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空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787118114195
- 條形碼：9787118114195 ; 978-7-118-11419-5
- 裝幀：暫無
- 冊(cè)數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù) 本書特色
隨著空間技術(shù)的快速發(fā)展，空間在軌維修與保障已成為國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)新的制高點(diǎn)。世界主要大國(guó)紛紛制定空間發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)航天技術(shù)的發(fā)展與革新，為爭(zhēng)奪空間優(yōu)勢(shì)展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在空間體系結(jié)構(gòu)變革的牽引下，空間感知、軌道機(jī)動(dòng)和在軌操作維護(hù)能力等已成為空間技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。其中，空間目標(biāo)在軌接觸是在軌操作的前提和基本環(huán)節(jié)，是實(shí)施在軌維修、在軌裝配、在軌碎片清除等空間任務(wù)的基礎(chǔ)，其技術(shù)研究已得到美俄等航天大國(guó)高度關(guān)注，深化該領(lǐng)域的研究將對(duì)推動(dòng)空間系統(tǒng)體系變革具有重要作用！ ‰S著空間技術(shù)的快速發(fā)展，空間在軌維修與保障已成為國(guó)際戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)新的制高點(diǎn)。世界主要大國(guó)紛紛制定空間發(fā)展戰(zhàn)略，大力推進(jìn)航天技術(shù)的發(fā)展與革新，為爭(zhēng)奪空間優(yōu)勢(shì)展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。在空間體系結(jié)構(gòu)變革的牽引下，空間感知、軌道機(jī)動(dòng)和在軌操作維護(hù)能力等已成為空間技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。其中，空間目標(biāo)在軌接觸是在軌操作的前提和基本環(huán)節(jié)，是實(shí)施在軌維修、在軌裝配、在軌碎片清除等空間任務(wù)的基礎(chǔ)，其技術(shù)研究已得到美俄等航天大國(guó)高度關(guān)注，深化該領(lǐng)域的研究將對(duì)推動(dòng)空間系統(tǒng)體系變革具有重要作用。
當(dāng)前，美俄等航天大國(guó)對(duì)于在軌接觸技術(shù)領(lǐng)域的研究，主要集中在對(duì)專用對(duì)接機(jī)構(gòu)、空間機(jī)械臂、繩系終端、飛網(wǎng)、電磁連接等領(lǐng)域開展理論和技術(shù)試驗(yàn)研究。上述研究成果基本可以分為三大類：一是專用機(jī)構(gòu)接觸技術(shù)，成熟度較高，但只適用于與合作目標(biāo)進(jìn)行對(duì)接，接觸方式單一；二是空間機(jī)械臂技術(shù)（以美國(guó)“軌道快車”項(xiàng)目為代表），要求兩個(gè)航天器相對(duì)位姿保持精度高，接觸時(shí)不能存在大擾動(dòng)，適用于合作目標(biāo)；三是各種啡直接接觸新技術(shù)，例如，繩系終端和飛網(wǎng)技術(shù)（以ESA“Roger”項(xiàng)目為代表），利用柔性繩索結(jié)構(gòu)的飛網(wǎng)捕獲空間目標(biāo)航天器，該技術(shù)通常只適用于在軌失效航天器或空間碎片，對(duì)空間目標(biāo)具有一定破壞性。再如，空間電磁操控技術(shù)（以華盛頓大學(xué)的“在軌自主服務(wù)衛(wèi)星”為代表），利用安裝在航天器上的電磁裝置（產(chǎn)生電磁力大小及方向）來控制目標(biāo)航天器，該技術(shù)只適用于合作目標(biāo)，對(duì)非合作目標(biāo)不適用。
