自主在轨服务航天器空间对接过程建模与仿真

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航天员交会对接模拟训练仿真关键技术研究

航天员交会对接模拟训练仿真关键技术研究
晁建刚;徐晓静
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2013(25)8
【摘要】交会对接飞行任务中,需要建立手控专项训练器对航天员进行训练。

针对任务背景需要,研究建立了对接训练仿真中关键的轨道动力学模型、控制机构模型、测量机构模型以及GNC模型;进行了模型误差、解算误差和响应延迟等引起的天地一致性仿真偏差分析探讨,提出了解决方法。

应用文中模型和误差解决方法建立的
训练系统,分别进行了自主和人控模式下试验,结果表明满足训练设计指标要求,可作为工程实现重要参考。

【总页数】6页(P1730-1735)
【作者】晁建刚;徐晓静
【作者单位】中国航天员科研训练中心
【正文语种】中文
【中图分类】V411.8
【相关文献】
1.空间交会对接仿真技术研究
2.交会对接航天员训练仿真误差分析
3.交会对接仿真系统的原型技术研究
4.交会对接航天员训练电视图像仿真
5.临近空间飞行器交会
对接地面仿真技术研究
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空间飞行器对接过程的动力学建模和仿真计算

Numerical Simulation of Spacecraft Docking Dynamics in the Process of Capture 作者：王传东 [1] 水小平 [1] 杨雷 [2]
作者机构：北京理工大学,力学系,北京,100081[1] 北京空间飞行器总体设计部,北
京,100086[2]
出版物刊名：长沙大学学报
页码： 8-12页
主题词：对接缓冲系统作用力
摘要：建立了有内导向瓣周边式对接机构的两空间飞行器对接过程的动力学模型,建模中将对接系统简化为主动飞行器、被动飞行器和主动捕获环三体问题.针对主动捕获环相对于整个飞行器来说质量很小的特点,建模过程中不考虑主动捕获环的质量和转动惯量,只考虑其几何形状特性,利用约束方程确定接触点作用力,通过计算得到了对接机构的相对位移、速度和转角,以及缓冲系统的位移、转角和相互作用力等参数,从而较全面地了解对接动力学过程,对缓冲系统和对接机构的设计具有重要的参考价值.。

航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术

航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术在大规模的工程设计和研发过程中，如航空航天领域，使用仿真与建模技术是一种高效且经济的方法。

航空航天器的仿真与建模技术在改进设计、验证系统性能以及训练航天员方面起到了重要作用。

本文将介绍航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术，并讨论其应用的各个方面。

一、背景介绍航空航天领域中的航空航天器仿真与建模技术是指通过使用计算机程序模拟和重现现实世界中的航天器设计和性能。

这种技术可以通过在虚拟环境中进行实验和测试，减少对实物样机的需求，并在设计过程中对各种参数进行分析和优化。

二、航空航天器仿真技术的应用1.飞行器性能仿真航空航天器的仿真技术可以模拟飞行器在不同气象条件下的性能表现。

通过仿真技术，工程师可以预测飞行器在各种情况下的飞行特性，如起飞、巡航和降落等。

这有助于设计更安全、更可靠的飞行器。

2.设计优化仿真技术还可以在设计初期通过对不同参数和模型进行多次仿真来优化设计。

通过修改设计参数，工程师可以在不同条件下测试不同设计方案，并找到最佳解决方案。

这种方法可以显著降低开发成本和减少实验周期。

3.系统集成航空航天器仿真技术可以用于验证整个系统的集成和交互工作。

通过将不同模块的仿真结果进行整合，工程师可以检验系统在各种情况下的工作情况，并解决可能出现的问题，确保整个系统的顺利运行。

三、航空航天器建模技术的应用1.物理模型建立航空航天器的建模技术是指将实际物理对象转化为计算机可处理的虚拟对象。

这包括建立航空航天器的几何形状和物理属性，并创建与实际对象相对应的模型。

这种建模技术可以用于设计、动力学分析和现场操作等。

2.数字孪生数字孪生是一种将物理系统与计算机模型相结合的技术。

通过建立精确的模型，数字孪生可以实时监测和评估航天器在运行过程中的状态和性能。

这可以帮助工程师及时发现问题并采取相应的措施。

3.虚拟实境培训虚拟实境技术在航空航天领域中得到广泛应用。

通过建立虚拟场景，航天员可以在模拟情况下进行训练，并模拟各种复杂的任务和应急情况。

一种航天器交会对接仿真系统[发明专利]

(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201510346870.9(22)申请日 2015.06.19B64G 7/00(2006.01)(71)申请人北京控制工程研究所地址100080 北京市海淀区北京2729信箱(72)发明人贾永徐希悦汤亮牟小刚朱志斌郝永波(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人陈鹏(54)发明名称一种航天器交会对接仿真系统(57)摘要一种航天器交会对接仿真系统，包括水平支撑模块、目标六自由度气浮台、追踪六自由度气浮台、主控模块、监测与显示模块，通过采用六自由度气浮台模拟交会对接航天器的真实重量和质量特性，按照交会对接航天器上安装真实的对接机构等器上设备，开展最后平移靠拢段的6自由度交会对接试验。

