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《国防科学技术大学》 2005年
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周边式对接机构对接动力学仿真

盛以龙  
【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。本文以交会对接仿真系统研制为背景,研究了带有周边式对接机构的航天器对接动力学问题,并开发了对接动力学仿真系统(DDSS)。全文的工作包括以下几个方面的内容: 1.建立了周边式对接机构的复杂几何外形的数学描述,描述了对接初始条件范围内,两对接机构相互接近、捕获过程中可能出现的20种设计接触模式,并针对初始接触点首次提出20种非设计接触模式;利用计算机图形学中可见面判别的 Z-缓冲算法原理,给出了所有接触模式的检测算法,该算法的仿真结果与辅助向量法高度一致,验证了算法的有效性;进行了300组确定首次接触点的随机仿真,统计结果表明,在飞船上实时进行非设计接触模式的预测是非常重要的。 2.用牛顿-欧拉法分别建立了对接过程各阶段的相对动力学方程。其中缓冲系统采用六个自由度上的等效弹簧阻尼模型,碰撞力采用非线性弹簧模型,以连续力的方式作用。另外还建立了分离段的作用力模型。 3.对捕获段对接动力学方程组的求解难点进行分析,给出了变步长策略以及求解算法,并给出了整个对接过程的求解流程图;分析了对接动力学仿真系统的需求和设计原则,描述了系统的基本结构和模块划分,并对软件功能进行了介绍。 4.建立了捕获段与缓冲段的ADAMS仿真模型,其中对接机构采用精确的实体三维模型,缓冲力模型同上,接触力采用ADAMS软件提供的的Impact模型。整个仿真模型包括实体、作用力、测量、传感器以及仿真脚本等。 5.对各种对接初始偏差,分别用ADAMS与DDSS进行了大量的仿真研究:(1)考察了接触点处库仑摩擦力对仿真结果的影响;(2) ADAMS与DDSS对比分析结果相互验证了模型及算法的正确性。(3)大量的仿真结果反映了对接机构有较好的捕获能力;(4)进行了最小纵向接近速度分析与最小推力分析。 本文的研究工作较好的解决了对接动力学的仿真问题,开发的对接动力学仿真软件在交会对接仿真系统中得到了重要的应用。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:V526

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陶洪娟;载人登月中对接过程的动力学仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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3 刘宇;;俄罗斯典型空间对接机构及其特性[J];航天器工程;1994年02期
4 娄汉文;张柏楠;刘宇;;空间对接机构的技术发展[J];航天器工程;1994年03期
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6 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
7 杨芳,曲广吉;空间对接机构差动式机电缓冲阻尼系统机构传动原理分析[J];力学与实践;1999年03期
8 杨芳,曲广吉;空间对接机构差动式机电缓冲阻尼系统机构传动原理分析[J];力学与实践;2000年06期
9 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
10 张崇峰;空间对接机构综述[J];世界科学;2003年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 何明;幂法求矩阵特征值的一些补充[J];安徽大学学报(自然科学版);1996年03期
3 余震;沈琛林;陈雪辉;;基于ADAMS的行星减速器运动学仿真研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年05期
4 张海芸;张宏文;阎金刚;;胶棒滚筒式采棉机棉箱的建模与仿真[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年21期
5 罗晓松;周枫;王君军;李明元;;贵州省遵义地区暴雨Z-I关系研究[J];安徽农业科学;2009年16期
6 樊爱琼;;基于空气弹簧的农用机车物理减震仿真研究[J];安徽农业科学;2010年15期
7 施怡文;徐立鸿;胡海根;;水下机器鱼三维虚拟现实研究与实现[J];安徽农业科学;2011年02期
8 陈焕铭,胡本芙,李慧英;等离子旋转电极雾化熔滴凝固过程的数值计算[J];兵器材料科学与工程;2005年01期
9 崔嵬;;一类仅带端点导数的复化求积公式的外推算法[J];保定学院学报;2011年03期
10 黄昔光;何广平;谭晓兰;袁俊杰;崔桂芝;;并联机器人机构研究现状分析[J];北方工业大学学报;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王诗虎;孙营;杨宇;杨玉良;董华东;;超级单胎牵引车振动仿真分析与优化[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 陈云生;;用最小二乘法与搜索法寻求A值与风速V关系的数学表达式[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
3 付鹏;唐辉;;隔膜泵动态仿真分析技术[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
4 魏崇毓;杨文琳;;电磁干扰测量系统软件设计[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
