方向。電動(dòng)繩系所需的電極偏壓與驅(qū) 動(dòng)電能可以由太陽(yáng)電池板提供。電動(dòng)繩系包括水平結(jié)構(gòu)和豎直結(jié)構(gòu)兩種，其中豎直結(jié)構(gòu)在重力作用下，相比水平結(jié)構(gòu)更容易展開(kāi)和保持平衡，但同樣面臨嚴(yán)重的動(dòng)力學(xué)振蕩問(wèn)題[4-6]。豎直結(jié)構(gòu)電動(dòng)繩系適用于赤道和低緯度地區(qū)衛(wèi)星推進(jìn)；而在高緯度地區(qū)
航天器環(huán)境工程 2015年4期2015-12-23
- 帶可控臂的繩系衛(wèi)星短距釋放實(shí)驗(yàn)研究*
16)帶可控臂的繩系衛(wèi)星短距釋放實(shí)驗(yàn)研究*王加成 金棟平?(南京航空航天大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)及控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210016)通過(guò)繩系衛(wèi)星軌道面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的天－地動(dòng)力學(xué)相似，利用地面物理仿真平臺(tái)實(shí)驗(yàn)研究繩系衛(wèi)星短距離釋放的控制問(wèn)題．首先建立帶控制臂的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)方程，獲得天－地動(dòng)力學(xué)相似條件，采用比例－微分反饋控制方法，對(duì)受控繩系衛(wèi)星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值仿真．其次，利用地面物理仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)繩系衛(wèi)星的天－地動(dòng)力學(xué)相似環(huán)境，通過(guò)單根剛性臂實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)
動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào) 2015年6期2015-09-17
- 輻射開(kāi)環(huán)空間繩系機(jī)器人編隊(duì)自旋轉(zhuǎn)速最優(yōu)控制
2）輻射開(kāi)環(huán)空間繩系機(jī)器人編隊(duì)自旋轉(zhuǎn)速最優(yōu)控制黃攀峰1，2，張 帆1，2，劉彬彬1，2，馬 駿1，2（1．西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院智能機(jī)器人研究中心，陜西西安710072；2．西北工業(yè)大學(xué)航天飛行動(dòng)力學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710072）輻射開(kāi)環(huán)空間繩系機(jī)器人（tethered space robot，TSR）編隊(duì)是一種新型的空間繩系編隊(duì)系統(tǒng)，其在構(gòu)型穩(wěn)定性、任務(wù)靈活性以及燃料消耗方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。研究了輻射開(kāi)環(huán)TSR編隊(duì)自旋轉(zhuǎn)速最優(yōu)控制問(wèn)題。首先建立了輻
系統(tǒng)工程與電子技術(shù) 2015年6期2015-08-17
- 考慮面內(nèi)外擺角對(duì)電動(dòng)繩系離軌過(guò)程的參數(shù)影響分析
面內(nèi)外擺角對(duì)電動(dòng)繩系離軌過(guò)程的參數(shù)影響分析翟 光，蘇 飛，張景瑞，張 堯（北京理工大學(xué)宇航學(xué)院，北京100081）利用電動(dòng)繩系實(shí)現(xiàn)空間碎片自主離軌有廣闊的應(yīng)用前景。受洛倫茲力矩和重力梯度力矩作用，繩系姿態(tài)將在當(dāng)?shù)卮咕€附近振蕩。首先采用拉格朗日法建立電動(dòng)繩系面內(nèi)外姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型；隨后結(jié)合國(guó)際地磁場(chǎng)模型，給出洛倫茲力和洛倫茲力矩的計(jì)算方法；最后結(jié)合姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和高斯攝動(dòng)方程，建立了電動(dòng)繩系離軌數(shù)值仿真模型，在考慮無(wú)擺角、僅有面內(nèi)擺角、有面內(nèi)外擺角的條件下，對(duì)
系統(tǒng)工程與電子技術(shù) 2015年8期2015-05-25
- 繩系衛(wèi)星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)及控制研究進(jìn)展*
10016)引言繩系系統(tǒng)作為空間探索的一種新型飛行器，在深空探測(cè)、樣本采集、軟攻防等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景［1-4］.多體繩系衛(wèi)星編隊(duì)是繩系系統(tǒng)技術(shù)的重要擴(kuò)展，由于具有可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、成本低、易于重構(gòu)等特征［5-7］，使其在空間運(yùn)輸、極光觀測(cè)、三維探察及干涉測(cè)量等方面被廣泛重視［8-11］.多體繩系衛(wèi)星編隊(duì)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，同時(shí)星體間通過(guò)特制系繩連接，如圖1所示.一般地，多體繩
動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào) 2015年5期2015-03-01
- 空間碎片捕獲過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模綜述
。因此，近年來(lái)，繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（TSS）應(yīng)運(yùn)而生，利用全柔性部件來(lái)實(shí)施捕獲以避免產(chǎn)生剛性碰撞。繩系捕獲技術(shù)在空間碎片捕獲中具有巨大的靈活性，可以完成其他技術(shù)手段難以勝任的空間捕獲任務(wù)[4-5]。1 空間碎片捕獲1.1 捕獲系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型空間碎片捕獲的動(dòng)力學(xué)建模是成功實(shí)施繩系捕獲系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作。在空間繩系系統(tǒng)研究的早期，重點(diǎn)關(guān)注的是繩系系統(tǒng)的基本特性，即用所建立的物理模型描述其重力梯度特性、動(dòng)量交換特性以及電動(dòng)力學(xué)特性，從而解釋空間繩系系統(tǒng)中的基本現(xiàn)象，形成
航天器環(huán)境工程 2013年1期2013-08-15
- 面內(nèi)彈性繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的內(nèi)共振?
