行星减速永磁无刷直流电动机可靠性设计及环境试验

以Φ36-J1型行星减速永磁无刷直流电动机组件为例,介绍了星用行星减速永磁无刷直流电动机转子传感器、绕组及减速器结构等方面的可靠性设计。通过热真空等环境试验的验证以及实际飞行考核,表明采取的可靠性措施是有效的。

复合材料柔性细杆的结构设计与试验验证

柔性减速刷消旋是现有的一种针对空间自由翻滚目标的接触式主动消旋技术。针对某型减速刷消旋装置对柔性毛刷工具的基本技术要求,设计了一种碳纤维复合材料柔性细杆,通过开展有限元仿真分析,验证了结构设计方案的合理性。采用卷管成型工艺制备了细杆试样,并随机选取试样进行了试验验证。试验结果表明,24根复合材料柔性细杆的捆扎刚度和单根复合材料柔性细杆的最大弯曲挠度均符合基本设计要求,仿真分析结果与试验结果基本一致,为后续该构件在减速刷消旋装置上的应用研究奠定了基础。

基于机器人柔性毛刷的空间翻滚目标消旋

设计了一种柔性减速刷消旋机构,将其安装于七自由度机械臂的末端,通过与翻滚目标帆板之间的接触碰撞进行消旋。利用绝对节点坐标法推导了柔性减速刷的动力学模型,并对其接触碰撞进行分析。针对自由漂浮空间机器人动力学建模和基座姿态的控制进行了研究,采用基于计算力矩法的滑模控制策略,对末端参数不确定的七自由度机械臂进行控制。滑模控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏等特点,确保了系统的全局鲁棒性和稳定性。有利于节省消旋时间,提高消旋效率。通过PD控制和滑模控制消旋仿真验证,该消旋策略能够成功消除初始旋转速度,消旋程度达90%以上,具有可行性与有效性。

基于柔性毛刷的自旋卫星的消旋动力学分析

随着人类在太空中的不断探索与扩张,太空的失效卫星不断增多.在对失效卫星的抓捕过程中,卫星的翻滚自旋一直是影响抓捕系统稳定的主要问题.针对上述问题,本文提出一种柔性减速刷消旋结构,将其置于七自由度机械臂的末端,形成消旋空间机器人.通过末端柔性减速刷与翻滚目标帆板之间的接触碰撞来耗散翻滚目标的动量,进行自由翻滚目标的角速度消旋.本文基于绝对节点坐标法(ANCF)大变形索梁单元的绳索单元,建立柔性减速刷的连续介质模型.根据Hertz理论,计算柔性减速刷与翻滚目标帆板之间的接触碰撞力.针对不同转速状态下的非合作目标,通过动力学仿真分析柔性减速刷的长度、角度等参数对于消旋效果的影响,并得到了最优的消旋参数.运用此参数进行消旋的仿真验证,结果表明该策略能成功消除初始自旋角速度,具有可行性和有效性.

基于特征模型的失效航天器消旋控制

失效航天器一般有复杂的运动和较大的角速度,采用机械臂直接抓捕目标容易导致非预期碰撞,如果先采用接触式消旋操作降低目标角速度,会大大降低服务卫星抓捕目标的难度。针对空间翻滚非合作目标的接触式消旋控制存在接触动力学模型不确定性的问题,提出了一种基于特征模型的自适应控制方法。首先通过接触式消旋的物理机理分析,建立消旋系统动力学模型;进一步在动力学特性分析基础上构建描述接触碰撞后目标角速度的特征模型,并确定模型参数范围;然后基于该模型设计黄金分割自适应控制律。仿真结果表明,该方法有效克服了消旋过程中接触碰撞模型存在的不确定性,并且消旋速度快且消旋后的残余角速度小。