空間小型衛(wèi)星對接機構(gòu)及其仿真試驗臺設計技術

目錄
前言
第1章緒論1
1.1空間小型衛(wèi)星自主對接技術發(fā)展的意義1
1.2在軌對接機構(gòu)技術的研究現(xiàn)狀2
1.2.1國外對接機構(gòu)技術研究2
1.2.2國內(nèi)對接機構(gòu)技術研究8
1.3仿真對接試驗臺技術的研究現(xiàn)狀10
1.3.1國外仿真對接試驗臺技術研究10
1.3.2國內(nèi)仿真對接試驗臺技術研究13
1.3.3仿真對接試驗臺的建模與仿真方法研究15
1.4本書主要內(nèi)容17
參考文獻17
第2章新型空間小型衛(wèi)星對接機構(gòu)結(jié)構(gòu)設計與對接過程23
2.1錐-桿定位式對接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計與對接過程23
2.1.1整機結(jié)構(gòu)方案設計23
2.1.2被動對接機構(gòu)結(jié)構(gòu)設計23
2.1.3主動對接機構(gòu)結(jié)構(gòu)設計及對接過程26
2.2拉-收三爪式對接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計與對接過程28
2.2.1整機結(jié)構(gòu)方案設計28
2.2.2主要部件的結(jié)構(gòu)設計29
2.2.3主被動機構(gòu)對接過程34
2.3收-拉三爪式對接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計與對接過程34
2.3.1整機結(jié)構(gòu)方案設計34
2.3.2部分主要部件的結(jié)構(gòu)設計36
2.3.3主被動機構(gòu)對接過程41
2.4三種結(jié)構(gòu)方案比較與優(yōu)選42
參考文獻42
第3章收-拉三爪式對接機構(gòu)對接過程建模與位姿分析44
3.1對接機構(gòu)坐標系建立44
3.2對接機構(gòu)姿態(tài)參數(shù)及姿態(tài)運動學分析45
3.2.1歐拉角法與四元數(shù)法描述45
3.2.2歐拉角和四元數(shù)的轉(zhuǎn)換關系46
3.2.3歐拉運動學方程與四元數(shù)運動學方程建立46
3.3對接機構(gòu)相對位置動力學建模與分析48
3.3.1相對位置動力學建模48
3.3.2在軌對接過程中兩衛(wèi)星空間狀態(tài)描述50
3.4對接機構(gòu)姿態(tài)動力學建模與分析51
參考文獻53
第4章收-拉三爪式對接機構(gòu)對接過程仿真與動力學特性分析55
4.1基于ADAMS軟件的仿真分析55
4.1.1ADAMS軟件簡介55
4.1.2分析方法55
4.2對接機構(gòu)對接過程仿真結(jié)果57
4.2.1仿真工況1(正抓)57
4.2.2仿真工況2(偏抓)65
4.2.3仿真工況3(斜抓)72
4.3對接機構(gòu)對接過程動力學特性分析80
4.3.1對接過程動力學參數(shù)方程80
4.3.2主動機構(gòu)鎖爪運動學方程81
4.3.3被動機構(gòu)運動學方程82
4.3.4對接過程的接觸碰撞分析82
4.3.5鎖爪碰撞力與緩沖動力學分析84
參考文獻86
第5章收-拉三爪式對接機構(gòu)的關鍵部件有限元分析與優(yōu)化設計88
5.1鎖爪靜力學特性分析88
5.1.1鎖爪有限元模型88
5.1.2鎖緊后靜載荷作用分析89
5.2鎖爪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計90
5.2.1模型參數(shù)化與有限元網(wǎng)格劃分90
5.2.2邊界條件設定92
5.2.3優(yōu)化設計結(jié)果分析92
5.2.4鎖爪優(yōu)化模態(tài)分析95
參考文獻97
第6章六自由度仿真試驗臺結(jié)構(gòu)設計與工作原理99
6.1新型立式六自由度仿真試驗臺結(jié)構(gòu)設計與工作原理99
6.1.1整機結(jié)構(gòu)設計與工作原理99
6.1.2吊裝式四自由度運動模擬器結(jié)構(gòu)設計101
6.1.3二自由度運動滑臺結(jié)構(gòu)設計108
6.2新型復合式六自由度仿真試驗臺結(jié)構(gòu)設計與工作原理110
6.2.1整機結(jié)構(gòu)設計與工作原理110
6.2.2主動對接機構(gòu)轉(zhuǎn)換平臺結(jié)構(gòu)設計112
6.2.3被動對接機構(gòu)轉(zhuǎn)換平臺結(jié)構(gòu)設計114
參考文獻116
第7章六自由度仿真試驗臺動力學特性與機構(gòu)穩(wěn)定性分析118
7.1運動模擬器對接試驗過程坐標系與動力學模型建立118
7.1.1運動模擬器坐標系建立118
7.1.2三自由度運動模擬器球關節(jié)摩擦力矩分析119
7.1.3對接機構(gòu)接觸力矩模型建立124
7.1.4被動平臺動力學模型建立126
7.2試驗臺動力學模型的仿真結(jié)果分析128
7.3對接試驗過程中試驗臺位姿誤差分析131
7.3.1位姿誤差來源分析131
7.3.2姿態(tài)角誤差分析和計算132
7.3.3姿態(tài)角誤差的非脆弱魯棒控制策略研究139
7.4復合式對接機構(gòu)工作過程中穩(wěn)定性分析142
7.4.1穩(wěn)定性準則描述143
7.4.2機構(gòu)靜態(tài)下穩(wěn)定性分析143
7.4.3機構(gòu)動態(tài)下穩(wěn)定性分析145
7.4.4Sm與Sne聯(lián)合判定復合式對接試驗臺的穩(wěn)定性148
7.5復合式對接試驗臺關鍵部件的結(jié)構(gòu)可靠性分析149
7.5.1可靠性理論基礎149
7.5.2可靠性分析方法151
7.5.3關鍵部件可靠性分析154
參考文獻162
第8章六自由度仿真試驗臺控制系統(tǒng)方案設計165
8.1控制系統(tǒng)原理與方案設計165
8.1.1控制系統(tǒng)的功能要求165
8.1.2控制系統(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu)166
8.2關鍵硬件電路設計與傳感器選型168
8.2.1光柵尺與PLC接線電路設計168
8.2.2控制系統(tǒng)供電電路設計168
8.2.3傳感器選型170
參考文獻170
第9章對接機構(gòu)及其仿真試驗臺物理樣機試驗172
9.1收-拉三爪式對接機構(gòu)物理樣機測試方法與試驗172
9.1.1對接機構(gòu)物理樣機測試方法172
9.1.2對接機構(gòu)物理樣機試驗結(jié)果與分析175
9.2立式六自由度仿真試驗臺物理樣機測試方法與試驗177
9.2.1立式仿真試驗臺物理樣機測試方法180
9.2.2對接機構(gòu)與仿真試驗臺聯(lián)合試驗結(jié)果與分析183
參考文獻185