空间对接机构动力学仿真分析

以俄罗斯“异体同构”周边内翻式对接机构(APAS89)为研究对象,利用ADAMS建立对接机构的差动式机电缓冲阻尼系统的动力学模型。对差动式机构的动态特性进行仿真,得到系统的等效刚度和阻尼特性．对差动式机电缓冲阻尼系统及其主要部件的动态特性进行仿真研究。可以为对接机构设计提供仿真工具和设计依据。其仿真结果对空间对接机构的设计研究以及空间对接过程动力学建模具有参考作用．     

大型柔性卫星平台的变结构姿态控制

首先利用拉各朗日方程建立了大型柔性卫星的动力学方程，对该动力学方程进行了线性化，并且为了以后设计变结构控制器的需要，设计了状态观测器，然后设计了变结构控制器．在设计过程中，充分考虑了实际工程要求，采用了边界层方法来削弱变结构控制器的抖振，同时考虑了执行机构控制输出受限的情况，采取了利用4个偏置动量轮系统组成三轴零动量飞轮系统对卫星平台进行姿态控制．最后通过数学仿真证明了所设计的控制器的有效性．     

柔性航天器拖拽空间碎片动力学与控制仿真研究

针对地球静止轨道空间碎片清除需求,开展了服务星通过绳索拖拽空间碎片离轨多体动力学与控制仿真研究.分析了在轨拖拽期间系统拓扑构型,采用递推方法推导了考虑地球J2摄动的服务星和空间碎片柔性多体动力学方程组,建立了基于集中参数法的绳索动力学模型,通过约束方程将绳索与服务星和空间碎片相连接,建立了服务星姿态控制力矩方程,最后形成了服务星在轨拖拽空间碎片期间柔性多体系统多体动力学方程.通过悬链线模型与本文采用的集中参数模型的比较验证了本文采用的柔性绳索模型的正确性,然后通过数值仿真分析了与服务星质量接近的空间碎片被拖动期间动力学特性,为这类航天器总体设计及空间碎片清除策略制定提供了参考依据.     

关于柔性航天器动力学模型降阶问题

针对柔性航天器动力学模型的降阶问题,综述了动力学建模中几种常用的模态集,介绍了用于选择系统保留模态的有关准则。通常的模态价值分析和内平衡理论是用于航天器系统模态的选取,而不是直接用于动力学建模时的部件模态或系统结构弹性变形模态的选取,因而存在如何应用上述准则于动力学建模的问题。为此,提出了一个动力学建模时的降阶策略;还提供了一个数值例子,以对采用不同的模态集建模时的结果进行比较,并表明如何采用上述准则于航天器的动力学建模。     

桁架结构拓扑优化的半定规划建模与求解

为克服桁架结构拓扑优化传统模型中优化问题非凸、多重特征值不存在常规梯度等困难,将考虑多种约束的桁架结构拓扑优化问题建模为统一的半定规划(semidefinite programming,SDP)模型.首先给出体积、柔度、基频和全局稳定约束的等价半定形式;然后基于桁架结构刚度和质量矩阵的线性表达式,将考虑体积、柔度和基频的优化问题表述为线性半定规划对偶规划问题的标准形式;最后分别以全局稳定约束和应力约束为例,对非线性半定约束和非线性常规约束进行了近似处理,建立了一般非线性模型的近似半定模型并给出了序列求解算法.线性半定规划模型将传统的非线性非凸模型转化为凸模型,具有良好的数值特性;对非线性约束的处理方法使统一模型既能利用半定约束的良好特性,又能够考虑多种常规约束,有助于提高优化结果的工程实用性.优化算例表明,半定规划模型和算法具有多种约束下桁架优化问题的求解能力,且能够处理包含多重特征值的基频约束和全局稳定约束,证明了所提模型和算法求解桁架结构拓扑优化问题的有效性.     

柔性航天器的模态综合-混合坐标动力学建模

针对由中心体和柔性附件组成的柔性航天器，采用混合坐标法，通过伪坐标形式的拉格朗日方程，建立了全柔性航天器的混合坐标动力学方程。建模中采用模态综合理论的方法，由航天器结构的弹性正则模态和静变形模态组成的模态集表示结构变形，以便更有效的将结构变形的影响引入到航天器的动力学模型中。文中用由盒形中心体和两帆板组成的假想航天器系统为例，以此系统的有限元动力学模型为基准，比较了采用弹性正则模态和静变形模态的模态综合建模和单纯采用弹性正则模态的常规建模时得到的系统特征频率，表明引入了静变形模态以后，所得到的动力学模型能更好反映柔性航天器的动力学特性。     

航天器高精度GPS导航定位技术研究

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位-伪距综合动态定轨技术，解决了GPS载波相位应用中动态解模糊和跳周修复的难题。以此为基础，提出了两个航天器之间的载波相位-伪距综合差分动态相对导航技术。数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。     

差异演化算法应用问题研究

差异演化算法作为一种较新的演化算法，具有全局搜索能力强、控制参数少、算法简单、容易实现等特点．但在具体应用中仍面临着演化模式如何选择及最佳种群大小如何取值等问题。利用典型的五类多变量函数对差异演化算法常用演化模式进行了比较测试研究，给出了演化模式选择建议；在同时考虑种群大小对差异演化算法优化效率及优化结果两方面影响的情况下．利用测试函数对最佳种群大小的取值进行了研究，给出了差异演化算法用于多变量函数优化时种群大小的适用取值范围。     

月球软着陆接近段最优开关制导律设计分析

对月球软着陆接近段的最优开关制导律进行了研究,并对飞行轨迹进行了分析。在接近段近乎垂直下降的基础上,利用最大值原理获得了最优开关制导律,并根据实际飞行情况采用质量不变假设,从而得到了开关切换量的解析形式,利于星上计算和控制。最后,对不同制动力、下降速度和下降角等因素影响下的飞行轨迹进行了仿真分析,得到了一些有意义的结论,同时证明了该制导律的有效性。     

面向控制的变构型航天器柔性耦合动力学建模与仿真

对于带有大型可展开天线的通信卫星,其天线展开期间全星属于典型的变结构、变构型、变参数和变质心系统。该文采用加载模态综合-混合坐标法建立了这类星载天线展开过程各类运动工况的天线和整星两级控制的柔性耦合动力学方程,以及任意构型工况的全星柔性模型,通过典型算例仿真及惯性完备性检验,表明该文研究工作具有工程实用性和有效性。