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用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法

中国空间科学技术 2013年第2期33卷 19-24页

作者：党建军罗建军万彦辉西北工业大学航天学院西安710072 西安精密机电研究所西安710100

针对加速度计标度因数在轨标定精度低、成本高,需要其他辅助设备且难以工程实现等问题,提出了一种利用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法。用该方法对加速度计进行在轨标定,只需要惯组旋转机构按照给定的速率匀速旋转,根据惯组内... 详细信息

针对加速度计标度因数在轨标定精度低、成本高,需要其他辅助设备且难以工程实现等问题,提出了一种利用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法。用该方法对加速度计进行在轨标定,只需要惯组旋转机构按照给定的速率匀速旋转,根据惯组内陀螺仪及加速度计的输出即可解算出加速度计的标度因数。分析了标定原理,建立了标定模型,推导了误差系数的分离算法。通过地面试验验证了方法的有效性。

关键词：杆臂效应在轨标定加速度计标度因数自主导航航天器

Mission Planning for Satellite Cluster Reconfiguration Facing Obstacle Threats

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Mission Planning for Satellite Cluster Reconfiguration Facin...

第40届中国控制会议

作者： Liu Yaguang Ma zheng Zhou Liang luo jianjun Guo Botao Li Ran Beijing Aerospace Automatic Control Institution National Key Laboratory of Science and Technology on Aerospace Intelligent Control School of Astronautics Northwestern Polytechnical University

Satellite cluster flight reconfiguration maneuver strategy based on modified simulated annealing algorithm is ***,satellite cluster flight reconfiguration manuever missions are ***,a modified simulated annealing algorithm is proposed,which could increase the convergence speed,comparing with the traditional simulated annealing ***,a satellite cluster flight reconfiguration maneuver strategy is designed,by combining satellite cluster flight reconfiguration manuever missions and the modified simulated annealing ***,the proposed cluster reconfiguration manuever strategy is applied to a cluster scatter and regather mission in numerical simulations,thereby the effectiveness and rapidity are verified.

关键词： Satellite cluster flight Dispersion Reaggregation Reconfiguration Modified simulated annealing algorithm

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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多冲量近程交会最优化模型

中国空间科学技术 2010年第2期30卷 55-60页

作者：涂良辉袁建平罗建军方群西北工业大学航天学院西安710072 中航工业洪都飞机设计研究所南昌330024

文章基于Lawden方程对椭圆参考轨道的近程最优交会问题进行了研究,并提出了一种混合遗传算法求解最优近程交会问题。首先在一定假设条件下给出了目标在椭圆参考轨道的近距离相对运动模型——Lawden方程,构建了多脉冲最优交会问题模型并... 详细信息

文章基于Lawden方程对椭圆参考轨道的近程最优交会问题进行了研究,并提出了一种混合遗传算法求解最优近程交会问题。首先在一定假设条件下给出了目标在椭圆参考轨道的近距离相对运动模型——Lawden方程,构建了多脉冲最优交会问题模型并进行了理论分析。性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗和时间消耗加权最小的多目标优化指标,优化参数为脉冲大小和脉冲施加时刻,终端状态受到相对位置和相对速度的约束。然后介绍了具有较强全局和局部寻优能力的混合遗传算法。最后以四脉冲为例进行仿真计算。仿真结果表明,是否考虑第一次脉冲位置,总燃料消耗变化不明显。因此,追踪航天器一旦捕获到目标信息即可施加第一次脉冲。仿真结果还证明了混合遗传算法在求解最优交会问题时的有效性。因此,混合遗传算法对基于Lawden方程的椭圆参考轨道近程最优交会问题的求解可行。

关键词：近程交会多目标优化 Lawden方程混合遗传算法航天器

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空间机器人抓捕目标后的载荷分配

航空学报 2021年第1期42卷 215-226页

作者：周逸群罗建军王明明西北工业大学深圳研究院深圳518057 西北工业大学航天动力学国家重点实验室西安710072

针对多臂空间机器人以软指接触形式抓捕目标后的情形,提出了一种综合考虑摩擦约束及机械臂能力约束的目标期望合外力的载荷分配方法。首先,建立空间机器人系统与目标的动力学方程,作为载荷分配问题的基础。然后,在地面机器人相关研究的... 详细信息

