本文關(guān)鍵詞：基于氣浮平臺的模擬星碰撞分析及實驗研究

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【摘要】：近年來,我國航天飛速發(fā)展,空間站建立過程中,需要分別對太空艙發(fā)射并進行在軌對接、組裝。在對接過程中,艙體勢必會發(fā)生碰撞,為使對接任務順利完成,需要對空間艙體的碰撞進行研究,對其碰撞狀態(tài)進行科學的預測。另一方面,太空中空間機械臂扮演著越來越重要的作用,機械臂在任務過程中難免會與被操作物發(fā)生碰撞,在發(fā)生碰撞后為了能夠順利完成任務,需要對機械臂及被碰物體的運動狀態(tài)進行預測。 基于此,本文開展了單剛體的碰撞動力學研究。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 首先,對單剛體的無摩擦碰撞分別從離散模型和連續(xù)模型進行了研究。通過建立剛體的碰撞坐標系,依據(jù)動量定理及動量矩定理建立系統(tǒng)的碰撞動力學方程組,然后引入恢復系數(shù),建立了碰撞系統(tǒng)的離散模型,并進行了仿真分析；通過將碰撞力模擬為彈簧及阻尼器的形式,利用牛頓第二定律及各變量間微分關(guān)系,建立了碰撞系統(tǒng)的連續(xù)模型,并進行了仿真分析。 其次,對考慮剛體切向摩擦力的碰撞進行了研究�；谔摂M彈簧模型求解切向沖量與法向沖量及彈簧能量與彈簧長度變化速度間的關(guān)系,由此得到關(guān)于法向沖量的有摩擦碰撞的閉環(huán)微分方程組,進而通過確定各微分物理量初始值,由數(shù)值積分得到最終的碰撞沖量,碰撞后速度等信息,并進行了數(shù)值仿真驗證。 再次,為開展碰撞實驗對理論部分進行驗證,搭建了一套地面實驗微重力模擬系統(tǒng),用來模擬空間碰撞。通過鋁合金框架組裝了兩套模擬星系統(tǒng),并設計了對接裝置；為保證數(shù)據(jù)的采集,基于力傳感器、陀螺儀,激光測距儀搭建了信號采集系統(tǒng),并基于MFC開發(fā)了系統(tǒng)信號的采集軟件。 最后,在實驗平臺上設計碰撞實驗對理論模型進行驗證。包括：恢復系數(shù)的測量,對心碰撞實驗。通過實驗數(shù)據(jù)與理論計算結(jié)果進行對比分析,對動力學模型的參數(shù)進行了修正。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V416

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 秦志英;陸啟韶;;基于恢復系數(shù)的碰撞過程模型分析[J];動力學與控制學報;2006年04期

2 喬兵;吳曉健;;一種空間柔性機械臂接觸動力學仿真的模型降階方法[J];四川大學學報(工程科學版);2012年04期

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本文編號：1154841