基于状态空间模型的航天器装配角偏误差研究

装配过程的误差建模是分析装配误差的重要手段之一。通过分析影响航天器装配结果的尺寸和形位误差、装夹定位误差,将其装配的偏差源分为夹具装夹误差和舱段制造误差两类。并将不同形式的误差通过虚拟夹具的概念进行了统一的表达,进而基于误差流理论针对航天器舱段建立其误差传播的状态空间模型,求出了该过程的状态空间表达式,应用该模型对装配过程中的角偏误差进行了分析。将分析得到的结果同蒙特卡洛仿真的结果进行了比较,两种方法的相对误差小于3%,说明了该方法的可行性。该方法的优势在于它不仅可以分析复杂装配过程,还可以对各工位的装配效果进行观测,从而进行向后分析。     

遥操作交会对接系统研究

遥操作交会对接是指操作人员在远端通过遥操作方式控制追踪航天器进行交会对接,主要用于无人航天器自动交会对接系统故障条件下平移靠拢段的交会对接控制.简要介绍了遥操作交会对接的基本概念及其国内外研究现状;结合我国载人航天工程的基本特点,设计了适用于我国未来空间站任务的遥操作交会对接系统;根据设计的系统方案,设计和开发了相应的遥操作交会对接仿真系统,并进行了部分仿真分析和遥操作交会对接试验,初步验证了设计方案的可行性.     

自导深弹导引弹道设计与仿真

针对自导深弹自导系统设计过程中,面临的简化目标探测系统和弹体姿态控制系统的要求,设计采用自动调整提前角导引算法作为自导策略;操极限舵,采用直接由导引算法得出舵角值的弹体姿态控制方法.给出了纵平面内深弹运动学模型、目标运动学模型、深弹与目标相对运动模型的数学描述,并在Matlab/Simulink 环境下完成了以上三个模型的实现和子模块封装, 编制了描述深弹整个自导过程的Simulink模块化程序;给出了自导深弹自动调整提前角导引方法的实现原理,并基于Simulink/StateFlow工具箱建立了该导引算法的图形化程序进行了仿真研究,验证了导引方法的有效性.     

光电稳定机构指向误差建模与敏感度分析

光电稳定机构在武器装备的侦察、瞄准设备中应用广泛,其光轴指向误差直接影响着目标探测、识别的准确性.在加工和装配过程中难以避免的机构几何误差是指向误差的重要来源.基于多体系统运动学理论的误差建模方法,以两轴式稳定机构为例,建立了基于几何误差的指向误差模型.并通过误差模型的概率分析和误差敏感度的构建,比较了各项几何误差的影响程度.此方法既可在设计阶段用于指向误差的评估和几何误差的分配,也可在调试阶段用于几何误差标定.     

机器视觉的火箭连接器自动对接检测技术研究

针对运载火箭加注时连接器与加注活门自动对接随动过程进行研究,提出了基于动态方位检测对准技术的偏差测量系统。本方案首先测得连接器与加注活门的位置偏差值,将其定义为系统初值,采用光学摄像机获取合作靶标的图像,通过识别图像中靶标图像的方向及标志物的大小,快速提取靶标在相机平面的二维位姿,同时辅以激光测距传感器精确获取靶标与相机的距离信息。通过本测量方案即可实时获得当前时刻连接器与加注活门的偏差值。将其应用到自动对接系统中,结果表明,本方法满足火箭自动对接位移精度1 mm的技术要求。     

复合材料结构导弹振动特性分析及模型修正

建立了某型导弹全结构有限元计算模型,其中包含复合材料舱段,在其上分布多处孔洞。基于地面模态实验数据对该有限元模型进行了优化,给出了该复合材料结构建模及模型修正方法,得到了较为合理的优化结果,结构各阶固有频率误差均满足工程要求。给出的优化后导弹结构振动特性分析结果将对工程实际有一定的指导意义。     

