收藏本站
《中国人民解放军国防科学技术大学》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

交会对接仿真系统

王华  
【摘要】: 交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术,也是我国载人航天第二步战略的关键技术,而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。交会是指两个或两个以上的飞行器在空间轨道上按预定位置和时间相会,对接是指两个飞行器在空间轨道上相会后在机械机构上连成一个整体。 本文对交会对接仿真所需的动力学模型、空间交会的最优控制和交会对接仿真系统的总体框架进行了深入研究,并建立了交会对接仿真的原型系统。全文的工作主要包括以下几个方面的内容: 1.对交会对接过程的动力学模型进行了系统的概括和总结。按照交会对接的过程和特点将所需的动力学模型分为三部分来研究:二体动力学模型、航天器相对动力学模型和对接动力学模型。对相对动力学模型中的Hill方程进行了数值仿真,得到了一些有意义的结论。分析仿真了偏心率对相对动力学特性的影响。 2.利用遗产算法分析了混合指标下邻近圆轨道的双冲量最优交会。针对初始位置可变和初始位置不变两种情况分别构造了最优交会的燃料——时间混合优化指标,并设计了与之相应的遗产算法。仿真结果表明,考虑和不考虑第一次脉冲的位置的影响,优化指标值相差悬殊。 3.利用非线性规划方法研究了航天器的有限推力最优交会问题。这种方法利用了近些年来发展起来的直接优化技术,用分段多项式来表示整个轨道的状态和控制向量,将最优控制问题转化为非线性规划问题来研究。这种方法对初始数据具有鲁棒性强的特点,克服了传统的利用两点边值问题求解最优控制问题时,对初始数据要求严格的缺点。在应用这种方法时,利用状态转移矩阵来产生无推力段的约束,减少了数值方法的误差。最后,对二维情况下的交会进行了数值仿真,验证了这种方法的有效性。 4.在面向对象方法学的指导下,利用统一建模语言UML对交会对接地面仿真系统的总体框架进行了分析和设计。UML是面向对象建模领域的标准性语言,利用它来分析交会对接仿真系统,使结果根植于一个成熟的标准建模语言,从而可以大大拓宽系统的适用范围,并大大提高其灵活程度。所得到的仿真框架可以有效的保证软件的稳定性、可重用性和较好的可维护性,为建立我国自己的交会对接仿真系统提供了一个良好选择。 5.利用面向对象的仿真技术和原型思想建立了一个交会对接地面仿真系统的原型系统,此原型系统主要用于研究交会对接过程的动力学关键技术。在开发此原型系统的过程中,进一步明确了最终的交会对接仿真系统的需求,为最终系统的开发积累了经验。在建立的原型系统时,考虑了扩展性和升级性,可以方便的进行升级,扩展功能。最后用系统进行的仿真试验验证了此原型系统的合理性和正确性。 国防科学技术大学研究生院学位论文 本文的研究结果为我国载人航天二期工程奠定了良好的基础,也为登月飞行、深空 探测和空间作战等方面提供了有益的参考。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:V526

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张磊;廖一寰;唐国金;;在轨发射有效载荷动力学仿真[J];弹箭与制导学报;2008年04期
2 王华;尤岳;林西强;李海阳;;空间交会对接任务仿真系统架构设计与实现[J];载人航天;2013年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 徐峰;气浮实验平台设计及控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 陈密密;用于空间非合作目标交会的相对测量算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
3 刘宗明;基于气浮台的交会对接仿真控制系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 梁立波;交会对接撤离动力学与控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 廖鹤;轨道机动航天器的SINS/GPS组合导航系统算法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王华,唐国金,王锋;交会对接仿真系统的原型技术研究[J];导弹与航天运载技术;2004年05期
2 王石,祝开建,戴金海,任萱;用EA求解非固定时间轨道转移和拦截问题[J];国防科技大学学报;2001年05期
3 王华,唐国金;用非线性规划求解有限推力最优交会[J];国防科技大学学报;2003年05期
4 谌颖;王旭东;;多冲量最优交会[J];航天控制;1992年01期
5 王华,唐国金;遗传算法在航天器最优交会中的应用研究[J];航天控制;2003年01期
6 王华,唐国金;基于面向对象的RVD仿真系统的分析与设计[J];计算机仿真;2003年05期
7 赵阳,曹喜滨,王兴贵,邵成勋;空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统力学特性研究[J];空间科学学报;1999年02期
8 关英姿,崔乃刚,刘育华;航天器对接中接近至首次接触阶段的数值仿真[J];上海航天;1999年01期
9 赵超,申功璋,文传源;某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究[J];系统仿真学报;2001年03期
10 王兴贵,赵阳,曹喜滨,陈永才;周边式对接机构航天器的对接动力学仿真(第1部分)──运动学约束方程[J];系统仿真学报;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙静,吴大鸣,许红,王建华,江顺亮;单螺杆挤出过程计算机仿真系统的研究开发[J];工程塑料应用;2002年10期
