空间技术回顾与简介

 空间技术,又称航天技术,它是探索、开发利用太空及地球以外天体的一门综合技术;它包括运载工具的研制,航天器的发射、控制,以及宇航员生命保障系统的研制等。空间技术作为当代高技术门类之一,越来越受到世界各国的重视与关注。神舟飞船的3次试航成功极大地激发了国人对空间技术的兴趣,增进了对空间技术的了解。一、空间与空间技术历史的回顾探索宇宙的奥秘,奔向遥远的太空是人类自古以来追求的目标,在古希腊神话中,雅典杰出的建筑师代达罗斯,用麻线和蜜蜡将羽毛连接成翅膀插在身上,带他的孩子伊卡罗斯扇动翅膀逃出了囚禁他们的克里特岛;中国古代也有嫦娥奔月的神话传说。     

在重力场和磁场影响下自旋刚性航天器的周期运动

考虑重力场和磁场对轴对称航天器本体的影响，研究其质心在圆形轨道上的运动,通过降低系统的运动方程数，并将它变成为一个带电粒子在电磁场作用下的平面运动．确认系统运动是稳定的，并通过Liapunov全纯积分定理，构建其近似的周期运动.     

空间机器人组装超大型结构的动力学分析北大核心CSCD

超大型航天结构具有超大柔性、超低固有频率的特点,空间机器人在轨组装时应尽可能避免激起超大型结构的柔性振动.空间机器人组装超大型结构模块的过程分成抓捕阶段、位姿调整与稳定阶段、安装阶段和爬行阶段.通过对安装阶段的动力学与控制研究,提出共线安装的轨迹规划方法,有效避免了柔性结构振动.首先,采用自然坐标法和绝对节点坐标法建立主结构-空间机器人-待组装结构的在轨组装系统动力学模型.然后,将共线安装的要求转化为空间机器人的轨迹规划约束,要求空间机器人质心到主结构/待组装结构的距离保持不变,实现共线安装的轨迹规划.数值仿真表明:提出的组装方法在组装过程中可有效避免超大型结构的横向运动,降低夹持力矩.最后,分析了系统参数对组装过程动力学响应的影响,为超大型航天器的在轨组装提供了参考.     

Study on blind band elimination in jitter estimation

We propose a blind spot elimination method based on an improved layout of CCD in spacecraft jitter estimation. At least three CCDs are required and designed with two pairs of overlapping area and one non-overlapping pair. The two number of lines in space of overlapping pairs are made coprime to minimize the number of common blind spots. The third non-overlapping pair is arranged with the space less than the quotient of the least line frequency and bandwidth. It is used to eliminate the aliasing blind frequencies of the first two overlapping pairs. Experimental results prove the effectiveness of the blind band elimination.     

方兴未艾的人造小卫星

2013年是发射航天器最多的一年，其中重要的原因是这一年有许多的人造小卫星被送上了太空。     

封底说明

这个被人们称为“太空鱼缸”的载人航天器，是由电脑游戏界鼎鼎大名的约翰·卡马克设计的。“太空鱼缸”的360度全景载人舱可使太空乘客全身心地感受浩瀚绚丽的宇宙。它的下方装有多个球型液体燃料罐，可提供足够的动力。     

分布式航天器真空热试验测控系统设计

针对航天器真空热试验对数据采集、温度控制及系统功能的要求,设计开发了一套基于LXI总线的分布式测控系统。针对目前控制系统对于温度控制系统大滞后、非线性的控制性能不佳的缺点,采用模糊自整定PID算法提升了当前控制系统的控制品质,实现了对航天器的外热流模拟与温度控制。实际运行结果表明,该系统具有可靠性高、扩展性强、控制精度高等优点,并且试验准备时间比原有系统减少一半以上,提高了试验人员的工作效率。     

中心舱体与薄壁梁刚-柔耦合系统的热弹性-结构动力学分析

空间柔性结构受太阳热流冲击而诱发的振动是导致航天器失效的典型模式之一,准确预测结构热致振动的响应及稳定性是卫星设计的基础.针对常见的中心舱体与附属薄壁杆件组成的空间结构,提出了考虑刚-柔耦合、耦合热弹性和耦合热-结构三重耦合效应的热致振动分析理论模型.其中,刚-柔耦合是指舱体姿态角、顶端集中质量转动与柔性附件运动的耦合...     

基于多尺度方法的平动圆柱贮箱航天器刚——液耦合动力学研究

以充液航天器为工程背景,借助多尺度方法研究刚--液耦合动力学系统非线性动力学特性.利用多维模态方法,将描述横向外激励下圆柱贮箱中液体非线性晃动的自由边界问题转换为液体模态系数相互耦合的有限维非线性常微分方程组.推导液体晃动产生的作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩的解析表达式,进而建立航天器刚体部分平动和液体晃动耦合的非线性动力学方程组.应用多尺度方法对刚--液耦合系统的动力学特性进行解析分析,通过固有频率的特征方程求解耦合系统固有频率,推导外激励频率接近耦合系统第一阶固有频率时液体晃动稳态解的幅值频率响应方程.结合数值方法,研究了液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线和激励--幅值响应曲线.结果表明, 随充液比变化,液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线会发生软、硬弹簧特性转换现象和"跳跃"现象;幅值频率响应曲线的软、硬弹簧特性转换点受重力加速度和弹簧刚度系数影响;以上所得研究结果表明,考虑非线性效应时的刚--液耦合系统动力学特性与传统的线性系统模型所显示的动力学特性具有本质区别.本文的研究工作对进一步分析充液航天器刚--液耦合非线性动力学特性具有重要参考价值.      

空间机器人捕获航天器后基于无源性理论的鲁棒镇定控制

研究了漂浮基空间机器人捕获非合作航天器过程对系统产生的冲击效应及其后联合体系统镇定运动的控制问题。为此,利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的动力学模型;结合动量守恒定律、系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获过程相互碰撞所产生的冲击效应,建立了捕获完成后两者联合体的系统动力学模型。在此基础上,针对同时存在不确定参数及外部扰动的联合体系统,设计了基于无源性理论的镇定运动神经网络H_∞鲁棒控制算法。本文提出的基于无源性理论设计的鲁棒控制算法具有良好的动态特性及较强的鲁棒性,可快速完成系统的镇定控制,实现轨迹的精确跟踪。系统数值模拟仿真验证了本文控制方案的正确性。