五自由度对接试验台动力学仿真分析

摘要

空间交会对接技术已成为现今我国载人航天事业发展的关键技术之一。为了保证空间交会对接可靠性和安全性，充分的数学仿真与地面试验的研究必不可少，其中物理的仿真试验技术已经成为研究对接动力学的最佳选择。本文针对我国正在研制的物理仿真试验系统——“五自由度综合试验台系统”进行建模与仿真技术研究。
　　首先，根据国内外文献对空间对接技术和空间对接的动力学仿真技术及仿真研究的现状进行了综述，并详细介绍了用于空间对接综合试验的五自由度台系统的工作原理。
　　其次，基于五自由度综合试验台物理仿真原理，根据Jourdain—Bertrand原理，建立了在对接过程中主被动试验台动力学的数学仿真模型以及对接机构的碰撞力/力矩和缓冲机构的等效数学模型，为整个的对接仿真奠定了基础。
　　最后，针对五自由度综合试验台对接仿真系统在各种工况下的仿真性能和试验台存在安装偏差的情况下进行了数学仿真研究。通过大量的仿真计算，分析了五自由度综合试验台在对接过程的物理仿真与空间六自由度对接仿真的差别，以及综合试验台的安装偏差对物理仿真过程的影响。仿真结果表明，五自由度综合试验台在各种工况下（除Y方向横移偏差外）仿真空间六自由度对接过程是可行的，并且得到了五自由度综合试验台试验台的最大容许安装偏差。
　　本文的仿真结果，为五自由度综合试验台的物理仿真的研制、安装调试及半物理仿真初始对接条件的合理选择提供了参考依据。

目录

五自由度对接试验台动力学仿真分析

DYNAMICS SIMULATION ANALYSIS ON

摘要

Abstract

绪论

课题背景

国内外研究现况及分析

国外空间交会对接技术的发展状况

空间对接仿真技术的研究现状

我国对接动力学仿真情况

空间对接地面综合试验台的原理

本文主要工作

五自由度对接过程动力学模型

接触点的数学模型

接触捕获阶段动力学模型

对接系统坐标系的定义

捕获阶段的动力学方程

捕获阶段的约束处理

校正阶段的动力学方程

本章小结

综合试验台系统仿真与分析

仿真原始参数

仿真及结果分析

仿真算例

结果分析

本章小结

五自由度综合试验台安装偏差分析

误差概念

仿真算例与仿真结果分析

捕获时间的分析

仿真结果分析

本章小结

结论

参考文献

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