空间交会对接过程的动力学模型与仿真

在空间交会对接过程中．从首次接触碰撞到完成捕获与捕获后的缓冲校正这两个阶段是对接动力学研究的重点。建立动力学模型进行仿真是研究的一个有效途径．以有内导向办异体同构周边式对接机构为研究对象．从机构的物理模型出发建立了对接捕获阶段与缓冲校正阶段的动力学模型。在动力学仿真软件DADS的接口上开发相应的用户模块．完成交会对接过程的动力学仿真．     

空间对接仿真试验台对接机构测控系统设计

为实现空间两飞行器的交会对接,需要对空间交会对接过程进行仿真调试。为此,构建空间对接半实物仿真试验台,克服无实物仿真环境的局限性,再现2个空间飞行器的交会对接过程。提出对接机构测控系统设计方案,描述其软件结构和控制流程,建立对接机构测控模型,通过RT-LAB实时仿真平台将模型下载到测控计算机上运行,实现对接机构传感器信号的采集和运动控制。试验结果表明,该系统模型能够模拟飞行器的交会对接过程,具有较好的实时性,系统运行稳定、可靠。     

自主在轨服务航天器空间对接过程建模与仿真

发展在轨服务技术是延长航天器的使用寿命,提升航天器的整体性能的一种有效手段.对采用了一种新型对接机构的两颗自主在轨服务航天器的空间对接过程,进行了运动学和动力学建模,并利用多体动力学仿真软件ADAMS建立控制系统的方法,进行了三组具有不同初始条件及控制作用的对比仿真分析,结果证明对接机构性能良好,在一般初始条件下均可实现可靠对接.另外,还结合仿真结果给出了部分改进设计,为对接机构的进一步完善提供了参考.     

空间停靠动力学和位置保持运动轨迹稳定性

本文首先推导和研究两个飞行器的在近距离的动力学方程，其次讨论空间保持点的动力学特性和运动轨迹稳定的必要条件，最后分析动力学模型和轨道摄动对保持点运动轨迹的影响，并表给了空间停靠动力学的某些研究结论，设计在逼近段交会对接控制系统可参考这些结论。     

具有悬挂系统的轮腿式机器人设计与分析

设计了一种具有独立悬挂系统和足端缓冲机构的六足轮腿式机器人.该机器人结合了轮式机器人和腿式机器人的优点,同时将汽车的独立悬挂系统的设计思想应用在机器人上,降低了不平整地面对机器人的冲击,并减轻了由此引起的振动,保证了机器人在不同的复杂环境下机身内部环境的稳定.本文对该机器人的机构与结构进行阐述,建立了其运动学模型以及其悬挂系统机构和足端缓冲机构的单自由度振动模型,并对其缓冲机理进行分析对比.通过ADAMS仿真软件在不同地形环境下对其进行动力学仿真分析,验证了在机器人的运动过程中,与足端缓冲机构相比,悬挂系统的缓冲减震效果受地形影响较小,且悬挂系统和足端缓冲机构相结合会比单一缓冲机构具有更好的缓冲减震作用.     

空间电磁对接的非线性控制

空间电磁对接技术能避免诸如推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等现有基于推力器对接所固有的不足,对接装置具有较高性价比,在小卫星领域具有广阔应用前景．空间电磁对接控制具有强非线性特性,论文综合采用反馈线性化理论及PD控制方法对该控制问题进行研究．首先基于反馈线性化理论线性化控制模型,根据空间电磁对接任务特性分析其适用性;基于线性化模型,将空间电磁对接路径跟踪问题转换为跟踪误差渐近稳定问题,采用基于扩展卡尔曼滤波的PD控制方法设计控制律;最后本文做了仿真分析,其中考虑了电磁力模型误差和地球非球形J2项的影响．理论研究与仿真分析表明：该控制方法能有效解决空间电磁对接控制的强非线性问题,对外界干扰、模型误差具有较好鲁棒性．     

空间对接综合实验台Stewart运动平台轨迹规划的研究策略

介绍空间对接技术和Stewart运动平台的概念,说明目前研究空间对接仿真技术对我国具有重大意义,探讨国内外空间对接系统运动学动力学建模、半物理仿真和路径规划的研究现状,更进一步深入分析了对接综合实验台stewart平台的轨迹规划研究策略和途径.     