多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型

提出了一种适用任意结构多轴数控机床的新通用运动学综合空间误差模型。该模型包含了由于制造、安装、运动控制不精确和刀具、床身、工件热变形以及其它因素引起的初始位置误差与运动误差 ,反应了机床误差的实际变化规律 ,对机床工作区误差适时全补偿特别有效。为了发展该新型误差模型 ,运用了多体系统运动学理论和齐次变换矩阵。最后 ,利用所述建模理论和方法 ,给出了 3轴立式数控机床的空间误差模型表达式 ,并分析了其 36种误差成分的变化规律     

导弹飞行轨迹运动参数的稳健回归

对导弹飞行轨迹分析中的运动学方程参数求解拟合问题进行了研究,给出了运动学参数的数值计算方法,对参数拟合误差进行了分析.采用了基于B样条函数基的参数稳健回归拟合方法,有效降低了测量异常值对计算结果的影响,提高了拟合精度.试验结果表明:该方法能很好地解决导弹运动参数的曲线拟合与误差分析问题.     

某自动补弹系统翻转机构的优化设计

根据自动补弹系统中翻转机构的功能和设计要求,设计了一种新型的翻转机构,使用ADAMS软件对其进行优化设计,得到相应的曲线和较为理想的结果参数。结果表明通过对翻转机构的优化设计,为自动补弹系统翻转机构的改进设计起到指导作用,该方法对自动补弹系统中其他机构的优化分析也具有一定参考价值。     

空中目标运动参数实时测量系统

为了实现对飞机等远距离空中目标运动参数的实时测量,设计了目标自动跟踪测量系统,并对该系统的硬、软件组成及关键技术进行了研究。组建验证样机,进行软件框架设计及功能模块分析,通过实测实验详细测试了系统的工作性能。静态验证实验结果表明:测距结果稳定在1mm以内,方位测量结果稳定在5″以内。动态验证实验结果表明:对运动目标的实时测距误差为2mm,实时测距频率为5Hz;方位测量误差为0.05°,姿态测量误差维持在0.2°以内,方位和姿态实时测量频率均为20Hz。因此,系统满足空中目标运动参数稳定可靠、高精度的自动实时测量需求。     

采用终端滑模控制实现交会对接逼近段姿态跟踪

针对交会对接逼近段追踪器的姿态控制问题,采用反馈线性化理论推导了非线性姿态动力学方程的相变量模型.基于导出的姿控模型,引入模型误差和随机噪声,结合终端滑模控制理论,给出了能够在有限时间内完成姿态跟踪,并使状态跟踪误差收敛的控制律的设计方法.对具有扰动项的系统,仿真结果仍能满足交会任务对时间的要求,且姿态角跟踪误差趋于0,说明控制律对相变量系统的姿态跟踪控制具有较好的鲁棒性.     

扩展状态UKF和水下地形匹配的捷联系统误差估计方法

捷联系统进入匹配区时导航一定时间后已积累了一定的误差,采用适当的信息融合策略对误差进行估计并补偿可提高后续航行精度;通过建立水下地形匹配辅助导航系统非线性误差模型,以地形匹配和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,基于扩展状态UKF算法设计了误差估计滤波器,仿真研究了其估计效果,并与非扩展状态UKF算法进行了对比研究.仿真结果表明:所提出的方法可行,而且基于扩展状态UKF的误差估计方法相比非扩展状态UKF方法具有更好的估计精度,研究结论为匹配区内估计捷联系统导航误差提供了参考.     

