YH-FI全数字仿真计算机系统的新进展

一、引言YH—FI 全数字仿真计算机自1985年底通过国家级技术鉴定以来,经广大用户的使用,前后解出了几十道题目,规模从十几阶到几十阶,并实现了与模拟机的对接,业已证明,YH—FI 稳定、可靠、快速,对连续动力学系统实时仿真十分有效。但也看出一些不足,主要表现是:1.第一期工程,硬件配置不够齐全。目前只配置了 A/D、D/A 转换,拥有与模拟设备对接的强大功能,但与数字设备对接的有关部件与接口没有配置,尚不能与数字设备对接。     

载人飞船交会对接半物理仿真试验环境研究

航天器交会对接 (Rendezvous and Docking,RVD) 是载人空间飞行中一项十分重要的技术.由于风险、成本、技术难度都很大,必须在地面进行充分的试验,其中最主要的是GNC系统交会对接半物理仿真试验.此试验需要一系列高精度大型设备支持,尤其是模拟追踪飞船和目标航天器轨道运动和姿态运动的9自由度运动模拟器更是规模大、技术复杂、耗资大的设备.本文在深入调查和研究的基础上对交会对接半物理试验设备进行了讨论.     

舰船系统和设备的抗冲击性能动力学仿真

该文对舰船系统和设备的抗冲击性能的重要性进行了论述,首次对舰船系统和设备的抗冲击性能动力学仿真方法进行了分析,对其公式进行了推导,论证了模态的正规化方法与它的无关性。本文所分析的方法适用于舰船所有系统和设备,适用于论证和设计阶段及试验验收时对系统和设备进行抗冲击性能评估和预测。     

智能遥控机器人的应用

美国Lawrence Livemore(LL)联邦实验室的遥控机器人实验室,是一个对机器人控制系统的新概念进行开发和试验的研究单位。目前,该单位正在研究和开发的项目有:计算机视觉、自适应控制、实时软件结构、智能控制、人工神经元网络、模糊逻辑控制器、遥现技术和路径规化及避碰等。该实验室所具有的设备是:一部带有控制器、手爪、力/力矩传感器的六自由度多关节机器人;一个三维CAD工作站,该工作站的软件可对工作环境进行建模以及对机器人进行动力学仿真;一个六自由度的具有力反应的控制球,该球用来向遥控机器人控制器及机器人仿真系统输入控制指令和一套计算机实时操作系统。不久,该实验室还将增加一套三维视觉系统和一部力反馈手控器。本文对目前所进行的开发和研究工作的部分成果做一介绍。     

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.     

高空对接设备视觉校验对接优化过程

高空对接设备受到波动和高温蠕变等因素的影响,存在对接控制难度高、工作量大等问题,传统设备对接过程无法解决对接环的波动特征,得到的对接环外缘和中心的相对位姿存在明显的误差,不能对高空对接设备进行准确的对接操作.提出一种机器视觉辅助的高空对接设备视觉校验对接监控方法,将高空对接设备对接面“环带”当成校验对接分析的特征区域,完成对接环“色彩”、对接环外缘以及中心的校验分析,对对接环图像特征点进行匹配分析,实现高空设备对接环特征的校验和跟踪,分析了机器视觉校验跟踪对接环位姿的算法,采用直线规划方法对对接环外缘和中心的位姿进行调整,实现高空对接设备视觉校验对接的准确监测和调控,提高了高空设备对接的精度.实验结果说明,机器视觉图像处理算法能够精确校验跟踪对接环面,具有较高的校验精度,符合高空飞机对接监测的需求.     

舰船系统的设备的抗冲击性能动力学仿真

该文对舰船系统和设备的抗冲击性能的重要性进行了论述。首次对舰船系统的设备和抗冲击性能动力学仿真方法进行了分析,对其公式进行了推导,论证了模态的正规化方法与它的无关性。本文所分析的方法适用于舰船所有系统的设备,适用于论证和设计阶段及试验验收时对系统和设置进行抗冲击性能评估和预测。     

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...     