從在軌服務(wù)未來應(yīng)用需求來看，更需要提供一種能夠同時(shí)兼顧合作／非合作目標(biāo)的在軌接觸技術(shù)，非合作目標(biāo)可能是處于在軌工作的各種航天器，也可能是失效衛(wèi)星或空間碎片。換言之，就是要提供一種具備在空間目標(biāo)處于各種工作狀態(tài)下的在軌接觸新技術(shù)。目前來看，上述第三類技術(shù)主要側(cè)重于非接觸式在軌目標(biāo)操控，應(yīng)用范疇較為單一，尚不能支撐上述需求，該技術(shù)不是《空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù)》討論重點(diǎn)。上述第1類和第2類技術(shù)屬于直接接觸式操控技術(shù)，是目前空間操控領(lǐng)域主要研究和應(yīng)用的技術(shù)，盡管存在很多技術(shù)局限，但其應(yīng)用形式有其更大的發(fā)展空間，是研究未來在軌接觸新技術(shù)的基礎(chǔ)。
面向未來在軌服務(wù)需求，對(duì)第1、2類技術(shù)存在的局限分析如下：在該兩類技術(shù)研究中，主航天器通常采用單／多剛性機(jī)構(gòu)（如空間機(jī)械臂）對(duì)空間目標(biāo)實(shí)施在軌接觸操作，其接觸形式通常采用單／多剛體機(jī)構(gòu)對(duì)接耦合，這類在軌操作方式《空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù)》中稱為“硬接觸技術(shù)”。該技術(shù)對(duì)空間目標(biāo)操作條件非常苛刻，操控方法和手段稍有不當(dāng)，將引發(fā)主航天器和空間目標(biāo)翻滾失控，直接導(dǎo)致在軌操作任務(wù)失敗，甚至徹底毀壞。在軌硬接觸技術(shù)存在的根本問題是：主航天器所攜帶的空間接觸裝置通常是由單剛桿（如專用對(duì)接機(jī)構(gòu)）或多剛性臂桿級(jí)聯(lián)（空間機(jī)械臂）構(gòu)造而成，利用該類剛性機(jī)構(gòu)實(shí)施空間目標(biāo)接觸操作時(shí)，必須要求對(duì)空間目標(biāo)相對(duì)位姿保持高精度穩(wěn)定，且需要關(guān)閉主航天器姿軌控制系統(tǒng)（在軌操控接觸過程中，姿軌控制系統(tǒng)通常需要關(guān)閉，這是為了避免接觸過程中的擾動(dòng)量引發(fā)主航天器單獨(dú)實(shí)施姿態(tài)穩(wěn)定控制，進(jìn)而影響操控接觸機(jī)構(gòu)的路徑規(guī)劃系統(tǒng)正常工作），正是由于此時(shí)姿軌控制系統(tǒng)已關(guān)閉，無法實(shí)施姿態(tài)調(diào)整，才要求主航天器和空間目標(biāo)在軌接觸的瞬間及整個(gè)接觸過程不能出現(xiàn)任何異常的位姿擾動(dòng)（如空間目標(biāo)產(chǎn)生較大的碰撞動(dòng)量、空間攝動(dòng)等）。否則，將在空間目標(biāo)接觸部位產(chǎn)生較大的碰撞動(dòng)量，該動(dòng)量將通過硬接觸機(jī)構(gòu)（多剛性或單剛桿）直接傳遞至主航天器本體，致使主航天器本體發(fā)生運(yùn)動(dòng)速度突變。當(dāng)前在軌操作硬接觸技術(shù)帶來的一系列苛刻操作條件，極大地限制了在軌操作能力的提升和對(duì)空間目標(biāo)的應(yīng)用范圍。
要解決在軌硬接觸技術(shù)存在的問題，就需要提出一種新的概念和技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)剛性接觸碰撞動(dòng)量“軟傳遞”的問題，突破制約現(xiàn)有在軌操作的技術(shù)瓶頸，提升在軌操作的應(yīng)用能力。這種概念和思路，《空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù)》將其定義為“在軌軟接觸技術(shù)”。《空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù)》作者認(rèn)為：空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù)將是未來航天操控*重要的發(fā)展方向之一。未來航天器一旦攜帶軟接觸機(jī)構(gòu)，即可以對(duì)空間合作／非合作目標(biāo)開展在軌接觸操作，而且這種操作一方面將減緩對(duì)相對(duì)位姿測(cè)量、相對(duì)位姿保持等苛刻條件的約束；另一方面將使得主航天器和空間目標(biāo)在姿軌控制系統(tǒng)正常工作的條件下（目前只能在姿控系統(tǒng)關(guān)閉狀態(tài)下才能開展空間目標(biāo)接觸）實(shí)施在軌接觸操控。以上兩個(gè)方面能力的提升對(duì)于拓展在軌操作實(shí)際應(yīng)用意義非常重大，尤其是對(duì)開展非合作目標(biāo)（無論空間非合作目標(biāo)是處于工作還是失效失控條件下）接觸操控更具有現(xiàn)實(shí)意義。