2 李洪敏;实时仿真系统研究[J];兵工自动化;2002年03期
3 袁泉,邵立,石昭祥;基于COM的通信对抗仿真软件设计[J];兵工自动化;2003年03期
4 冯磊;姚新宇;吴重祥;黄柯棣;;利用C-API的基于RTW实时仿真系统在线调参[J];兵工自动化;2006年01期
5 闫宇壮;杨祚堂;;RTX在半实物仿真中的软件开发方法[J];兵工自动化;2006年09期
6 李鹏;;舰艇鱼雷初期弹道仿真可信度的相似评估[J];兵工自动化;2008年07期
7 杨洋;范丽;董绪荣;;IGSO星座分析与优化设计[J];兵工自动化;2008年11期
8 杨晓丹;马志昊;;分布式天基空间监视雷达编队构形[J];兵工自动化;2009年07期
9 王兴贵,陈永才,贾长治,赵建新;时变不确定约束的航天器对接动力学分析 第二部分 约束动力学[J];兵工学报;2000年S1期
10 赵阳,徐玉如,曹喜滨;基于差动式缓冲系统的对接碰撞过程动力学研究[J];兵工学报;2000年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘颖;刘全利;王伟;;基于SystemC的离散事件系统仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 黄琳;段志生;杨莹;;现代飞行器控制的几个科学问题[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 李鹏;段广仁;宋申民;;基于MIMU/CCD的对接与分离地面物理平台相对测量系统设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
4 王海红;郑晋军;何善宝;初海彬;韩治刚;李长江;;基于上注星历导航卫星分布式自主定轨系统[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
5 刘国华;吴宅莲;尚琳;肖寅;王毅;;基于星间链路的自主导航精度分析研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 王海红;武向军;初海彬;王庆华;迟军;李长江;;导航星座星间链路拓扑构形设计与分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 尚琳;刘国华;刘善伍;张锐;李国通;;地面锚固站消除自主导航中星座旋转误差的性能评估[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S03精密定轨与精密定位[C];2012年
8 陈宗海;董道毅;张陈斌;;量子控制研究综述[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 张涛;吴京;周一宇;安玮;;基于HLA的综合电子战仿真系统设计[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 朱少卫;张志虎;徐彦明;;某型地空导弹指挥系统作战软件的仿真设计[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴星;卫星重力梯度数据处理理论与方法[D];解放军信息工程大学;2009年
2 王建强;弹道学中的地球重力场若干理论问题研究[D];武汉大学;2010年
3 吴云龙;GOCE卫星重力梯度测量数据的预处理研究[D];武汉大学;2010年
4 周云;面向实时作战决策支持的动态数据驱动仿真理论和方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 陈彬;面向DEVS的多范式建模与仿真关键技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2010年
6 彭春光;基于语义交互和动态重构的兵棋推演系统概念框架及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 贾辉;高精度星敏感器星点提取与星图识别研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 夏文俊;面向概念设计的定性建模技术研究[D];华中科技大学;2011年
9 程刚;高射频自动机及供输弹机构动态特性研究[D];南京理工大学;2011年
10 苏哲;X射线脉冲星导航信号处理方法和仿真实验系统研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏启明;航空相机动态分辨率检测系统研究[D];长春理工大学;2010年
2 艾广燚;基于DSP的航空相机地面景物模拟系统的研究[D];长春理工大学;2010年
3 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 董广宇;基于HLA船舶仿真系统设计和时间管理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 武晶;舰船补给物资调运仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曹和平;增压锅炉过热器动态性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 郭志强;水声通信算法半物理仿真平台的设计与开发[D];中国海洋大学;2010年
8 鲍军晖;船舶分油机控制的仿真系统设计与实现[D];华东师范大学;2010年
9 王丹丹;基于月球平动点轨道的星座自主定轨研究[D];解放军信息工程大学;2010年
10 史富波;基于HLA仿真集成平台数据管理的研究与实现[D];西安电子科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜小平,赵继广,崔占忠;航天器位置姿态的光学测量方法研究[J];兵工学报;2004年01期
2 杜军,王慧玉,蔡国飙;真空羽流污染的数值模拟[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