空间机器人双臂捕获航天器后姿态管理、辅助对接操作一体化ELM神经网络控制

讨论了空间机器人双臂捕获航天器后姿态管理和辅助对接操作的协调控制问题.首先,利用冲量定理、闭环约束几何及运动学条件获得了捕获操作后闭链混合体系统的动力学方程,并分析了混合体系统受到的冲击效应.其次,针对捕获操作后系统姿态受扰运动镇定及辅助对接操作需求,对闭链混合体系统提出了基于极限学习机(ELM)的自适应神经网络控制方案,极限学习机具有学习速度快、仅需调节网络输出权值等优点,可用于逼近系统的未知动力学模型.该方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,并且不需要精确的系统动力学模型.通过李亚普诺夫方法设计了ELM网络的权值自适应律及鲁棒项,以保证系统的载体姿态受扰运动镇定与对接操作过程的位置及角度的精确控制,并证明了系统的稳定性.为保证各臂协同操作,运用加权最小范数法分配力矩.最后,通过系统数值仿真模拟了碰撞冲击效应及闭链系统的运动过程.所提控制方案可以有效完成载荷、载体运动控制及辅助对接操作.     

基于USB数据采集模块的OPC服务器设计

针对目前USB数据采集设备缺乏通用性驱动的现象,设计了基于USB数据采集模块的OPC数据访问服务器。该服务器采用CONTROX工具包来开发,通过Visual C 6.0环境调用相关的OPC运行库函数建立OPC服务器,同时由数据采集模块提供的API对设备中采集的数据进行读写。该设计方法在朗肯循环蒸汽透平动力系统试验台上得到了验证,并通过WebAccess组态软件连接所建立的OPC服务器,实现对该试验设备的本地和远程监控。     

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.     

ADAMS在深海采矿系统仿真中的应用

该文利用机械动力学分析软件ADAMS建立了深海采矿整体联动系统的计算机仿真分析的参数化模型，仿真分析了整体系统的动力学特性，并与相关的试验结果进行了对比。该课题所进行的深海采矿系统动力学仿真研究为下一步要进行的1000米海试提供了更全面、更精确的系统性能分析评价及优化方案。     

一种GPS载波相位差分相对定位算法

导航定位技术是空间卫星交会对接任务的关键技术;导航定位精度要求达到厘米级,工程实现难度大;为了解决该问题,文章基于卫星交会对接任务需求,提出采用GPS载波相位差分相对定位算法对卫星进行高精度导航定位;该算法利用测量之间的强相关性,通过误差消除获得高测量精度;同时,应用该算法结合星载GPS天线进行了外场试验验证;试验结果表明,GPS载波相位差分相对定位算法精度达到厘米级,可以满足卫星交会对接任务的导航定位测量要求。     

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．     

空间机器人控制系统硬件仿真平台的研究

建立了空间机器人控制系统的硬件仿真平台。研究了空间机器人基于手眼视觉的控制问题,建立了系统关键部件的模拟设备。仿真平台由中央控制器、关节模拟器、手眼模拟器、动力学/运动学仿真计算机和三维动画显示计算机组成。基于该平台,对空间机器人控制特性和仿真过程中的延时环节进行了研究。系统自主捕获仿真试验结果表明,所采用的运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好地完成对实际机器人系统控制过程的模拟测试及系统控制算法的验证。     

基于超二次曲线障碍描述的航天器交会对接地面实验研究

航天器交会对接技术是众多空间任务得以开展的关键性技术,在进行空间在轨飞行任务之前,需开展相应的地面实验研究.首先,基于二维交会对接模型,提出了一种基于势函数法的交会对接控制方法.其次,考虑与类矩形障碍物的避撞约束以及与心形目标航天器的安全对接区域约束,并采用超二次曲线去描述该障碍物外形.然后,基于花岗岩气浮平台搭建了二维交会对接地面实验系统,设计了航天器气浮模拟器以及电磁对接机构,并开展了交会对接地面实验研究.实验结果表明了所搭建实验系统的可行性,同时也验证了所提出交会对接控制方法的有效性.     

大型机电一体化设备电控故障诊断系统设计

设计了某大型机电一体化设备电控故障诊断系统。该故障诊断系统能与该大型机电一体化设备快速对接,通过以太网与故障现场适时通信,并能模拟该大型机电一体化设备各检测部分激励信号。故障诊断程序采用模糊推理机制,能把故障快速定位到单板级。     

基于PXI总线的小卫星扩频应答机模拟器的设计与实现

应用PXI总线、扩频通信、软件无线电等技术,设计并开发了一种小卫星扩频应答机模拟器,可作为真实应答机的替代产品参与卫星初样产品桌面联试、与地面站对接等试验.同时基于PXI总线的灵活架构以及模块化设计思路,可实现快速升级,为新算法提供通用验证平台。采用成熟的地面测试设备以及星上产品与该系统进行联试,验证了该应答机模拟器调制、解调等信号处理功能的正确性和有效性。     

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.