空間小型衛(wèi)星對接機(jī)構(gòu)及其仿真試驗(yàn)臺設(shè)計技術(shù)

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(shù)發(fā)展的意義1
1.2在軌對接機(jī)構(gòu)技術(shù)的研究現(xiàn)狀2
1.2.1國外對接機(jī)構(gòu)技術(shù)研究2
1.2.2國內(nèi)對接機(jī)構(gòu)技術(shù)研究8
1.3仿真對接試驗(yàn)臺技術(shù)的研究現(xiàn)狀10
1.3.1國外仿真對接試驗(yàn)臺技術(shù)研究10
1.3.2國內(nèi)仿真對接試驗(yàn)臺技術(shù)研究13
1.3.3仿真對接試驗(yàn)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(xiàn)17
第2章新型空間小型衛(wèi)星對接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計與對接過程23
2.1錐-桿定位式對接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與對接過程23
2.1.1整機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計23
2.1.2被動對接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計23
2.1.3主動對接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計及對接過程26
2.2拉-收三爪式對接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與對接過程28
2.2.1整機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計28
2.2.2主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計29
2.2.3主被動機(jī)構(gòu)對接過程34
2.3收-拉三爪式對接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與對接過程34
2.3.1整機(jī)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計34
2.3.2部分主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計36
2.3.3主被動機(jī)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(xiàn)42
第3章收-拉三爪式對接機(jī)構(gòu)對接過程建模與位姿分析44
3.1對接機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系建立44
3.2對接機(jī)構(gòu)姿態(tài)參數(shù)及姿態(tài)運(yùn)動學(xué)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(guān)系46
3.2.3歐拉運(yùn)動學(xué)方程與四元數(shù)運(yùn)動學(xué)方程建立46
3.3對接機(jī)構(gòu)相對位置動力學(xué)建模與分析48
3.3.1相對位置動力學(xué)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(jī)構(gòu)姿態(tài)動力學(xué)建模與分析51
參考文獻(xiàn)53
第4章收-拉三爪式對接機(jī)構(gòu)對接過程仿真與動力學(xué)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(jī)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(jī)構(gòu)對接過程動力學(xué)特性分析80
4.3.1對接過程動力學(xué)參數(shù)方程80
4.3.2主動機(jī)構(gòu)鎖爪運(yùn)動學(xué)方程81
4.3.3被動機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)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(xué)分析84
參考文獻(xiàn)86
第5章收-拉三爪式對接機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件有限元分析與優(yōu)化設(shè)計88
5.1鎖爪靜力學(xué)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(shè)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(shè)定92
5.2.3優(yōu)化設(shè)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(xiàn)97
第6章六自由度仿真試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理99
6.1新型立式六自由度仿真試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理99
6.1.1整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理99
6.1.2吊裝式四自由度運(yùn)動模擬器結(jié)構(gòu)設(shè)計101
6.1.3二自由度運(yùn)動滑臺結(jié)構(gòu)設(shè)計108
6.2新型復(fù)合式六自由度仿真試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理110
6.2.1整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與工作原理110
6.2.2主動對接機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計112
6.2.3被動對接機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計114
參考文獻(xiàn)116
第7章六自由度仿真試驗(yàn)臺動力學(xué)特性與機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性分析118
7.1運(yùn)動模擬器對接試驗(yàn)過程坐標(biāo)系與動力學(xué)模型建立118
7.1.1運(yùn)動模擬器坐標(biāo)系建立118
7.1.2三自由度運(yùn)動模擬器球關(guān)節(jié)摩擦力矩分析119
7.1.3對接機(jī)構(gòu)接觸力矩模型建立124
7.1.4被動平臺動力學(xué)模型建立126
7.2試驗(yàn)臺動力學(xué)模型的仿真結(jié)果分析128
7.3對接試驗(yàn)過程中試驗(yàn)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(fù)合式對接機(jī)構(gòu)工作過程中穩(wěn)定性分析142
7.4.1穩(wěn)定性準(zhǔn)則描述143
7.4.2機(jī)構(gòu)靜態(tài)下穩(wěn)定性分析143
7.4.3機(jī)構(gòu)動態(tài)下穩(wěn)定性分析145
7.4.4Sm與Sne聯(lián)合判定復(fù)合式對接試驗(yàn)臺的穩(wěn)定性148
7.5復(fù)合式對接試驗(yàn)臺關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)可靠性分析149
7.5.1可靠性理論基礎(chǔ)149
7.5.2可靠性分析方法151
7.5.3關(guān)鍵部件可靠性分析154
參考文獻(xiàn)162
第8章六自由度仿真試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)方案設(shè)計165
8.1控制系統(tǒng)原理與方案設(shè)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(guān)鍵硬件電路設(shè)計與傳感器選型168
8.2.1光柵尺與PLC接線電路設(shè)計168
8.2.2控制系統(tǒng)供電電路設(shè)計168
8.2.3傳感器選型170
參考文獻(xiàn)170
第9章對接機(jī)構(gòu)及其仿真試驗(yàn)臺物理樣機(jī)試驗(yàn)172
9.1收-拉三爪式對接機(jī)構(gòu)物理樣機(jī)測試方法與試驗(yàn)172
9.1.1對接機(jī)構(gòu)物理樣機(jī)測試方法172
9.1.2對接機(jī)構(gòu)物理樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果與分析175
9.2立式六自由度仿真試驗(yàn)臺物理樣機(jī)測試方法與試驗(yàn)177
9.2.1立式仿真試驗(yàn)臺物理樣機(jī)測試方法180
9.2.2對接機(jī)構(gòu)與仿真試驗(yàn)臺聯(lián)合試驗(yàn)結(jié)果與分析183
參考文獻(xiàn)185