空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書緊緊圍繞新型在軌操作類裝備發(fā)展需求，立足未來在軌操作技術(shù)的發(fā)展方向，搶先發(fā)售提出了空間目標(biāo)在軌操作軟接觸技術(shù)概念。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地論述了軟接觸技術(shù)的機(jī)理，設(shè)計(jì)了軟接觸技術(shù)概念模型，建立了一套適用于軟接觸機(jī)構(gòu)的剛?cè)釓?fù)合控制理論和方法，也給出了軟接觸機(jī)構(gòu)地面和在軌驗(yàn)證的方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該技術(shù)概念的提出，為解決在軌接觸過程中帶來動(dòng)量沖擊和擾動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)的快速穩(wěn)定控制，提升在軌操作應(yīng)用能力等提供了新鮮理論和技術(shù)支撐。
空間目標(biāo)在軌軟接觸技術(shù) 目錄
**篇 在軌軟接觸技術(shù)概念與機(jī)理
第1章 緒論
1．1 引言
1．2 在軌接觸技術(shù)進(jìn)展
1．2．1 在軌接觸技術(shù)試驗(yàn)現(xiàn)狀
1．2．2 在軌接觸領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)展
1．2．3 在軌接觸空間機(jī)器人技術(shù)進(jìn)展
1．3 現(xiàn)有技術(shù)差距分析與發(fā)展需求
1．3．1 技術(shù)差距分析
1．3．2 軟接觸技術(shù)發(fā)展需求
1．4 在軌軟接觸技術(shù)的研究?jī)r(jià)值和意義
第2章 在軌軟接觸技術(shù)概念
2．1 在軌軟接觸技術(shù)的概念內(nèi)涵
2．1．1 概念背景分析
2．1．2 概念內(nèi)涵
2．1．3 核心思想
2．2 在軌軟接觸概念情景構(gòu)設(shè)與行為分析
2．2．1 需求的情境因素
2．2．2 需求情境因素的敏感性分析
2．2．3 軟接觸行為分解及約束條件分析
2．2．4 軟接觸技術(shù)特性分析與綜合評(píng)價(jià)
第3章 在軌軟接觸技術(shù)機(jī)理
3．1 軟接觸技術(shù)機(jī)理要素框架建立
3．2 軟接觸技術(shù)機(jī)理要素的聯(lián)合求解
3．2．1 并行聯(lián)合求解方法
3．2．2 串行聯(lián)合求解方法
3．3 軟接觸技術(shù)機(jī)理判別準(zhǔn)則建立
3．3．1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃準(zhǔn)則
3．3．2 接觸動(dòng)量控制準(zhǔn)則
3．4 軟接觸技術(shù)機(jī)理仿真驗(yàn)證與評(píng)價(jià)
3．4．1 路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證
3．4．2 動(dòng)量控制仿真驗(yàn)證
第4章 在軌軟接觸機(jī)理模型參數(shù)的定義與求解
4．1 工作空間求解
4．1．1 構(gòu)型模型求解
4．1．2 工作空間定義
4．1．3 工作空間分析
4．2 靈活度求解
4．2．1 機(jī)構(gòu)靈活度定義
4．2．2 機(jī)構(gòu)末端T點(diǎn)的靈活度分析
4．3 控制復(fù)雜度求解與分析
4．4 軟接觸機(jī)理模型約束參數(shù)求解
4．4．1 機(jī)理模型約束參數(shù)方程建立
4．4．2 機(jī)理模型約束參數(shù)綜合求解
4．4．3 機(jī)理模型參數(shù)的優(yōu)化與確立
第5章 在軌軟接觸機(jī)理模型設(shè)計(jì)
5．1 柔性可控阻尼模型設(shè)計(jì)
5．1．1 磁流變特性分析
5．1．2 柔性可控阻尼設(shè)計(jì)
