超大惯量航天器微低重力仿真试验系统设计与实现

航天器微低重力仿真试验是模拟验证太空环境下航天器性能最有效、最经济的方法。由于空间站由多个舱段在轨组装而成,其自身的质量和惯量较大,对微低重力仿真系统的构建带来新的挑战。文中提出一种以大型超平支撑平台为基础、多体式气浮平台为刚性运动基,跨度达20 m的大惯量、低摩擦微低重力试验系统。通过对试验系统的原理介绍、关键指标分析,确定试验系统各部分的设计依据。同时对单轴气浮平台、3自由度气浮平台、桁架结构、地基等进行设计和分析,实物验证此微低重力仿真试验系统满足空间站控制系统验证需求。     

空间对接半物理仿真原型试验系统

为研制用于对接机构地面测试的空间对接半物理仿真系统,建立能够体现其主要功能的原型试验系统。试验系统通过六维力传感器检测对接机构模拟元件的相互作用力和力矩,根据所建立的航天器动力学模型实时解算对接过程中两航天器的相对运动,并由6自由度运动平台模拟被动航天器来实现此相对运动。针对此原型试验系统,提出系统的动力学解算方案并据此构建动力学仿真大回路,着重对大回路仿真系统的稳定性进行分析,得到稳定性条件,讨论运动平台滞后对仿真的影响和解决方法。在此基础上,用所研究系统成功地模拟了航天器对接的全过程,从而为实际空间对接半物理仿真系统提供了必要的设计依据。     

基于Lightning的生产线仿真

采用基于Lightning的虚拟现实技术对生产线进行了模拟仿真。在仿真过程中采用多层模拟方法,根据在线设备的实时信号快速诊断在线设备的行为和工作状态,有效地加快了虚拟设备、工艺及控制的建模,实现了虚拟设备的行为仿真和生产线的控制过程仿真,为生产线工作状态预判及优化生产线设计提供了先进平台。     

一种多姿态模拟运动试验平台研制

多姿态模拟运动平台是一种模拟车载、舰载、机载、船载等运动环境的物理仿真试验设备,通过模拟多种空间的运动姿态,为相关产品提供进行功能及性能测试的试验环境。该运动试验平台采用三个运动单元串联的结构型式,满足系统的控制精度要求,整体结构紧凑,外观美观精巧,维修维护方便。在以ACR9000运动控制器为主的伺服控制系统的精确控制下,满足运动平台模拟多种空间运动姿态的功能及性能指标。     

基于气浮导轨的字航员失重飞行模拟训练平台设计

气浮导轨是借助有一定压力的空气使工作台悬浮,并且不与导轨表面接触的一种导轨形式,工作时的摩擦力几乎为零。本文设计了一种能实现二维运动的气浮式平台,利用这种无摩擦约束可随意飘荡的空中悬浮平台,再通过球轴承把转椅及宇航员悬吊起来,可真实地模拟宇航员在太空中的失重飞行。     

混联四自由度汽车驾驶模拟平台的运动仿真与研究

综合串联机构和并联机构的特点,设计了一种串并联结合的四自由度混联运动平台,并应用于汽车驾驶模拟器。运用Inventor软件建立了三维模型,并导入Adams获得虚拟样机。通过运动仿真验证了平台的可行性,分析了汽车的各种行驶状态,针对不同的行驶状态对平台各个部分进行运动学仿真,验证了平台的功能性,测试了平台对汽车驾驶状态模拟的运动性能。通过动力学仿真分析了平台的动力学性能,为平台结构设计与优化提供了理论依据。     

基于ABQUAS的高加速高精度定位气浮平台有限元分析

通过研究新一代封装设备的工况条件,根据高速高加速高精度的特点,设计一款应用于芯片封装方面由直线电机直接驱动的广义并联气浮定位平台结构,满足新一代的封装设备对定位平台的要求,同时为下一代封装设备的设计提供思路和方法,为相关研究工作的深入奠定了基础。通过有限元分析软件ABAQUS对定位平台进行静力学分析,分析和验证了平台结构的强度,同时对定位平台进行动力学分析,满足运动部件高刚度和质量最小化的要求。     

偏心驱动下气浮支承精密运动平台的稳定性和精度分析

为了降低偏心驱动对气浮支承精密运动平台的精度和稳定性的影响,建立了偏心驱动下运动平台的理论分析模型.采用无量纲的偏心率表征驱动力位置和检测位置的偏心,分析了偏心率对系统稳定性和精度的影响规律.根据实际精度和稳定性指标要求,提出了偏心率设计准则,即在设计精度决定的控制带宽下,保证合理的稳定性裕度,偏航和俯仰方向偏心率的控制范围.所提方法已用于气浮支承精密运动平台的设计,试验结果表明运动平台的位置跟踪误差在设计要求内.     

