亚轨道飞行器返回轨道设计研究

返回轨道设计关系着亚轨道飞行器能否安区返回.亚轨道飞行器的返回过程不同于航天飞机的返回过程.针对亚轨道飞行器的返回轨道的特点和要求,将基准返回轨道分成常数倾斜角飞行段和解析表达式飞行段进行设计.在常数倾斜角飞行段,采用常数倾斜角控制;在解析表达式飞行段,采用解析表达式来代替飞行高度速度剖面.已知返回点和末端能量管理入口的高度、速度,在满足飞行约束条件下,设计基准返回轨道,并对求得的基准轨道进行跟踪对比.算例表明,给出的亚轨道飞行器返回轨道设计方法是可行的.     

高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机设计

在研制物理样机之前建立动力学虚拟样机,可以对已有的方案进行论证、对产品进行测试和评估以及全系统的合成仿真,能够有效的缩短研制周期和节约研制经费.详细划分了高超声速巡航飞行器动力学虚拟样机系统的层次结构,建立了样机子系统数学模型,并以此为基础,应用模块化设计思想,在仿真平台上实现了虚拟样机系统及其子系统的样机仿真模型设计.使用现有的高超声速巡航飞行器的总体方案对虚拟样机系统进行了仿真验证,通过对结果的比较分析可以得出,样机系统设计合理,将为高超声速巡航飞行器的研制提供重要技术支持.     

亚轨道飞行器任务中止再入轨迹优化设计

针对亚轨道飞行器上升段由于动力故障任务中止时再入返回的问题,考虑飞行模型简化和故障后的燃料处理方案,通过遗传算法优化设计最优返回轨迹,优化时选取经向飞行航程最远作为性能指标,并采用遗传算法,解决用于再入轨迹优化所涉及的关键问题,并进行仿真。仿真结果表明,方法不但满足飞行器返回过程中加热率、过载、动压约束以及终端状态约束,能够通过飞行航程最远消耗飞行器能量从而安全着陆,而且可以较快地搜索到全局最优解,能够用于亚轨道飞行器故障再入轨迹的优化设计。     

虚拟制造环境下VE型分配泵的研发

介绍了虚拟制造技术及其分类，探讨了以设计为中心的虚拟制造技术在汽车零部件研发中的实践．利用该技术，以柴油发动机VE型分配泵为研究对象，重点分析了传动部件易断裂问题，研究内容涉及产品全生命周期的各个阶段，包括虚拟样机设计、虚拟样机运动学动力学仿真、虚拟装配、有限元分析和零件虚拟加工仿真等，并对研究结果进行了实验验证．结合企业实际，给出了解决方案．     

亚轨道飞行器进场着陆段控制方法研究

研究轨道系统在常用的飞行控制方法的基础上,进一步分析了亚轨道飞行器着陆段飞行的特点,为实现精确着陆,将进场着陆段分为纵向和侧向两个相互独立的运动来分别予以分析,并以内外回路的设计方法给出相应的控制规律,以X-34为模型,制定相应的控制策略,保证着陆时飞行器精确跟踪轨迹线。仿真结果证实方法可以对亚轨道飞行器进场着陆段进行有效的跟踪控制。大量仿真试验表明控制规律对于进场着陆是切实可行的。     

亚轨道飞行器再入段导航制导快速原型设计

为了加快亚轨道飞行器再入段导航制导系统从算法设计到硬件产品的实现过程,采用快速原型技术进行设计.借助基于RTX的快速原型开发平台,利用Matlab/Simulink/RTW将导航制导模型自动生成C代码,对自动生成代码做出相应修改以满足系统实时性要求,再编译链接生成可执行DSP代码,加载到DSP(数字信号处理器),实现了亚轨道飞行器再入段导航制导系统的DSP硬件在回路仿真.该系统的实时仿真结果与Simulink数字仿真结果一致,表明快速原型系统设计的正确性.该方法具有开发周期短、实时性能好等优点.     