5．2 基于仿生學(xué)的軟接觸機(jī)理模型設(shè)計(jì)
5．2．1 仿生學(xué)設(shè)計(jì)基本思想
5．2．2 仿生學(xué)設(shè)計(jì)的借鑒與不足
5．2．3 基于仿生學(xué)的臂桿模型設(shè)計(jì)
5．2．4 基于仿生學(xué)的關(guān)節(jié)模型設(shè)計(jì)
……
第二篇 在軌軟接觸模型運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)方程
第三篇 在軌軟接觸機(jī)構(gòu)路徑規(guī)劃方法
第四篇 在軌軟接觸機(jī)構(gòu)剛?cè)釓?fù)合控制方法
第五篇 在軌軟接觸技術(shù)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
第1章 緒論
1．1 引言
1．2 在軌接觸技術(shù)進(jìn)展
1．2．1 在軌接觸技術(shù)試驗(yàn)現(xiàn)狀
1．2．2 在軌接觸領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)展
1．2．3 在軌接觸空間機(jī)器人技術(shù)進(jìn)展
1．3 現(xiàn)有技術(shù)差距分析與發(fā)展需求
1．3．1 技術(shù)差距分析
1．3．2 軟接觸技術(shù)發(fā)展需求
1．4 在軌軟接觸技術(shù)的研究?jī)r(jià)值和意義
第2章 在軌軟接觸技術(shù)概念
2．1 在軌軟接觸技術(shù)的概念內(nèi)涵
2．1．1 概念背景分析
2．1．2 概念內(nèi)涵
2．1．3 核心思想
2．2 在軌軟接觸概念情景構(gòu)設(shè)與行為分析
2．2．1 需求的情境因素
2．2．2 需求情境因素的敏感性分析
2．2．3 軟接觸行為分解及約束條件分析
2．2．4 軟接觸技術(shù)特性分析與綜合評(píng)價(jià)
第3章 在軌軟接觸技術(shù)機(jī)理
3．1 軟接觸技術(shù)機(jī)理要素框架建立
3．2 軟接觸技術(shù)機(jī)理要素的聯(lián)合求解
3．2．1 并行聯(lián)合求解方法
3．2．2 串行聯(lián)合求解方法
3．3 軟接觸技術(shù)機(jī)理判別準(zhǔn)則建立
3．3．1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃準(zhǔn)則
3．3．2 接觸動(dòng)量控制準(zhǔn)則
3．4 軟接觸技術(shù)機(jī)理仿真驗(yàn)證與評(píng)價(jià)
3．4．1 路徑規(guī)劃仿真驗(yàn)證
3．4．2 動(dòng)量控制仿真驗(yàn)證
第4章 在軌軟接觸機(jī)理模型參數(shù)的定義與求解
4．1 工作空間求解
4．1．1 構(gòu)型模型求解
4．1．2 工作空間定義
4．1．3 工作空間分析
4．2 靈活度求解
4．2．1 機(jī)構(gòu)靈活度定義
4．2．2 機(jī)構(gòu)末端T點(diǎn)的靈活度分析
4．3 控制復(fù)雜度求解與分析
4．4 軟接觸機(jī)理模型約束參數(shù)求解
4．4．1 機(jī)理模型約束參數(shù)方程建立
4．4．2 機(jī)理模型約束參數(shù)綜合求解
4．4．3 機(jī)理模型參數(shù)的優(yōu)化與確立
第5章 在軌軟接觸機(jī)理模型設(shè)計(jì)
5．1 柔性可控阻尼模型設(shè)計(jì)
5．1．1 磁流變特性分析
5．1．2 柔性可控阻尼設(shè)計(jì)
5．2 基于仿生學(xué)的軟接觸機(jī)理模型設(shè)計(jì)
5．2．1 仿生學(xué)設(shè)計(jì)基本思想
5．2．2 仿生學(xué)設(shè)計(jì)的借鑒與不足
5．2．3 基于仿生學(xué)的臂桿模型設(shè)計(jì)
5．2．4 基于仿生學(xué)的關(guān)節(jié)模型設(shè)計(jì)
……
第二篇 在軌軟接觸模型運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)方程
第三篇 在軌軟接觸機(jī)構(gòu)路徑規(guī)劃方法
第四篇 在軌軟接觸機(jī)構(gòu)剛?cè)釓?fù)合控制方法
第五篇 在軌軟接觸技術(shù)驗(yàn)證
參考文獻(xiàn)
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