运载火箭推进剂加注自动对接与脱离机器人本体设计

为提高火箭发射中燃料加注系统的可靠性和安全性,设计了一种用于火箭推进剂加注时自动对接和脱 离的机器人本体结构．应用ADAMS 对其进行了运动学和动力学仿真分析,得到了在给定输入下加泄连接器的仿真 输出曲线．通过分析验证了机构设计的合理性和实用性．     

爪型航天器对接机构容差性能分析

在航天器对接结构优化设计问题的研究中,航天器对接机构对在轨服务有重要作用,爪型航天器对接机构是新型对接机构.新型对接机构对对接任务的初始位姿偏差的容差性能需要进行研究,对接机构的性能将直接决定对接任务的成败.针对爪型对接机构的容差性能这一问题,利用三维造型软件Pro/E和机械系统动力学仿真分析软件Adams建立了爪型航天器对接机构虚拟样机模型,通过改变单参数变量方法进行对接过程仿真,对仿真结果进行对比分析,可为爪型对接机构的设计、对接初始条件确定和控制策略的制定提供参考.     

周边式对接机构非设计接触模式的确定

接触点判断是飞行器对接动力学仿真的关键问题之一。当两飞行器初始位置、姿态、速度以及角速度偏差较大时，空间对接机构将可能发生导致对接失败的非设计模式首次接触，文中首次对此提出3类接触模式：导向瓣边缘与顶部圆弧接触，顶部圆弧与顶部圆弧接触，顶部圆弧与底部圆环接触。并根据Z-缓冲算法原理给出了非设计接触模式的判断准则以及数学表达式。针对顶部圆弧对应圆心角较小的特点，采用两条线段来逼近顶部圆弧使后2类接触判断得到简化。最后编制了仿真程序，给出了多组算例，算例结果验证了算法的有效性和正确性。     

用6-RUS型并联机构实现海上补给自动对接的关键技术

提出了用6-RUS型并联机构来实时调整对接喇叭口的位姿状态以实现海上补给中的自动对接.首先,对该机构支链的相对位置关系及约束进行了讨论,建立了该机构的逆运动学模型;其次,对该机构支链的受力情况进行了理论分析,基于凯恩方程建立了该机构的逆动力学模型;最后,对该机构在运动过程中电机输出转角及输出扭矩进行了数值仿真.仿真结果...     

羟基化树状大分子与布洛芬相互作用的分子模拟研究

采用分子对接和分子动力学(MD)的模拟方法研究了第四代羟基为末端基团的树状大分子(PAMAM-G4-OH)与布洛芬的相互作用机理并对形成的复合物稳定性进行研究,结果发现:布洛芬插入PAMAM-G4-OH树状大分子空穴,羧基基团靠近核心;对接过程中分子间的范德华力和分子间的氢键贡献很大;将复合物体系进行2000 ps的MD模拟,发现前1000 ps体系的势能、总能量和RMSD值持续下降趋于平衡,最后分别在-1639 kcal/mol～-1701 kcal/mol,-457.009 kcal/mol～-475.809 kcal/mol,0.487A～0.607A范围内波动:复合物的结构起先较松散,经过2000 ps的模拟后逐渐紧凑。结论:树状大分子(PAMAM-G4-OH)与布洛芬主要作用力主为静电力,该静电力主要由布洛芬的羧基去质子化后形成的负电离子和树状大分子内部碱性的叔胺离子产生的;经过2000 ps的分子动力学模拟后,该体系达到了稳定状态。     

分子动力学模拟的柔性对接

分子自动对接技术在过去二十年里取得很大发展和成功,但是仍然面对如何处理分子柔性这样一个难题。这篇综述概要介绍分子柔性对接技术的进展并重点介绍分子动力学模拟技术。     

一种新的自组装模块化群体机器人——对接机构设计与自组装控制

基于新型自组装模块化群体机器人Sambot,研究并实现了多个机器人之间的自主对接与自组装控制．首先, 提出了一种由对接卡扣与对接卡槽组成的新型对接机构,它可以使多个Sambot在一定对接偏差范围内,从前、后、 左、右4个方向同时进行对接;其次,采用基于行为的控制方法,仅依赖机器人自身红外传感器的局部感知和通信能力, 实现了对接机器人寻找目标、导航和自主对接等自组装行为;最后,成功完成了两个Sambot的自主对接与自组装控制实验． 实验结果表明,本文提出的自组装控制方法可以直接扩展到多个Sambot的情形,来构建任意构型的集合体机器人．     