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6 彭旭阳;张志飞;王园;赵伟;;基于ADAMS的摩托车发动机悬置设计[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 杨兆建;薛军亮;段雷;王义亮;;提升机制动系统动力学仿真研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
8 李青;马兴瑞;王天舒;;刚-弹-液耦合动力学系统模态缩减研究进展及应用[A];动力学与控制及航天应用[C];2008年
9 胡晓光;丁克勤;隋允康;;基于虚拟样机技术的门式起重机动力学仿真分析[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
10 刘瑞霞;师春香;刘杰;;直方变差图理论在卫星产品质量检验空间配准中的应用[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘冬雁;川西高原甘孜黄土记录的早更新世晚期以来的古气候变化[D];中国海洋大学;2009年
2 胡平平;多屏同步三维显示技术的研究和实现[D];中国电力科学研究院;2010年
3 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
4 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
5 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
6 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
7 张东良;起伏地表条件下的直流电场有限差分数值模拟[D];吉林大学;2011年
8 张小江;全地面起重机转向性能仿真和试验研究[D];吉林大学;2011年
9 郝赫;多轴重型汽车刚弹耦合虚拟样机分析与匹配[D];吉林大学;2011年
10 夏广岚;木制楼梯扶手弯头数控加工的关键技术研究[D];东北林业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
2 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
3 李全;驱动滚筒仿生表面增摩技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
5 吴小旺;液压支架机液联合仿真与液压控制系统分析[D];山东科技大学;2010年
6 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
7 王禹;双质量飞轮扭转疲劳试验台的研究[D];长春理工大学;2010年
8 张辉;随机样条函数研究[D];辽宁师范大学;2010年
9 王永涛;车辆悬架优化控制与汽车平顺性分析[D];郑州大学;2010年
10 李萌;主动式动力消振器研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 于伟,杨雷,曲广吉;空间对接机构动力学仿真分析[J];动力学与控制学报;2004年02期
3 杨敏;殷晨波;姜涛;;Pro/E与ADAMS/View之间图形数据传递方法[J];中国工程机械学报;2005年03期
4 王传东;水小平;杨雷;;空间飞行器对接捕获阶段动力学的数值仿真研究[J];工程力学;2005年06期
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7 刘宇;;俄罗斯典型空间对接机构及其特性[J];航天器工程;1994年02期
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9 张崇峰,肖余之,康友树;空间对接过程的仿真研究[J];航天控制;1998年03期
10 杨俊燕;任家骏;张明;李秀红;吴凤林;;基于MSC.ADAMS软件仿真的关键问题[J];机械管理开发;2008年03期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 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
2 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
3 王学孝,陈占清,邵成勋,朱庆瑞;空间飞行器对接动力学研究[J];宇航学报;1991年03期
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【相似文献】
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1 高钦和,郭晓松;基于ADAMS的多级液压缸系统仿真建模[J];机床与液压;2003年01期
2 杜中华,王兴贵,马吉胜;基于虚拟样机技术的某型火炮开闩过程动力学特性研究[J];机械工程学报;2004年06期
3 罗晓丽;魏文军;张绍英;李海涛;;基于ADAMS的破碎机仿真[J];现代制造工程;2006年11期
4 梁正文;张云娟;;ADAMS与PRO/E的结合在汽车四轮转向模式仿真中的应用[J];交通标准化;2007年01期
5 何孔德;方子帆;何玉林;;摩托车虚拟样机技术的研究[J];机械设计与制造;2007年07期
6 仝光;叶本刚;田玉冬;;基于ADAMS的麦弗逊悬架性能仿真研究[J];上海电机学院学报;2007年04期
7 白亮亮;唐良宝;;基于ADAMS的活塞压缩机动平衡虚拟设计[J];流体机械;2008年06期
8 郝德清;杨晨光;;新型铝电解开关主回路运动特性仿真[J];船电技术;2008年05期