3 付强文,张英敏;光纤陀螺信号处理的实用方法[J];传感技术学报;2005年01期
4 张国良,李呈良,邓方林,陈坚;弹道导弹INS/GNSS/CNS组合导航系统研究[J];导弹与航天运载技术;2004年02期
5 陈允宗;才满瑞;;欧洲自动转移飞行器[J];导弹与航天运载技术;2006年01期
6 陈伟玉 ,李立杰;自动运输飞行器与国际空间站交会[J];飞行器测控学报;2003年01期
7 王炯琦,周海银,赵德勇,吴翊;基于双星系统的卫星几何学精密定轨方法研究[J];飞行器测控学报;2005年05期
8 代明君;陈志刚;;对接仿真试验台对接动力学的数值仿真研究[J];工程力学;2006年07期
9 林来兴;美国“轨道快车”计划中的自主空间交会对接技术[J];国际太空;2005年02期
10 张世杰,曹喜滨,李晖;交会对接航天器间相对位姿参数单目视觉测量的解析算法[J];光学技术;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赵黎平;近地卫星自主轨道确定和控制系统研究[D];西北工业大学;2002年
2 王保丰;航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D];解放军信息工程大学;2007年
3 许剑;五自由度气浮仿真试验台样机的研制及其关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭永;交会对接地面仿真系统控制方法研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 柏林;三轴稳定卫星姿态确定和姿态控制系统研究[D];西北工业大学;2001年
3 徐刚锋;空间交会对接中光学测量技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 周雪梅;低成本SINS/GPS组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 刘付成;控制力矩陀螺在卫星控制系统中的应用[D];国防科学技术大学;2004年
6 赵汝明;虚拟场景成像技术的研究[D];青岛大学;2006年
7 鲁兴举;空间飞行器姿态控制仿真试验平台系统研究与设计[D];国防科学技术大学;2005年
8 杨泗智;卫星组合导航与相对定位方法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 贾琳恒;具有活动部件的预警卫星姿态控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 金福伟;对接机构综合试验台系统分析与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 孙继红;;舰载鱼雷发射装置载荷分析[J];舰船电子工程;2010年11期
2 韩意;孙华燕;;空间目标天基光学成像仿真研究进展[J];红外与激光工程;2012年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 江刚武;空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 任超;航天器交会对接撤离段控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 谢堂涛;空间非合作目标质心位置视觉测量方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 张磊;OTV在轨发射动力学建模与仿真[D];国防科学技术大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王石,祝开建,戴金海,任萱;用EA求解非固定时间轨道转移和拦截问题[J];国防科技大学学报;2001年05期
2 曾辛;曲广吉;于登云;;对接捕获过程中相互接触作用点的确定[J];航天器工程;1994年03期
3 曾辛;于登云;曲广吉;;周边式对接机构的运动学问题[J];航天器工程;1994年03期
4 曲广吉;于登云;曾辛;;航天器空间对接动力学分析仿真软件DODASS及其工程应用[J];航天器工程;1995年04期
5 潘科炎;王旭东;;空间站的在轨技术(一)——空间的交会与对接[J];航天控制;1988年03期
6 谌颖;王旭东;;多冲量最优交会[J];航天控制;1992年01期
7 林来兴,王立新;空间交会对接的双脉冲最优控制[J];航天控制;1996年01期
8 于登云,曲广吉,曾辛,王宁;航天器对接接触过程撞击动力学分析[J];空间科学学报;1998年01期
9 赵超,申功璋,文传源;某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究[J];系统仿真学报;2001年03期
10 王兴贵,赵阳,曹喜滨,陈永才;周边式对接机构航天器的对接动力学仿真(第2部分)──约束动力学[J];系统仿真学报;2001年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高放;空间交会对接技术[J];百科知识;1995年11期
2 周凯;汤国建;施蕾;;交会推力器配置优化研究[J];航天控制;2009年03期
3 荆武兴,吴瑶华,王学孝;关于Hill方程的一点思考[J];哈尔滨工业大学学报;1994年02期
4 唐毓燕;飞行器交会对接中基于滤波方法的传感器故障诊断处理[J];现代防御技术;2004年03期
5 朱仁璋,蒙薇,林彦;航天器交会对接发射时间的选择与确定[J];宇航学报;2005年04期
6 王龙;杨乐平;许军校;;电磁编队飞行与电磁交会对接关键技术及进展[J];装备指挥技术学院学报;2009年01期
7 朱朝晖;励吉鸿;;空间对接机构自动对接控制方案[J];载人航天;2011年04期
8 周前祥,连顺国;空间交会对接技术及其发展趋势[J];中国航天;1998年01期