针对多臂空间机器人以软指接触形式抓捕目标后的情形,提出了一种综合考虑摩擦约束及机械臂能力约束的目标期望合外力的载荷分配方法。首先,建立空间机器人系统与目标的动力学方程,作为载荷分配问题的基础。然后,在地面机器人相关研究的基础上,建立机械臂末端与目标表面的软指接触模型,并建立二者之间的运动约束关系。为简化优化计算,将摩擦锥约束线性化,并建立考虑关节扭矩限制的机械臂能力约束,从而将抓捕力优化的非线性规划问题转化为线性规划问题。最后,采用双臂空间机器人模型进行数值仿真,表明所提方法针对目标各种形式运动进行载荷分配的有效性。

关键词：多臂空间机器人软指接触载荷分配机械臂能力约束线性规划

对异面椭圆轨道目标航天器的长期绕飞轨迹设计与控制

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中国空间科学技术 2006年第4期26卷 20-25,31页

作者：周文勇袁建平罗建军西北工业大学西安710072

研究了绕飞卫星对异面椭圆轨道目标航天器进行长时间绕飞观测的轨道设计与控制问题。首先建立了适用于目标航天器运行在椭圆轨道上的长期绕飞轨迹设计模型;得到了绕飞轨迹以目标航天器为中心且保持封闭的条件。然后,考虑绕飞轨迹安全性... 详细信息

研究了绕飞卫星对异面椭圆轨道目标航天器进行长时间绕飞观测的轨道设计与控制问题。首先建立了适用于目标航天器运行在椭圆轨道上的长期绕飞轨迹设计模型;得到了绕飞轨迹以目标航天器为中心且保持封闭的条件。然后,考虑绕飞轨迹安全性和完成任务的相对距离需求,针对具体目标设计了长期绕飞观测轨道。绕飞过程中存在的摄动和误差影响会使绕飞轨迹不能保持封闭,不满足任务需求,为此采用双脉冲方法对绕飞轨迹进行控制。仿真结果表明,对运行在异面椭圆轨道上的目标航天器,所建立的绕飞轨迹设计模型和轨迹控制方法可以用于长期绕飞轨迹设计与控制中。

关键词：异面椭圆轨道飞行轨迹误差控制仿真航天器

空间机器人抓捕目标后基于任务相容性的消旋策略

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机器人 2023年第1期45卷 1-15页

作者：周逸群罗建军王明明西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

针对双臂空间机器人抓捕自旋目标后的镇定操作,在考虑机器人系统输入约束的条件下,提出了一种基于任务相容性的消旋规划与控制方法。首先,给出空间机器人抓捕目标后的组合系统的动力学模型,作为规划与控制的基础。然后,根据动力学可操... 详细信息

针对双臂空间机器人抓捕自旋目标后的镇定操作,在考虑机器人系统输入约束的条件下,提出了一种基于任务相容性的消旋规划与控制方法。首先,给出空间机器人抓捕目标后的组合系统的动力学模型,作为规划与控制的基础。然后,根据动力学可操作度和任务相容性设计了目标的快速消旋策略,其期望加速度的方向和大小分别取作速度的反方向和机器人系统输入约束允许的最大值。最后,基于所推导的运动学和动力学模型,通过对目标和机械臂末端分别建立柔顺度等式,提出了一种跟踪期望运动轨迹同时对末端接触力进行调节的柔顺控制方法。通过双臂7自由度空间机器人消除目标自旋运动的仿真结果,验证了所提方法的有效性。

关键词：双臂空间机器人消旋策略动力学可操作度任务相容性柔顺控制

空间双臂机器人抓捕翻滚目标后的鲁棒稳定控制

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力学学报 2021年第4期53卷 1138-1155页

作者：夏鹏程罗建军王明明西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学航天学院西安710072

针对空间双臂机器人抓捕翻滚目标的稳定控制问题,由于目标惯性参数的不确定性以及双臂同时作用于目标存在内力挤压,已有的稳定控制方法无法有效地约束机械臂末端与目标的接触力与力矩,无法保证控制过程中抓捕点处的接触安全.为此,本文... 详细信息

针对空间双臂机器人抓捕翻滚目标的稳定控制问题,由于目标惯性参数的不确定性以及双臂同时作用于目标存在内力挤压,已有的稳定控制方法无法有效地约束机械臂末端与目标的接触力与力矩,无法保证控制过程中抓捕点处的接触安全.为此,本文考虑被抓捕目标惯性参数不确定性与双臂内力挤压对抓捕后阶段组合体稳定控制的影响,提出了一种保证接触安全的鲁棒稳定控制方法.首先,根据目标的有界不确定性构造鲁棒正不变集,同时考虑双臂与目标接触内力的影响,利用预测控制方法在该不变集内规划控制目标运动的虚拟接触力与力矩.然后,根据目标动力学模型以及空间双臂机器人的运动约束,规划空间双臂机器人的鲁棒安全期望运动轨迹.最后,利用障碍李雅普诺夫函数构造跟踪控制器,使空间双臂机器人有效地跟踪期望轨迹,从而使得翻滚目标运动受到等效于虚拟控制律的作用,在保证接触安全的同时实现鲁棒的稳定控制.通过空间双臂机器人稳定翻滚目标的仿真算例验证了所提方法的有效性.