基于机器视觉的AGV路径跟踪

以前轮转向、后轮驱动的四轮移动AGV为研究对象,设计控制器使其能自动寻线前进。为实现对标识线路径的识别和跟踪,提出一种原理简单的视觉图像处理方法并加以改进,提取出路径信息。最后基于预瞄理论和车运动学模型,将被跟踪路径分成若干长短不一的微段,以微小折线段逼近参考路径的曲线段,进行分段跟踪。实验证明:系统能很好地满足AGV对路径识别性能和抗干扰能力的要求,实时性好,能按照任意给定的道路标识线平稳地寻迹。     

基于USB接口的毫米波宽带RCS自动测量

以毫米波矢量网络分析仪为主要设备,研究了基于USB接口毫米波频段宽带RCS的自动测量。首先介绍了该系统的硬件设计和82357A接口的编程设计,然后给出了自动测量软件的设计和RCS测量误差修正算法,实现了毫米波段RCS的宽频带自动测量,最后给出了测量的部分实例。     

地面无人作战系统机械臂运动学建模与仿真

以某地面无人作战系统中的机械臂为研究对象,探讨其运动学模型建立中的相关问题．结合该机械臂的结构特点,利用D-H方法建立其相应的运动学模型,并在该基础上求解机械臂的正、逆运动学方程．最后在Matlab环境下,借助Robotics Toolbox工具箱对该机械臂的结构和运动学问题进行验证和仿真．仿真结果表明：该设计方法是正确可行的．     

空间电磁对接鲁棒姿态控制

面向在轨服务的空间电磁对接技术具有广阔应用前景,但其姿态控制设计存在强非线性及耦合性问题需要解决,电磁/地磁力矩干扰姿态系统稳定。针对绝对/相对姿态动力学模型,分别采用反馈线性化以及鲁棒H∞控制综合方法、扩张状态观测器以及鲁棒H∞控制综合方法设计姿态控制系统。理论研究、对比分析两种控制策略特点,并通过仿真验证了所设计控制系统的可行性。理论研究及仿真结果表明:两种控制策略都是可行的,对模型参数变化及外界干扰具有较强鲁棒性;基于相对姿态动力学的综合控制设计方法能有效利用航天器相对姿态测量信息,且无需额外设计状态估计器。     

基于球齿轮传动的星载天线定位机构星间通信运动学研究

建立了基于球齿轮齿盘啮合传动的星载天线定位机构(PMSG)在星间通信过程中的运动学模型,研究了其运动学特性.分别建立PMSG自身运动学模型和卫星运动学模型,在此基础上建立星载PMSG的运动学模型.结合星间通信特点,以两颗中轨卫星为例对PMSG的运动学特性进行了仿真研究.仿真结果验证了文中建立的理论模型,得到了PMSG指...     

GPS姿态测量系统对惯性导航系统误差修正能力分析

针对惯性导航系统(INS)存在积累误差的缺陷,运用GPS姿态测量辅助修正方法对INS误差进行补偿来进一步提高INS的定位精度.通过对INS系统可观测性进行分析,得出增加不同种类的外部导航信息观测量将有效提高INS误差修正能力的结论.研究了船用INS与GPS姿态测量系统组合的组合导航系统,并对GPS姿态测量系统信息对惯性导航系统的误差修正能力进行了仿真.仿真结果证实上述方法可有效提高INS的定位精度.     

移动机器人的轨迹跟踪控制新方法

针对运动学模型描述的移动机器人系统,研究了移动机器人的轨迹跟踪控制问题,基于Lyapunov直接法,设计出了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制器,满足了移动机器人的轨迹跟踪要求,并分析证明了系统可实现全局渐近稳定。最后,仿真结果表明从较大初始跟踪误差很快收敛到零误差,闭环系统稳定,具有良好的动态特性。     

某导弹半实物仿真系统误差建模及影响分析

半实物仿真是导弹飞控系统研制过程中的必要环节,各仿真设备的误差对于仿真结果的影响不容忽视。借助于某型导弹半实物仿真系统的搭建,对影响仿真精度的各项主要误差进行了研究。通过理论推导建立了三轴转台、负载模拟台和数据采集的误差模型,与半实物仿真试验进行对比验证其有效性。最后,基于蒙特卡洛统计原理完成误差模型对仿真结果的影响分析。结果表明：各项误差模型能够满足仿真精度的分析要求,为类似半实物仿真系统的分析、测量和误差补偿提供理论依据。