抓持式对接机构的设计及分析

针对多机器人崎岖地形刚性对接问题,提出了“相互独立! 不完全约束! 完全约束”的顺次对接方 式,并设计了一种抓持式对接机构．该机构能够实现俯仰、偏摆两个自由度方向的姿态调整,并利用凸轮槽形控制 机械手的张合,具备抓持物体、多机器人刚性对接、分工协作等多种作业功能．对该机构进行了运动学分析,给出 了其运动学正解、逆解和工作空间模型．在此基础上研制JL-2 型自重构模块化移动机器人样机,并对抓持式对接机 构性能进行了实验验证．实验证明该机构具有较强的纠偏能力和较宽的抓持范围,可以完成多个机器人之间的相互 对接、协作等多种任务．     

基于容错机制的精细药物分子对接网格

针对药物分子对接的搜索空间大、耗费时间长、对计算环境要求高等问题,给出一种将网格技术应用于药物分子对接的方案。基于遗传算法多种群竞争机制的对接演化模型GasDock,以信息熵控制空间的收缩,增强进化的目的性,提高对接效率。提出局部类树型结构及结点失效的容错机制,提高了精细药物分子对接任务的效率及容错性。测试结果证明了精细药物分子对接与网格技术相结合的合理性和有效性。     

Inverse docking method for new proteins targets identification: A parallel approach

Molecular docking is a widely used computational technique that allows studying structure-based interactions complexes between biological objects at the molecular scale. The purpose of the current work is to develop a set of tools that allows performing inverse docking, i.e., to test at a large scale a chemical ligand on a large dataset of proteins, which has several applications on the field of drug research. We developed different strategies to parallelize/distribute the docking procedure, as a way to efficiently exploit the computational performance of multi-core and multi-machine (cluster) environments. The experiments conducted to compare these different strategies encourage the search for decomposing strategies since it improves the execution of inverse docking.     

Investigating detailed interactions between novel PAR1 antagonist F16357 and the receptor using docking and molecular dynamic simulations

Currently, Vorapaxar is the only recently FDA-approved antiplatelet drug targeting Protease-activated receptor 1 (PAR1). However, a novel antagonist, F16357, has been shown to prevent painful bladder syndrome, also known as interstitial cystitis (IC). Unfortunately, there is no high resolution structure of the F16357-receptor complex, hindering its optimization as a therapeutic agent. In this study, we used docking and molecular dynamic (MD) simulations to investigate the detailed interactions between F16357 and PAR1 at a molecular level. The recently solved crystal structure of human PAR1 complexed with Vorapaxar was used in our docking of F16357 into the binding pocket of the receptor. To enhance binding pose selection, F16357 was docked first without constraints and then with a positional constraint to invert its orientation to become similar to that of Vorapaxar. The three systems, with crystal Vorapaxar, F16357 and an inverted F16357, were subjected to 3.0 μs MD simulations. The MM-GBSA binding energy analysis showed that F16357 binds more strongly in a pose obtained from an unrestrained docking than in the inverted pose from a restrained docking; and Vorapaxar binds more strongly than F17357. This ordering is consistent with the experimental pIC₅₀ values. Our structural data showed subtle changes in the binding pose between Vorapaxar and F16357. Transmembrane helices 1, 2, 5, and 7 were most significantly affected; most notably a large kink at F279^5.47 in TM helix 5 of the Vorapaxar complex was completely absent in the F16357 complex. The results of this study facilitate the future development of other therapeutic PAR1 antagonists.     

Binding mechanism of CDK5 with roscovitine derivatives based on molecular dynamics simulations and MM/PBSA methods

Roscovitine derivatives are potent inhibitors of cyclin-dependent kinase 5 (CDK5), but they exhibit different activities, which has not been understood clearly up to now. On the other hand, the task of drug design is difficult because of the fuzzy binding mechanism. In this context, the methods of molecular docking, molecular dynamics (MD) simulation, and binding free energy analysis are applied to investigate and reveal the detailed binding mechanism of four roscovitine derivatives with CDK5. The electrostatic and van der Waals interactions of the four inhibitors with CDK5 are analyzed and discussed. The calculated binding free energies in terms of MM-PBSA method are consistent with experimental ranking of inhibitor effectiveness for the four inhibitors. The hydrogen bonds of the inhibitors with Cys83 and Lys33 can stabilize the inhibitors in binding sites. The van der Waals interactions, especially the pivotal contacts with Ile10 and Leu133 have larger contributions to the binding free energy and play critical roles in distinguishing the variant bioactivity of four inhibitors. In terms of binding mechanism of the four inhibitors with CDK5 and energy contribution of fragments of each inhibitor, two new CDK5 inhibitors are designed and have stronger inhibitory potency.