9 陈文光;;太空之吻——飞行器在太空的交会对接[J];惯性世界;1998年04期
10 刘晓军;倪国强;卢欣;王煜;尉志军;;自聚焦透镜阵列在空间交会对接中的应用[J];宇航学报;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 丁华;曹正蕊;何伟平;;中继卫星支持交会对接测控弧段仿真分析[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
2 刘宇;郑典循;;月面返回交会对接轨道选择[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
3 张昊;解永春;吴宏鑫;;交会对接成像敏感器中目标标志器的相关问题研究[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
4 李丽;任熙明;;空间交会对接激光雷达关键技术分析[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
5 程凌;周前祥;;基于视觉方法的交会对接相对位姿测量[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
6 曲战胜;王春慧;;交会对接人机控制仿真系统的研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
7 陈根社;张安;朱建民;;宇航员交会人工智能辅助系统[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
8 解永春;张昊;石磊;孙承启;;交会对接光学成像敏感器设计中的关键问题[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
9 郝云彩;;空间自主交会对接光学导航敏感器测量组合技术发展与设计概要[A];全国第十二届空间及运动体控制技术学术会议论文集[C];2006年
10 吴云洁;师帅;;交会对接模拟器控制系统设计[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李苹洁;确保交会对接任务软件可靠性[N];中国航天报;2011年
2 尹婷婷;长征二号F火箭赴酒泉执行首次交会对接任务[N];中国航天报;2011年
3 记者 王瑶 通讯员 刘涵喆;远望号测量船队交会对接测控任务准备基本就绪[N];解放军报;2011年
4 ;正视问题 振奋精神 落实责任 全力以赴 确保首次交会对接等型号任务取得圆满成功[N];中国航天报;2011年
5 余建斌;智慧让梦想与现实“交会对接”[N];人民日报;2011年
6 记者 徐壮志 王玉山 李惠子;首次交会对接:要求高难度大[N];新华每日电讯;2011年
7 见习记者 孙丁玲;载人航天工程交会对接任务将开展独立风险评估[N];中国航天报;2010年
8 本报记者 朱丽 付毅飞;“天宫一号”蓄势待发 肩负交会对接重任[N];科技日报;2011年
9 本报记者 王峰;天宫一号今日上天 “梦幻对接”方案揭盅[N];21世纪经济报道;2011年
10 本报见习记者 尚文超;荣誉与挑战同在[N];光明日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李鹏;交会对接中的滤波问题研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 钱山;在轨服务航天器相对测量及姿态控制研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 王保丰;航天器交会对接和月球车导航中视觉测量关键技术研究与应用[D];解放军信息工程大学;2007年
4 蒋自成;基于虚拟现实的航天器手控交会技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
5 罗亚中;空间最优交会路径规划策略研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 张志勇;飞行目标位置和姿态光电测量技术的研究与应用[D];电子科技大学;2008年
7 王华;交会对接的控制与轨迹安全[D];国防科学技术大学;2007年
8 谢雪康;双向空间交会对接激光搜索跟踪技术研究[D];电子科技大学;2003年
9 梁立波;近距离导引段交会轨迹安全性的定量评价和设计优化方法[D];国防科学技术大学;2011年
10 卢海平;空间目标视景模拟器技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段成强;月球轨道交会对接雷达测量新体制设计[D];电子科技大学;2013年
2 邱月明;基于安全性的交会对接近程段运动控制策略研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 范晓波;月球轨道交会对接微波雷达测速测角研究[D];电子科技大学;2013年
4 冯云昊;一种航天器交会近距离段自适应鲁棒控制算法研究[D];重庆大学;2011年
5 王华;交会对接仿真系统[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 王承财;交会对接地面仿真控制系统设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 许传真;交会对接中的摄影测量方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 徐勤成;浮动对接机构三自由度仿真试验系统设计[D];西安电子科技大学;2011年
9 徐刚锋;空间交会对接中光学测量技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
10 张丽华;交会对接模拟器测量系统设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026