基于虚拟样机的无返回力矩钟表机构仿真分析

研究无返回力矩钟表机构计时特性问题,传统的仿真分析大多只考虑擒纵机构的参数对G摆卡子振动特性的影响,而忽略了传动机构对其的影响.为了准确预测钟表机构延期解除保险时间,提出将虚拟样机技术应用于钟表机构计时特性研究中.在UG中建立好三维装配模型,并利用Adams软件平台建立完整的无返回力矩钟表机构虚拟样机,分别对传动机构的理想状态、计及传动轴系变形以及考虑传动轮系接触碰撞三种模型进行了多体动力学仿真.仿真结果更接近实验值,证明虚拟样机模型的正确性,表明传动机构的轮系接触碰撞也同样影响G摆卡子的振动特性,所得结论对擒纵机构零件的设计与强度校核具有重要的参考价值.     

飞行器虚拟样机分布仿真实现

该文介绍了飞行器虚拟样机系统设计环境的基本构成 ,在此基础上 ,建立了分布式虚拟样机网络结构 ,研究了虚拟样机分布仿真模型的构造方法。对基于RTNET实时网络的共享内存中件设计进行了研究 ,并建立了分布中件设计中共享内存的分配和管理机制。对虚拟样机分布仿真策略进行了研究 ,建立了分布仿真运行机制。     

基于ADAMS的ROV采矿车近海底着地虚拟仿真

应用了SolidWorks软件建立起ROV采矿车的三维实体模型,并导入了机械系统动力学分析软件ADAMS中建立虚拟样机,在深海环境下对该虚拟样机近海底着地进行了多体动力学仿真,分析了仿真结果,对ROV采矿车着地作出了预报,为ROV采矿车着地时推进器的控制提供参考方法。     

基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件朱对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。     

虚拟试验在控制系统综合试验设计中的应用

控制系统综合试验是运载火箭控制系统研制过程中重要的地面试验,其作用是对控制系统性能、功能的工程实现的正确性进行检查和确认.基于摄动制导的综合试验设计方式已不能完全满足采用预测闭路制导方式的控制系统功能验证的需要.为此,提出建立对综合试验环境下控制系统工作过程和输出进行一定精度的模拟的计算机仿真系统,称之为虚拟试验系统.探讨了以虚拟试验系统为平台进行综合试验的设计,特别是对闭路导引条件下模拟飞行弹道进行设计的方法,使得模拟飞行总检查方案满足多方面复杂的约束条件,实现对制导、姿态控制功能工程实现正确性的覆盖性的检查.通过实际试验证明设计结果具有较高的可信度.     

The Virtual Prototype Model Simulation on the Steady-state Machine Performance

Articulated tracked vehicles have high mobility and steering performance. The unique structure of articulated tracked vehicles can avoid the subsidence of tracks caused by high traction from instantaneous braking and steering. In order to improve the accuracy of the steady-state steering of the articulated tracked vehicle, the velocity of both sides of the track and the deflection angle of the articulated point need to match better to achieve the purpose of steering accurately and reduce energy consumption and wear of components. In this study, a virtual prototype model of the articulated tracked vehicle is established based on the multi-body dynamic software RecurDyn. The trend of the driving torque and power of each track changes as the velocity difference of two sides of the tracks and the traveling trajectory of the mass center of the front vehicle change in a specific condition are obtained by the experiment. The experimental results are compared and verified with the results obtained from the virtual prototype simulation. The change law of driving power in the steadystate steering process on the horizontal firm ground as changing the velocity difference of two sides of the tracks, the theoretical steering radius, and the ground friction is obtained by the virtual prototype model simulation analysis. The steering inaccuracy and track slip rate are used as indexes in evaluating the steady-state steering performance of the articulated tracked vehicle. The research provides references for the study of steady-state steering performance of articulated tracked vehicles.     

基于ADAMS的车辆传动系统动态特性仿真研究

为进行模型快速修改或更换,实现车辆动力传动系统高效建模仿真,基于可视化的动力学仿真软件ADAMS,应用模块化建模方法,按车辆动力传动系统的物理组成进行模块分解。建立车辆动力传动系统各分模块虚拟样机模型,并组浆成车辆动力传动系统共同工作虚拟样机模型。利用该模型,对某型履带车辆进行换挡动态仿真,并与试验数据比较分析。结果表明,仿真数据与试验结果能较好吻合,该模型能够用来仿真车辆传动系统的动态力学性能,并为后续研究提供支持。     