基于模型预测的动力定位控制系统体系结构及仿真

以“981”深海半潜式钻井平台为研究对象,根据国际海事组织和各大船级社对动力定位系统的安全规范要求,进行了DP-3级动力定位控制系统的总体方案设计.首先详细阐述了动力定位控制系统的硬件组成和结构及软件功能和层次,然后给出了平台的低频运动方程及基于模型预测的控制算法和控制器的具体设计方案及参数设置方法.最后建立了半实物仿真系统,进行了平台的作业工况和待机工况的动态模拟,通过仿真实验调试和验证了系统的硬件设备和软件方法.     

空间操作的地面模拟方法——水浮法

介绍一种设备少、控制简单的在地面进行空间操作过程模拟的演示方法--水浮法.设计水中的悬浮模型,使其浮力恰好抵消重力,并使其具备6自由度运动,用此模型来进行空间机器人抓取浮游目标的功能验证试验.分析流场中运动时流体对试验模型的静力学和动力学作用.提出如何进行质量体积配置以实现随遇平衡状态的问题,研究模型的最佳形状,提出如何解决附加质量问题,使得试验的相似比为1:1.理论研究和试验结果表明,在水中可以进行失重环境下的空间操作试验,条件简单,结果相似程度高,具有重要的应用价值.     

基于PLC控制的管路接头自动对接夹持器设计

为了提高现代空调制造企业中管路快速接头对接的自动化程度,实现机器换人的过程,分析管路快速接头的机械结构和工作原理,采用仿人手操作的对接方法,设计出一种基于PLC控制的五自由度气动夹持器。在分析气动夹持器的工作原理和控制要求的基础上,设计了对应夹持器的气压传动系统。介绍了三菱FX3U-40MT PLC与外部各元器件的连接,以及对PLC电气控制系统程序进行设计。在FluidSIM虚拟仿真实验平台上进行了电气控制下的气压回路仿真实验,验证了夹持器可以按照预定的动作实现管路快速接头的对接。     

大型雷达天线六自由度自动对接平台设计

米波雷达具有天线口径大、质量重、需分离运输的特点,目前天线的拼装大多采用人工或吊车辅助的方式,耗时长且存在不安全因素。为解决米波雷达天线的快速拼装难题,本文介绍了一种用于大型机动型雷达天线的六自由度自动对接平台,对其工作原理、组合机构、液压系统、控制系统等的设计进行了详细的论述。该平台已用于某型雷达天线,实现了天线的自动对接拼装,提高了雷达的机动性。该平台技术可为其他大型机动雷达提供设计参考。     

田湾核电站数字化仪控TXP系统多功能平台的研制

田湾核电站是国内首个数字化仪控系统的核电站,为提高田湾核电站数字化仪控系统设备的可用率,对田湾核电站数字化仪控系统管理人员进行技能培训,田湾核电站开发一套正常仪控系统多功能测试、诊断和培训平台,该平台由田湾核电站自主完成,是国内首个全数字化仪控系统的功能仿真平台,本文主要对该平台的结构设计及功能进行简要的介绍。     

船舶三自由度运动试验平台控制系统设计与仿真

对船舶三自由度运动试验平台液压伺服控制系统进行了设计。引入PID控制对液压伺服控制系统进行校正和补偿。并且应用AMESim软件对液压伺服控制系统进行建模和仿真,仿真结果满足控制精度和使用要求。为三自由度模拟试验平台的设计和改进提供了一个参考。     

Design of an Automatic Autonomous Mini Prone-cone Microsatellite Docking Mechanism

