MMU推进器布置的冗余设计和分配算法

美国和苏联现有的舱外载人机动装置(Manned Maneuvering Unit,MMU)推进系统设计均采用两套独立系统互为备份的方式,主系统故障后可以启动备用系统,但备用系统故障则无应对方案,因此制约航天员的安全性和舱外活动能力。文章在常规主备份推进模式基础上提出了应急推进模式,备份推进器发生故障后,根据失效发动机组相对位置关系采用不同应急策略,剩余有效推进器通过联合控制的方式保证航天员六自由度控制。经过可行性分析和仿真计算,证明了应急模式下MMU推进能力有一定降低,但能够为航天员返回提供动力,应急推进模式具有可行性。

MMU月面起飞燃耗最省轨迹和推力设计研究

载人机动装置(MMU)携载航天员在月面机动飞行包括上升转弯段、巡飞段、转弯下降段,本文研究上升转弯段燃耗最省轨迹和主发动机推力优化问题.首先采用Pontryagin极小值原理,推导出MMU发动机推力大小和方向的最优函数形式.结果表明,推力大小是开关形式,且最多切换一次,故只需用"开"和"关"持续时间两个参数描述;推力方向角的余切是时间的仿射函数,只需用该函数的斜率和截距两个参数描述.上升转弯段和巡飞段交接,故上升转弯段的末状态受飞行高度、速度大小和方向三个条件约束,这样就将燃耗最省最优控制问题转化为三等式约束下的四参数非线性规划问题,设计自由度仅为一,只需用单自由度搜索即可快速求解.数值仿真验证了本文所提方法的有效性.

基于Simulink和FlightGear软件的机载惯性测量单元仿真

包含动力学和运动学特性的机载IMU数据对于飞行对准等惯性系统算法研究具有重要意义。基于人在回路仿真的思想,设计了一种可包含完整飞机模型,不需要设计特定的自动驾驶仪,来实现任意机动下机载惯性测量单元仿真的方案。给出了惯性测量单元仿真模型,设计了基于Simulink、AeroSim模块集及FlightGear模拟飞行软件的新方案,实现了一个机载惯性测量单元的仿真模型,该模型采用飞行摇杆,由人实现对飞机的控制和机动飞行。仿真结果表明,采用该仿真方案,避免了复杂的自动驾驶仪设计,可以得到机动飞行条件下的机载惯性测量单元仿真数据和导航参数基准数据,方案切实可行。

载人机动装置的姿态与轨迹控制

论述了载人机动装置（MMU）在载人航天中的作用，介绍了MMU控制系统的配置，MMU姿控发动机与轨迹控制发动机的协调控制，MMU的姿态测量以及姿态控制逻辑，分析了MMU姿态控制与轨迹控制的相互影响，最后给出MMU舱外活动的姿态控制以及姿态和轨迹连锁控制的数学仿真结果。

交互式宇航员太空行走仿真系统的研究与开发

以载人机动装置(MMU)的设计与开发为背景,基于PowerWall虚拟现实硬件平台,运用了虚拟现实技术(VR),为带上肢干扰的宇航员舱外太空行走活动的模拟,开发了一个进行预测、训练的虚拟样机仿真实验环境。该交互式仿真系统包括四个模块,即输入模块、MMU控制仿真模块、虚拟场景管理模块和输出模块。文中详细叙述了系统的设计、构成及关键技术。

载人机动装置救援轨迹优化设计

本文研究宇航员携带舱外机动装置 (MMU)进行舱外飞行 ,营救脱离空间站的目标 ,随后返回空间站的Hill制导方法。根据最小燃料指标 ,精度要求和时间约束 ,优化设计MMU出舱营救脱离空间站的宇航员或其它装置的飞行轨迹。求出 17种典型情况下的最小燃料解 ,提出了救援轨迹设计准则。本文分析了MMU交会目标过程中 ,导航和控制误差对Hill制导瞄准点误差的影响 ,提出了用多脉冲Hill制导按标称最优轨迹飞行的设计方案 ,从而既可以实现与目标和空间站的高精度交会 。

利用改进遗传算法优化载人机动装置飞行轨迹

为保障航天员的生命安全,载人机动装置(MMU)必须实现安全飞行。利用改进遗传算法,对载人机动装置执行救援任务的飞行轨迹进行分析研究和优化设计,得到了能够避开障碍物安全返回舱内的救援轨迹,并进行了仿真验证。结果表明,该算法可以实现载人机动装置飞行轨迹安全。

虚拟现实环境下载人机动装置仿真系统

系统地介绍了载人机动装置(MMU,Manned maneuvering unit)的虚拟现实仿真环境,建立了MMU动力学／运动学模型、推力系统模型。根据航天员太空行走的特点,建立了航天员多体模型,利用位姿跟踪设备记录操作者的肢体运动信息,并将该信息正确地映射为虚拟环境下航天员的肢体运动。所得到的运动信息实时参与航天员动力学／运动学计算,更加真实地反映出航天员太空行走过程。从虚拟样机控制系统的快速设计和仿真的目的出发, 建立了虚拟现实环境下MMU的分布式仿真系统。控制系统的设计和仿真在MATLAB/Simulink环境下完成,利用网络通信手段实现控制系统与MMU仿真主程序之间的协同仿真。

国外宇航员舱外机动装置发展综述

综述了“双子星座”和航天飞机等空间飞行器上的宇航员舱外机动装置( MMU) 的发展历程、技术特点及主要技术参数,并对其优缺点进行了分析。

空间舱外机动装置发展综述

介绍了国外几种主要空间舱外机动装置的特点和性能 ,比较分析了系绳、机械、喷气机动等舱外机动装置的特点。认为小型的喷气机动装置 (SAFER)