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空间飞网两种动力学模型的比较研究 被引量:31
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作者 李京阳 于洋 +1 位作者 宝音贺西 李俊峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期542-550,共9页
空间飞网由轻质绳索编织,通过抛撒展开形成一定构型的网,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力.采用非线性有限元软件ABAQUS建立柔性模型与松弛飞网模型,对两种飞网模型的抛撒展开进行了对比,提出... 空间飞网由轻质绳索编织,通过抛撒展开形成一定构型的网,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力.采用非线性有限元软件ABAQUS建立柔性模型与松弛飞网模型,对两种飞网模型的抛撒展开进行了对比,提出了飞网展开效果的衡量标准,重点讨论了不同工况下牵引质量块质量、抛射角度、抛射速度和绳索等效阻尼的影响.仿真表明,松弛模型的展开效果优于柔性模型;牵引质量块质量、抛射速度与绳索结构阻尼主要决定飞网的展开,抛射角度是影响飞网在预定位置展开面积的关键因素. 展开更多
关键词 空间飞网 非线性有限元 松弛绳 动力学仿真
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空间飞网发射动力学建模仿真研究与地面试验 被引量:39
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作者 陈钦 杨乐平 张青斌 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期16-19,共4页
空间飞网是近来提出的一个创新的空间系统概念,在空间碎片处理和在轨服务方面具有独特的应用潜力。针对飞网系统的发射过程,利用建模仿真和地面试验两种手段进行了研究,建立了飞网发射的集中质量模型,设计了基于燃气助推质量块的飞网发... 空间飞网是近来提出的一个创新的空间系统概念,在空间碎片处理和在轨服务方面具有独特的应用潜力。针对飞网系统的发射过程,利用建模仿真和地面试验两种手段进行了研究,建立了飞网发射的集中质量模型,设计了基于燃气助推质量块的飞网发射地面试验装置,开展了多次飞网发射试验。地面试验结果与模型仿真结果基本吻合,说明所建立的动力学模型可用于空间飞网系统设计。 展开更多
关键词 空间飞网 发射动力学 集中质量模型 建模仿真 地面试验
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空间飞网抛射展开动力学建模与仿真 被引量:45
3
作者 于洋 宝音贺西 李俊峰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1289-1296,共8页
空间飞网是由轻质绳索编织的在轨展开网状物体,主要用于在轨捕获。作为在轨服务的关键技术之一,飞网捕获技术受到国际空间技术领域越来越广泛的关注。当前国际上空间飞网的展开方式主要有三种:旋转展开、刚性构件支撑展开和直接抛射展... 空间飞网是由轻质绳索编织的在轨展开网状物体,主要用于在轨捕获。作为在轨服务的关键技术之一,飞网捕获技术受到国际空间技术领域越来越广泛的关注。当前国际上空间飞网的展开方式主要有三种:旋转展开、刚性构件支撑展开和直接抛射展开。其中,直接抛射展开方式的发射装置结构最为简单,但飞网的动力学行为最为复杂。本文针对飞网直接抛射展开的动力学过程,建立了正方形绳网、牵引质量块和发射器机构的力学模型,提出了飞网抛射效果的衡量标准,分析了影响飞网抛射效果的主要因素。为了分析飞网展开过程,建立了正方形空间飞网运动的解析模型;应用绝对节点坐标方法建立了正方形空间飞网的有限元模型,并在软件THUsolver上进行了数值仿真。本文选取多种不同工况,应用上述两类模型进行计算和仿真,并分析结果数据,得到主要因素对空间飞网抛射效果的影响。两类模型所得定性结论相一致。 展开更多
关键词 空间飞网 展开动力学 柔性多体系统 有限元模型
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空间飞网系统抛射参数优化研究 被引量:20
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作者 李京阳 于洋 宝音贺西 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期823-829,共7页
空间飞网由轻质绳索编织、通过抛射展开形成一定构型网,作为在轨服务的关键技术之一,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力。本文采用ABAQUS建立不同折叠方式松弛飞网有限元模型并进行动力学仿真,... 空间飞网由轻质绳索编织、通过抛射展开形成一定构型网,作为在轨服务的关键技术之一,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力。本文采用ABAQUS建立不同折叠方式松弛飞网有限元模型并进行动力学仿真,提出了飞网展开效果衡量标准,比较了折叠方式对飞网展开性能参数的影响,对飞网的抛射参数:牵引质量块质量、抛射角度、抛射速度进行了优化设计。仿真表明,折叠方式的优劣是飞网有效展开的关键;在给定的参数范围内,得到了飞网抛射参数的最优值。 展开更多