四足机器人动态步行仿真及步行稳定性分析

为了研究影响四足机器人动态稳定步行的因素,使用ADAMS虚拟样机软件对四足步行机器人动态步行进行运动仿真。文中详细叙述了从机器人的运动轨迹规划、将MATLAB计算数据输入ADAMS,到由ADAMS施加力和约束、建立步行机器人虚拟样机的具体方法和步骤。从理沦及仿真结果两方面对影响机器人稳定步行的因素进行了较全面的分析和验证,如步长、步行周期、起步等。通过虚拟样机实验弥补了由于客观条件限制无法在物理样机上进行的部分实验内容,发现了机器人起步方式对步行稳定性具有明显影响并进行了分析。研究结果及所用的MATLAB-ADAMS联合仿真方法对四足步行机器人的设计研究以及仿真实验工作都具有指导意义。     

基于ADAMS的深海采矿装置升沉补偿系统仿真研究

应用机械系统动力学分析软件ADAMS,建立了深海采矿装置升沉补偿系统的虚拟样机;并根据设计要求对样机进行了仿真检验,结合对仿真结果进行的进一步分析研究。为升沉补偿系统的设计、制造及开采(试验)作业提供了理论依据和主要参数。     

多管火箭发射系统虚实混合动力学建模与仿真

为减小火箭出管后的初始扰动,运用多体动力学虚实混合建模与仿真技术研究多管火箭的出管姿态。对试验数据进行频谱分析,对关键部件进行结构动态特性分析和模态试验,采用虚实混合建模方法,构建多管火箭发射系统的动力学虚拟样机模型。采用柔性连接Bushing模拟发射系统的弹性特性,经过工程计算获得燃气冲击力并以脉冲形式施加到模型中,研究弹管间隙、质量偏心、推力偏心、发射时序和发射时间间隔等因素对火箭出管姿态的影响。研究结果表明：合理的弹管间隙、质量偏心、发射时序和发射时间间隔可以减小火箭出管后的初始扰动。     

车辆平顺性的虚拟现实仿真技术

探讨了基于虚拟现实的车辆平顺性振动仿真原理，利用软件编程的方法实现了汽车在虚拟道路上的行驶运动。汽车行驶时，能够表现车箱(包括驾驶员)的垂向运动、横向运动和俯仰运动，驾驶员的垂向运动、横向运动和俯仰运动，汽车轮胎的旋转运动。其运动规律皆由车辆平顺性动力学分析数据来确定。从而实现了车辆平顺性振动运动在计算机屏幕上的虚拟显示，以图形图像运动来直观的表现车辆的平顺性。     

Robust Attitude Control for Reusable Launch Vehicles Based on Fractional Calculus and Pigeon-inspired Optimization

In this paper, a robust attitude control system based on fractional order sliding mode control and dynamic inversion approach is presented for the reusable launch vehicle (RLV) during the reentry phase. By introducing the fractional order sliding surface to replace the integer order one, we design robust outer loop controller to compensate the error introduced by inner loop controller designed by dynamic inversion approach. To take the uncertainties of aerodynamic parameters into account, stochastic robustness design approach based on the Monte Carlo simulation and Pigeon-inspired optimization is established to increase the robustness of the controller. Some simulation results are given out which indicate the reliability and effectiveness of the attitude control system.      

基于动力学模型的汽车制动稳定性虚拟展示

现有3D引擎的物理模型不能真实反映车辆制动时的运动状态。为此,提出一种汽车制动稳定性虚拟展示系统。建立汽车动力学模型,包括四轮车辆模型和车轮轮胎模型,利用上层仿真软件对动力学模型进行运算和虚拟场景渲染,给出车轮状态和虚拟仪表的展现方法,并基于3D引擎设计虚拟展现系统。实验结果表明,该系统能同时观测整车及车轮的运行状态,实时再现制动过程中车轮抱死、车身横摆侧滑的行为,其动力学模型能够满足虚拟展现对画面渲染的实时性、连续性要求。     

重型车辆虚拟试验平台的构建

虚拟试验是一种先进的计算机仿真技术,在虚拟环境中利用数字化样机代替物理样机,对产品的性能进行试验分析.构建一个虚拟试验平台,可以开发能够进行车辆的调试、检测及性能评估的虚拟环境,对于高效、低成本地进行产品研发起到相当重要的作用.通过分析重型车辆在设计过程中所涉及到的各种试验的类型及特点,提出一种构建虚拟试验平台功能的模式.该模式基本解决虚拟试验平台构建所面临的功能和结构问题.