关键词：翻滚目标空间双臂机器人抓捕后阶段鲁棒控制障碍李雅普诺夫函数

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城市隧道上覆地层整体下沉的力学机制分析

岩石力学与工程学报 2009年第A01期28卷 2860-2867页

作者：易小明张顶立逄铁铮骆建军北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心北京100044 厦门路桥建设集团有限公司福建厦门361026

通过对北京和深圳地铁、厦门海底隧道、机场路等工程的现场监测结果的综合分析表明,浅埋暗挖隧道的受力机制与山岭隧道有较大不同,上覆地层变形体现出明显的整体下沉趋势,且带来的地层开裂、破坏更具突发性和破坏性。针对这种特征,对工... 详细信息

通过对北京和深圳地铁、厦门海底隧道、机场路等工程的现场监测结果的综合分析表明,浅埋暗挖隧道的受力机制与山岭隧道有较大不同,上覆地层变形体现出明显的整体下沉趋势,且带来的地层开裂、破坏更具突发性和破坏性。针对这种特征,对工程中地层滑动破裂角采用一种新的模型进行推导,其结果显示,地层滑裂角比传统结果大约15°,即滑裂面更陡峭、接近竖直方向,且该滑裂角是围岩参数、应力场、覆跨比、断面矢跨比的函数,一定程度上体现了围岩变形破坏类似的具几何效应,即浅埋暗挖隧道上覆地层的整体下沉、塌陷,突发性冒顶等特征,是由围岩的力学特性和几何特性共同作用的结果。另外,隧道结构下部土体的扰动、损伤、软化等,极易造成下部地层沉降和承载力的丧失,随之而来的即是隧道结构的整体下沉、支护效果恶化以及进一步的上覆地层整体沉降加剧。相应的采用理想弹塑性模型、修正剑桥模型的数值模拟分析,能部分反映这种上覆地层整体下沉的特征。研究结果还表明:对浅埋暗挖隧道围岩受力变形机制、本构关系的研究急需加强。

关键词：隧道工程整体下沉浅埋暗挖现场监测修正剑桥模型数值模拟

ANCF/CRBF平面梁闭锁问题及闭锁缓解研究

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力学学报 2021年第3期53卷 874-889页

作者：张大羽罗建军王辉马小飞中国空间技术研究院西安分院西安710000 西北工业大学航天学院航天飞行动力学技术重点实验室西安710072

本文系统地研究了基于一致旋转场列式的绝对节点坐标(ANCF consistent rotation-based formulation,ANCF/CRBF)平面梁单元的泊松闭锁问题及闭锁缓解技术.为了全面理解该类型单元的闭锁特性及明确单元的应用范围,文中首先开发了两种新的A... 详细信息

本文系统地研究了基于一致旋转场列式的绝对节点坐标(ANCF consistent rotation-based formulation,ANCF/CRBF)平面梁单元的泊松闭锁问题及闭锁缓解技术.为了全面理解该类型单元的闭锁特性及明确单元的应用范围,文中首先开发了两种新的ANCF/CRBF刚性截面梁单元,新单元在ANCF全参数梁的基础上,对梯度向量施加正交矩阵约束,得到梯度与转角对时间导数之间的速度转换矩阵,从而引入转角参数.新单元节点处完全消除了泊松闭锁和剪切效应,这是与传统ANCF/CRBF刚性截面梁单元的不同之处.然后,对比分析了这三种ANCF/CRBF刚性截面梁单元泊松闭锁的特点.发现该类型单元对节点的横向梯度施加了运动学约束,导致节点处截面不能变形,无法捕捉泊松效应,但是单元内部能完全捕捉,这种不连续情况会加重单元整体的泊松闭锁问题.并且发现对单元梯度约束的越多,闭锁问题越严重.随后,分别采用两种闭锁缓解技术,弹性线方法和应变分解方法,进一步研究了单元的收敛性.最终,通过多种静力学和动力学测试研究了泊松闭锁对ANCF/CRBF平面梁单元计算精度的影响及闭锁缓解技术在该类型单元上的缓解效果.

关键词：绝对节点坐标法一致旋转场列式平面梁泊松闭锁闭锁缓解技术