关键词 空间飞网 有限元模型 动力学仿真 折叠方式 优化设计
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空间飞网系统牵拉模式影响研究 被引量:7
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作者 高庆玉 张青斌 +1 位作者 唐乾刚 丰志伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期42-48,共7页
针对空间飞网系统任务设计需求,研究飞网牵拉模式对系统展开性能的影响。建立空间飞网系统拉出展开过程动力学模型,并通过地面试验对比验证了模型的有效性。面向任务需求建立空间飞网系统评价指标,针对四、六点牵拉模式,采用有限绳段方... 针对空间飞网系统任务设计需求,研究飞网牵拉模式对系统展开性能的影响。建立空间飞网系统拉出展开过程动力学模型,并通过地面试验对比验证了模型的有效性。面向任务需求建立空间飞网系统评价指标,针对四、六点牵拉模式,采用有限绳段方法对飞网系统进行建模仿真。模型中保持绳网质量和初始发射能量一致,对评价指标的分析结果表明,在六点牵拉模式下,飞网系统飞行性能指标和力学性能指标有明显提高,但能量利用率和系统可靠性小幅下降。 展开更多
关键词 太空垃圾 空间飞网 牵拉模式 动力学建模 评价指标
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空间飞网地面碰撞试验与仿真 被引量:7
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作者 甄明 杨乐平 张青斌 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期171-176,共6页
设计了空间飞网地面碰撞试验系统,并将碰撞试验结果与有限元仿真结果进行比较分析,对碰撞过程中的碰撞力和绳段内力进行分析。研究表明:试验结果与仿真结果吻合较好,这验证了仿真模型的有效性;飞网碰撞目标后产生的约束张力有利于收拢... 设计了空间飞网地面碰撞试验系统,并将碰撞试验结果与有限元仿真结果进行比较分析,对碰撞过程中的碰撞力和绳段内力进行分析。研究表明:试验结果与仿真结果吻合较好,这验证了仿真模型的有效性;飞网碰撞目标后产生的约束张力有利于收拢包裹目标;飞网的柔性特征可有效缓解碰撞效应,但碰撞区域绳段易产生断裂破坏。 展开更多
关键词 空间飞网 碰撞试验 仿真模型 碰撞效应
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空间飞网捕获机器人交会轨迹规划研究 被引量:7
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作者 翟光 梁斌 李成 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1356-1362,共7页
针对空间飞网捕获机器人在近距离接近待捕获目标过程中如何有效的避免与目标发生碰撞,并尽量减少轨道机动的燃料消耗等关键问题,基于被动安全轨迹思想,设计了一种多脉冲飞掠型安全接近轨迹,使系统在掠过目标过程当中弹射飞网并捕获目标... 针对空间飞网捕获机器人在近距离接近待捕获目标过程中如何有效的避免与目标发生碰撞,并尽量减少轨道机动的燃料消耗等关键问题,基于被动安全轨迹思想,设计了一种多脉冲飞掠型安全接近轨迹,使系统在掠过目标过程当中弹射飞网并捕获目标,且能够避免任意故障情况下碰撞的发生;结合航天器相对运动的特点,给出了安全轨迹的不等式约束条件,并以速度脉冲增量最优为目标函数,采用线性规划方法建立了多脉冲飞掠型安全轨迹的数学规划模型,最后通过数学仿真验证了规划方法的正确性和规划轨迹的安全性. 展开更多
关键词 空间飞网捕获机器人 防碰撞 交会轨迹 线性规划
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采用超声波电机的空间飞网自适应收口机构设计 被引量:9
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作者 王波 郭吉丰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期308-313,共6页
介绍了一种采用超声波电机作为驱动源的空间飞网自适应收口机构(质量块)的设计及实现方法。通过分析捕获过程中质量块运动情况,研究超声波电机电流与负载的关系,确定以加速度信号和电流信号作为电机启动和停止的触发信号,在此基础上设... 介绍了一种采用超声波电机作为驱动源的空间飞网自适应收口机构(质量块)的设计及实现方法。通过分析捕获过程中质量块运动情况,研究超声波电机电流与负载的关系,确定以加速度信号和电流信号作为电机启动和停止的触发信号,在此基础上设计并实现了质量块的驱动控制系统。通过在电机输出轴与卷筒间加入差动轮系构成双卷筒机构,力学分析证实了该机构在负载不均衡情况下的自适应性。分析证明该机构使飞网的捕获操作对捕获平台的精度要求降低,有容错能力。同时使收口机构在部分质量块故障时也能完成捕获任务。 展开更多
