系绳拖曳半物理试验装置设计与方案可行性验证

摘要

空间绳系系统需进行地面试验,以验证其理论研究结果的正确性.针对其非线性动力学模型较为复杂、地面难以模拟太空复杂情况而不易开展全物理试验的问题,设计了系绳拖曳地面半物理仿真试验装置.仿真系统中系绳收放与张力控制部分以实物的方式引入仿真回路,拖曳过程中系统动力学部分以数学模型描述并转化为仿真计算模型,与实物部分构建成半物理仿真闭合回路.采用基于模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)的主从位置闭环控制器对张力控制器进行控制,搭建半物理试验装置拖曳过程Simulink仿真模型,对闭合回路实现仿真计算以验证半物理试验装置方案设计的可行性.仿真结果表明:张力控制器满足半物理加载机构对模拟被动星的系绳控制指令要求;半物理试验装置设计方案原理正确,可通过模拟不同工况下动力学模型特性,考核系绳收放装置性能.