卫星可折展空间碎片防护机构动力学分析

针对传统Whipple防护结构占用空间大、质量较大、防护覆盖面积小,且充气防护结构重复利用性差、可靠性低等缺陷,设计了一种卫星可折展空间碎片防护机构。根据可折展铰链运动规律,结合DH法对防护机构进行展开运动学分析;在此基础上,借助Lagrange动力学方程建立防护机构动力学模型;最后基于ADAMS建立仿真模型,将理论模型计算结果与仿真数值对比结合分析,验证了动力学模型的正确性,并对运动规律进行改进,提高了机构运动效率。

空间弱撞击对接机构传递功率分析

运用螺旋理论对于一种空间弱撞击对接机构进行传递功率分析,通过求解运动螺旋与力螺旋的互易积,来获知系统的传递功率,得出传递功率与空间弱撞击对接机构本身构型参数、对接环当前位姿信息及速度信息直接相关的结论。考虑到在不同尺寸构型、速度信息下的空间弱撞击对接机构的传递功率是不一样的,不能单纯通过传递功率来评价系统的优劣,因此提出瞬时能效功率比的概念,用以评价某一构型下空间弱撞击对接机构的传递效能,结合具体的算例对瞬时能效功率比进行求解,研究内容与结果为新一代的空间对接机构的性能指标参数优化提供了理论基础。

基于干扰观测器的多航天器固定时间姿态协同跟踪控制

针对受扰动下的多航天器系统姿态一致性跟踪问题,提出一种基于干扰观测器与固定时间理论的分布式姿态协同控制策略。多航天器系统在空间中易受太阳光压、重力梯度与地磁力等外部干扰影响而导致控制精度下降,此外航天器内部惯量不确定性带来的影响也不可忽视,因此设计一种基于二阶积分滑模的干扰观测器对复合干扰进行快速精确估计,且该观测器无需任何干扰先验信息。利用观测器获得的估计值,结合领导跟随法,提出一种分布式固定时间姿态协同控制器,实现系统固定时间收敛,收敛时间可通过控制参数进行调节。利用Lyapunov函数证明了系统的固定时间稳定性。仿真与对比试验结果表明,干扰观测器能在较快时间内实现对复合干扰准确估计,协同控制器能在固定时间内实现对期望姿态鲁棒跟踪,与自适应有限时间方法相比,该控制策略精度更高、收敛速度更快和燃油消耗更少。

大型空间充气舱蒙皮结构限制层承压能力研究

以大型空间充气舱蒙皮结构限制层为研究对象,建立充气舱蒙皮在承受内外压差作用载荷下的环向及轴向应力数学模型,利用Von Mises应力来表述充气舱蒙皮的二向应力状态,通过ABAQUS软件仿真分析蒙皮的受力状况并与理论值比较,从而验证理论推导的正确性,为充气舱蒙皮结构限制层各点受力分析提供了有效的理论依据。然后,对充气舱蒙皮进行承压能力分析,为充气舱蒙皮结构限制层的设计提供参考依据。最后,分别建立充气舱蒙皮双层结构限制层的层合板模型及摩擦接触模型,通过对比得出层合板建模更加有效。