关键词 空间飞网 收口机构 超声波电机 差动轮系 自适应
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空间飞网机器人网型保持控制方法研究 被引量:3
9
作者 马骏 黄攀峰 +1 位作者 胡仄虹 孟中杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期908-914,共7页
空间飞网机器人是一种新型的"自主机动单元+柔性网"结构的空间机器人系统,主要应用在空间垃圾清理等空间捕获任务中。首先介绍了空间飞网机器人的概念、任务过程和特点,然后采用质量集中法建立了空间飞网机器人的逼近目标过... 空间飞网机器人是一种新型的"自主机动单元+柔性网"结构的空间机器人系统,主要应用在空间垃圾清理等空间捕获任务中。首先介绍了空间飞网机器人的概念、任务过程和特点,然后采用质量集中法建立了空间飞网机器人的逼近目标过程中的动力学模型,并对其逼近目标过程中柔性网的网型变化趋势进行了分析。针对逼近目标过程中的网型保持控制问题,提出了一种基于LeaderFollower方法的网型保持控制策略,并通过数字仿真进行了验证和分析。仿真结果表明:提出的控制策略能够有效实现空间飞网机器人逼近目标过程中的网型保持控制。 展开更多
关键词 空间飞网机器人 动力学建模 型保持
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空间飞网质量块动力学分析及收口机构优化设计 被引量:6
10
作者 王波 郭吉丰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1377-1383,共7页
研究空间飞网收口机构在捕获过程中产生翻滚缠绕的原因及质量块优化设计的方法。通过在质量块连体坐标中对其所受空间力系进行简化,分析质量块产生翻滚的原因,并据此对质量块与捕获网的连接进行优化设计。建立了超声波电机启动后质量块... 研究空间飞网收口机构在捕获过程中产生翻滚缠绕的原因及质量块优化设计的方法。通过在质量块连体坐标中对其所受空间力系进行简化,分析质量块产生翻滚的原因,并据此对质量块与捕获网的连接进行优化设计。建立了超声波电机启动后质量块各转动部分的动力学方程,分析了其对产生缠绕的影响。并据此对原质量块的结构进行改进和优化设计。实验证明经优化设计的新结构改善了收口机构翻滚缠绕问题。 展开更多
关键词 空间飞网 收口机构 超声波电机 动力学 优化设计
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基于扩张状态观测器的空间飞网捕捉系统参数估计 被引量:3
11
作者 刘志新 游秀 +1 位作者 杨洪玖 李洪波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期200-206,共7页
针对飞网捕获高轨失效卫星后离轨操作过程中非合作目标质量的参数辨识问题,提出了一种基于扩张状态观测器和最小二乘法的参数辨识方法。首先利用扩张状态观测器估计未知的状态量,然后用最小二乘法处理此估计量,从而求得待估计参数。最后... 针对飞网捕获高轨失效卫星后离轨操作过程中非合作目标质量的参数辨识问题,提出了一种基于扩张状态观测器和最小二乘法的参数辨识方法。首先利用扩张状态观测器估计未知的状态量,然后用最小二乘法处理此估计量,从而求得待估计参数。最后,将该方法与协方差修正最小二乘算法、卡尔曼滤波法等其他参数辨识方法进行仿真比较,仿真结果验证了此参数辨识方法的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 空间飞网 参数辨识 扩张状态观测器 最小二乘法
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基于附加约束方法的空间飞网碰撞动力学与仿真 被引量:3
12
作者 甄明 杨乐平 张青斌 《载人航天》 CSCD 2017年第4期498-505,共8页
针对空间飞网捕获目标时的碰撞问题,基于向量式有限元离散方法,采用Kelvin-Voigt绳段模型,引入附加约束方法,对飞网捕获碰撞过程进行了动力学建模和仿真,分析了飞网在捕获碰撞阶段的位形变化、能量变化、碰撞力和绳段张力变化。结果表明... 针对空间飞网捕获目标时的碰撞问题,基于向量式有限元离散方法,采用Kelvin-Voigt绳段模型,引入附加约束方法,对飞网捕获碰撞过程进行了动力学建模和仿真,分析了飞网在捕获碰撞阶段的位形变化、能量变化、碰撞力和绳段张力变化。结果表明,空间飞网的位形、能量和对角线绳段内力在碰撞过程中都会发生显著变化。可为空间飞网系统的设计提供一定的借鉴。 展开更多
关键词 空间飞网 碰撞捕过程 附加约束法 动力学模型
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空间飞网捕获过程动力学研究 被引量:5
13