9 周晶;;基于ADAMS的整车操纵稳定性优化设计[J];轻型汽车技术;2008年10期
10 殷际英;冷淑妍;;一种结合动力学分析的机器人离线编程技术研究[J];新技术新工艺;2008年12期
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1 赵真;时军委;王卫军;刘仲;;小型弱撞击式对接机构对接动力学建模方法研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(下篇)[C];2011年
2 王兴贵;薛德庆;陈永才;穆峰;;航天器对接动力学分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
3 张擘;;基于PCI总线的多通道数据采集软件设计[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
4 柏立军;高大志;刘丽;;利用PC计算机替代日立H04—E PLC编程器[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
5 王新华;崔燕;;惯性寻北仪软件的模块化设计与实现[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
6 黄俭;温志渝;洪明坚;粱玉前;;基于微型光谱仪的生化分析系统的软件设计与实现[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
7 王景敏;刘彩玲;李旭照;;智能化同位素料位计的抗干扰设计[A];中国科协2005年学术年会论文集——核科技、核应用、核经济论坛[C];2005年
8 闫文辉;程元林;彭勇;顾雪林;常德友;;碳纤维连续抽油杆作业车自动调平系统设计[A];2006年石油装备学术研讨会论文集[C];2006年
9 朱劲木;江焱生;龙新平;张灯;;大中型泵站改造机组选型软件开发[A];三峡工程建成后对长江中游的影响——2007中国科协年会分论坛之十论文集[C];2007年
10 朱劲木;江炎生;龙新平;张灯;;大中型泵站改造机组选型软件开发[A];2007中国科协年会专题论坛暨第四届湖北科技论坛优秀论文集[C];2007年
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1 上海市七宝中学现代教育技术中心 陈圣日;学校管理软件设计与应用[N];中国电脑教育报;2004年
2 记者 王映;创新宇通:用设计飞机的软件设计汽车[N];河南日报;2006年
3 记者 龙平川;统一软件设计工作要坚持“科学、合理、实用”原则[N];检察日报;2010年
4 本报驻华盛顿记者张孟军;骨干跳槽并不可怕[N];科技日报;2002年
5 尹江勇;第二届全省青年创新软件设计大赛揭晓[N];河南日报;2007年
6 本报记者 李扬;别忽视“草根智源”[N];新华日报;2006年
7 记者 韩为卿;郑州举办青少年软件设计大赛[N];中国新闻出版报;2007年
8 刘靓;轻松应对高程软件设计题[N];中国电脑教育报;2003年
9 本报记者 衣晓峰   通讯员 魏 然;钟情软件设计 解决临床难题[N];中国中医药报;2003年
10 吴伟农;黑客闯入微软网络窃取软件设计方案[N];福建邮电报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 常同立;空间对接动力学半物理仿真系统设计及试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 延皓;基于液压六自由度平台的空间对接半物理仿真系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 钟立楠;Adams谱序列在球面稳定同伦群中的应用[D];南开大学;2013年
4 周江红;小流域水土流失综合治理现代化管理模式的研究[D];东北农业大学;2004年
5 宋志安;中型喷浆机器人虚拟样机技术[D];山东科技大学;2005年
6 纪玉杰;机构动作可靠性仿真技术研究[D];东北大学;2006年
7 舒庆;防风固沙草方格铺设机器人设计及动力学分析[D];东北林业大学;2007年
8 罗光坤;Morlet小波变换理论与应用研究及软件实现[D];南京航空航天大学;2007年
9 孙胜利;位移相关减振器动力学建模及对车辆性能影响的研究[D];吉林大学;2008年
10 李武森;小型化高速DSP微光视频图像处理器的研究[D];南京理工大学;2003年
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1 盛以龙;周边式对接机构对接动力学仿真[D];国防科学技术大学;2005年
2 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
3 许立峰;汽车动力总成悬置系统NVH性能优化与试验验证[D];北京林业大学;2009年
4 薛亮;基于CATIA和ADAMS的轿车差速器参数化设计及仿真[D];武汉理工大学;2011年
5 梅奋永;基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性仿真研究[D];合肥工业大学;2005年
6 赵志杰;基于虚拟样机技术的振动机械动态仿真研究[D];西安建筑科技大学;2005年
7 魏宝东;基于ADAMS软件的封闭式组合机构的运动特性分析及参数优化[D];北京化工大学;2005年
8 方飞;麦弗逊前独立悬架汽车的操纵稳定性研究[D];武汉理工大学;2006年
9 韦树宝;基于虚拟样机技术的龙门起重机动力学仿真研究[D];武汉理工大学;2006年
10 舒安;智能桥梁检测车臂架结构及液压系统的研究[D];广东工业大学;2006年
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