The capability of docking, refueling, repairing, and updating microsatellites using automatic autonomous vehicles will be of significance critical value for design and operation of several space systems in the near feature. Automatic docking capability was successfully tested by many institutions such as National Space Development Agency in Japan, European Space Agency, National Aeronautics and Space Administration in USA, etc. However, there is still much more space for improvement of degree of automation during the process of docking with large deviations of the initial attitude. A novel automatic autonomous probe-cone docking mechanism used for microsatellite docking is proposed. This docking mechanism is designed according to the design indices such as miniaturization, degree of automation and automatic capture capability within large deviation of the initial attitude. On the basis of the virtual work principle, the dynamics modeling of the docking process is presented. The position of the contact point is then analyzed. Comprehensive system level simulation is conducted in the 13 kinds of typical operating conditions with the initial deviations. Capture performance is analyzed. The simulation results show that the docking mechanism can be smoothly captured within 2 s in all cases of large attitude deviation between the active and passive spacecrafts. A virtual prototype model of the docking mechanism is established through ADAMS for further verifying the correctness of the buffer parameter model and the autonomous docking capability. A laboratory platform is designed for on-the-ground experimental validation of the property of mini probe-cone docking mechanism. Repeated docking tests prove the proposed design of the mini probe-cone docking mechanism system for its high reliability, and automatic capture capability within large attitude range. The kinetic model of the docking capture process and the mechanism structure could provide some References for similar mechanism design of in-orbit spacecraft.     

四轮独立驱动EV侧向稳定性H∞鲁棒容错控制

为解决参数不确定性四轮独立驱动电动汽车发生执行器及传感器故障时车辆侧向稳定性控制问题,提出一种H_∞鲁棒容错控制方法。运用故障矩阵函数引入车辆连续性故障,建立了考虑执行器及传感器故障的二自由度车辆参数不确定性动力学模型。运用线性矩阵不等式求解方法设计车辆侧向稳定性H_∞鲁棒容错控制器,保证车辆动力学系统渐近稳定性及抗干扰能力,实现控制系统H_∞鲁棒性能满足给定的干扰衰减指标。搭建CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验平台,验证控制器的有效性。仿真实验表明,所设计H_∞鲁棒容错控制器能有效提升了车辆的侧向稳定性及安全性,对车辆故障具有良好的容错控制能力。     

基于VC++和S7-200的水下对接控制系统

分析了水下对接系统的原理和结构,阐述了对接系统的控制方法和通信方法,给出了控制过程中所涉及的通信方案。整个对接系统由水下机械手部分及对接台部分组成,并由对接操作杆完成对接作业。在Windows环境下,基于VC + + 6. 0实现了上位机与对接操作杆的串行口通信,基于S7-200 PLC自由口通信模式实现了上位机与PLC的通信,从而可以通过对接操作杆对机械手和对接台进行实时控制,给出了通讯协议和软件设计方法。系统的控制方法简单易行,人机互动灵活,稳定性好,实时性强,能快速方便的实现水下对接。     

基于ZigBee的光伏路灯网络运营系统

为了实现在光伏路灯运营系统中对各终端设备的遥测、遥信与遥控技术要求,将基于ZigBee技术的新能源(光伏)路灯网络运营系统应用到实际新能源道路照明案例中。该方案通过使用Jennic公司的JN513x系列ZigBee无线通讯微控制器搭建了硬件平台,利用Modbus协议管理各个光伏路灯设备。各无线模块与汇聚终端间通过ZigBee无线网络完成了数据交换。汇聚终端再通过GPRS网络完成了与监控中心的数据交换。最终实现了由监控中心对所有设备的遥测、遥信和遥控系统管理要求。研究结果表明,该方案的硬、软件系统已应用于湖南省新能源道路照明项目,控制效果良好。     

车载光电设备主动隔振平台支撑结构设计及模糊PID控制

光电跟瞄设备在车载平台上将会受到多自由度的复合振动,系统视轴的成像质量将受到很大的影响,严重时设备零部件的配合间隙将会松动甚至零部件损坏。针对某型光电跟瞄设备设计了二级主动隔振支撑平台及主动控制算法。隔振平台采用重心支撑方式,以较大程度地减小对视轴影响较大的耦合角振动,同时在安装架上设计了大阻尼的防冲橡胶垫,与两级减振装置共同作用起到保护和稳定设备的作用。针对角振动问题,以设备平台各支撑点及重心的位移及速度作为反馈信号,采用模糊PID控制算法,设计了隔振平台的控制方案并进行了控制程序的编写。在ADAMS中建立了系统的虚拟样机,对机械系统和控制系统进行了联合仿真。仿真结果表明,二级主动隔振平台在一定的路况下具有较好的隔振防冲性能,能够起到保护设备及稳定视轴的作用。     

一种混联精密装校平台的设计与分析

在分析LRU模块装校要求的基础上,提出了一种可实现6自由度调整的精密装校平台,研究了该平台调平机构和对接机构的自由度和运动类型,应用矢量法推导了各机构位置的正逆解,并将该解算式作为精密装校平台运动控制的核心算法,实现了样机的调平和对接两大主要功能,利用该功能实施了对LRU模块的自动化装校,证明了该精密装校平台可实现设计要求.