0016)引 言繩系衛(wèi)星作為一種新型空間技術(shù)具有巨大潛力,正日益受到學(xué)術(shù)和航天界的關(guān)注[1～5]。繩系衛(wèi)星系統(tǒng)為高維非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),由于繩系衛(wèi)星在工作狀態(tài)往往需要穩(wěn)定的狀態(tài)保持,因此研究狀態(tài)保持階段繩系衛(wèi)星的非線性行為具有重要意義。Nixon對(duì)于繩系衛(wèi)星面內(nèi)外動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了解析和數(shù)值研究,給出了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)于周期、概周期及混沌運(yùn)動(dòng)的影響[6]。 Fujii等研究了系繩彈性和軌道偏心率引起的繩系衛(wèi)星狀態(tài)保持階段的分叉問(wèn)題[7]。Misra等研究了狀態(tài)保持階
振動(dòng)工程學(xué)報(bào) 2012年3期2012-12-03
- 繩系網(wǎng)捕系統(tǒng)的定位與測(cè)姿方法研究
710025)繩系網(wǎng)捕系統(tǒng)的定位與測(cè)姿方法研究胡真堅(jiān), 鮮勇, 馮杰, 雷剛(第二炮兵工程學(xué)院 603教研室, 陜西 西安 710025)基于雙目視覺(jué)原理,建立了空間目標(biāo)的三維坐標(biāo)計(jì)算模型,利用安裝在捕獲端的攝像頭對(duì)主星進(jìn)行觀測(cè)，建立了捕獲端定姿方法。仿真算例驗(yàn)證了所提方法能夠以較高的測(cè)量精度實(shí)現(xiàn)定位和測(cè)姿,可以滿足繩系衛(wèi)星捕獲端的姿態(tài)確定精度需求。繩系衛(wèi)星系統(tǒng); 雙目視覺(jué); 定位; 測(cè)姿引言繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(Tethered Satellite Syste
飛行力學(xué) 2012年1期2012-11-03
- 柔性繩系輔助離軌系統(tǒng)展開(kāi)動(dòng)力學(xué)研究
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熱罩技術(shù)［1］和繩系輔助離軌技術(shù)的繩系輔助返回系統(tǒng)［2-3
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
50001)空間繩系系統(tǒng)自由展開(kāi)建模與仿真孔憲仁，徐大富，楊正賢，王本利(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 衛(wèi)星技術(shù)研究所，哈爾濱 150001)運(yùn)用Hamilton原理建立了空間繩系展開(kāi)動(dòng)力學(xué)模型，研究繩系展開(kāi)過(guò)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)
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
基于粒子群算法的繩系衛(wèi)星展開(kāi)與回收控制王 維1，李俊峰2，寶音賀西2（1.西安衛(wèi)星測(cè)控中心，西安 710043；2.清華大學(xué)航天航空學(xué)院，北京100084）繩系衛(wèi)星的展開(kāi)與回收是繩系衛(wèi)星應(yīng)用的基礎(chǔ)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
空間控制技術(shù)與應(yīng)用 2009年4期2009-12-12
- 對(duì)一道練習(xí)題的錯(cuò)解剖析
連,這種衛(wèi)星稱(chēng)為繩系衛(wèi)星,利用它可以進(jìn)行多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運(yùn)行。衛(wèi)星位于航天飛機(jī)正上方,它與航天飛機(jī)間的距離是20.5km,衛(wèi)星所在位置的地磁場(chǎng)為B=4.6×10-5T,沿水平方向由南向北。如果航天飛機(jī)和衛(wèi)星的運(yùn)行速度是7.6km/s,求纜繩中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。錯(cuò)解:根據(jù)導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式ε=Blv,纜繩中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
物理教學(xué)探討 2009年7期2009-06-08