作者 沈剑 武彦伟 高怀亮 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第12期199-204,共6页
采用绝对节点坐标法建立了柔性飞网的物理模型,基于弧长积分计算索单元的轴向应变。通过对自由悬挂下落的网体进行仿真,验证了模型的稳定性,对空间飞网捕获太空目标的过程进行数值仿真,分析了网体捕获过程的动力学特性。通过研究发现,... 采用绝对节点坐标法建立了柔性飞网的物理模型,基于弧长积分计算索单元的轴向应变。通过对自由悬挂下落的网体进行仿真,验证了模型的稳定性,对空间飞网捕获太空目标的过程进行数值仿真,分析了网体捕获过程的动力学特性。通过研究发现,对于大规模柔性绳网动力学分析,未来应注重高效率算法开发和计算过程数据存储两方面的研究。 展开更多
关键词 空间飞网 ANCF 捕获动力学 轴向应变模型 柔性绳索
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膛线式飞网发射器研究 被引量:3
14
作者 卓新 庞兆君 +2 位作者 司骥跃 张登峰 徐同昆 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第2期39-43,共5页
设计了一种膛线式飞网发射器,分析了发射器各组件的设计,通过对发射器的运动学分析确定了膛线式飞网发射器的最佳发射角及发射器的性能影响因素,建立了发射器的内弹道模型,并通过修正发射器的内弹道方程,应用Matlab进行仿真分析得出了... 设计了一种膛线式飞网发射器,分析了发射器各组件的设计,通过对发射器的运动学分析确定了膛线式飞网发射器的最佳发射角及发射器的性能影响因素,建立了发射器的内弹道模型,并通过修正发射器的内弹道方程,应用Matlab进行仿真分析得出了发射器的速度曲线。进行相关发射试验,验证了发射器的性能。 展开更多
关键词 空间飞网 发射器 同步性 内弹道方程
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ADAPTIVE PREDICTIVE CONTROL OF NEAR-SPACE VEHICLE USING FUNCTIONAL LINK NETWORK 被引量:3
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作者 都延丽 吴庆宪 姜长生 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2010年第2期148-154,共7页
A novel nonlinear adaptive control method is presented for a near-space hypersonic vehicle (NHV) in the presence of strong uncertainties and disturbances. The control law consists of the optimal generalized predicti... A novel nonlinear adaptive control method is presented for a near-space hypersonic vehicle (NHV) in the presence of strong uncertainties and disturbances. The control law consists of the optimal generalized predictive controller (OGPC) and the functional link network (FLN) direct adaptive law. OGPC is a continuous-time nonlinear predictive control law. The FLN adaptive law is used to offset the unknown uncertainties and disturbances in a flight through the online learning. The learning process does not need any offline training phase. The stability analyses of the NHV close-loop system are provided and it is proved that the system error and the weight learning error are uniformly ultimately hounded. Simulation results show the satisfactory performance of the con- troller for the attitude tracking. 展开更多
关键词 predictive control systems adaptive control systems UNCERTAINTY functional link network near-space vehicle
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