本发明仿真系统与现有技术相比，通过室内GPS 单元模块进行测量位置和姿态测量并实时传递至主控模块、监测显示模块，直观、精准、真实的控制和模拟航天器交会对接过程，提高了仿真试验的成功率，另外本发明仿真系统验证了航天器交会对接过程中工作时序的合理性，提高了航天器交会对接的可靠性和有效性。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN 105109711 A 2015.12.02C N 105109711A1.一种航天器交会对接仿真系统，其特征在于包括水平支撑模块、目标六自由度气浮台、追踪六自由度气浮台、主控模块、监测与显示模块，其中水平支撑模块，包括台面、主动支撑、水平度台阶差测量单元；水平度台阶差测量单元，测量台面的水平度、台阶差并判断，如果水平度大于2″或者台阶差大于10μm，则发送调节台面指令至主动支撑，否则控制主动支撑发送台面调节完毕指令至主控模块；主动支撑，当接收到水平度台阶差测量单元发送的调节台面指令时，调节台面直至水平度小于等于2″且台阶差小于等于10μm，并发送台面调节完毕指令至主控模块；台面，由至少两块花岗岩平台拼接得到，承载目标六自由度气浮台、追踪六自由度气浮台；目标六自由度气浮台包括目标平动单元、目标姿态单元、被测目标航天器、目标室内GPS单元；目标平动单元，实时接收主控模块发送的靠近指令并按照靠近指令调节被测目标航天器向被测追踪航天器三维平动；目标姿态单元，实时接收主控模块发送的靠近指令并按照靠近指令调节被测目标航天器相对于被测追踪航天器三维转动；被测目标航天器，为结构形状与真实航天器完全相同的航天器模型，被测目标航天器设有能够被被测追踪航天器抓捕并锁紧的被动件；目标室内GPS单元，实时测量被测目标航天器的位置姿态并送至主控模块、监测与显示模块；追踪六自由度气浮台包括跟踪平动单元、跟踪姿态单元、被测追踪航天器、追踪室内GPS单元；跟踪平动单元，实时接收主控模块发送的靠近指令并按照靠近指令控制被测追踪航天器向被测目标航天器三维平动，跟踪姿态单元，实时接收控制模块发送的靠近指令并按照靠近指令控制被测追踪航天器相对于被测目标航天器三维转动；被测追踪航天器，为结构形状与真实航天器完全相同的航天器模型，被测追踪航天器设有抱爪机构，在接收主控模块发送的对接指令后，使用抱爪机构抓捕并锁紧被测目标航天器的被动件；追踪室内GPS单元，实时测量追踪六自由度气浮台的位置姿态并送至主控模块、监测与显示模块；主控模块，接收水平支撑模块中主动支撑发送的台面调节完毕指令后，接收追踪室内GPS单元发送的被测追踪航天器位置姿态、目标室内GPS单元发送的被测目标航天器位置姿态，实时计算被测目标航天器与被测跟踪航天器之间的位置差与姿态差并判断，如果被测目标航天器与被测跟踪航天器的位置差大于1m或被测目标航天器与被测跟踪航天器的姿态差大于5°，则根据被测目标航天器与被测跟踪航天器的位置差与姿态差产生靠近指令，并送至追踪平动单元、追踪姿态单元、目标平动单元与目标姿态单元；如果被测目标航天器与被测跟踪航天器的位置差位于[0m-1m]之间且目标六自由度气浮台与跟踪六自由度气浮台的姿态差位于[0° -5°]之间，则发送对接指令至被测目标航天器、被测追踪航天器；监测与显示模块，包括监测单元、显示单元；监视单元，实时监测台面、主动支撑、水平度台阶差测量单元的工作场景并送至显示单元；显示单元，接收目标室内GPS模块发送的被测目标航天器的位置姿态、跟踪室内GPS模块发送的被测跟踪航天器的位置姿态、监测单元发送的台面、主动支撑、水平度台阶差测量单元的工作场景并实时显示。

航空航天工程师的工作中的仿真和建模

航空航天工程师的工作中的仿真和建模航空航天工程师是一项高度专业化的工程职业，他们的工作涉及设计、开发和维护航空航天器和相关设备。

而在这一过程中，仿真和建模技术扮演着重要的角色。

本文将介绍航空航天工程师在工作中使用仿真和建模的重要性，以及这些技术如何帮助他们提高工作效率和确保安全。

一、仿真在航空航天工程师的工作中的作用仿真是采用计算机模拟的方式来模拟和分析真实世界中的复杂系统和过程。

在航空航天工程师的工作中，仿真技术可以用于：1. 飞行器的设计和性能评估：航空航天工程师通过仿真建立飞行器的数学模型，并对其进行各种条件下的测试和分析。

这些仿真过程可以帮助工程师更好地了解飞行器的性能、稳定性和飞行动力学特性，从而指导设计过程。

2. 空气动力学的研究：航空航天工程师可以使用仿真模拟不同的空气动力学条件，如气流、风洞效应等，以便更好地理解空气动力学的特性和对飞行器的影响。

这可以帮助工程师优化飞行器设计，提高其性能和安全性。

3. 载荷和结构的分析：仿真技术可以帮助航空航天工程师对载荷和结构的性能进行预测和评估。

例如，在设计卫星时，工程师可以使用仿真来预测卫星在不同环境条件下的负载情况，并相应地改进结构以确保卫星的稳定性和可靠性。

二、建模在航空航天工程师的工作中的应用建模是将现实世界的对象、系统或过程抽象化为数学模型的过程。

在航空航天工程师的工作中，建模技术可以用于：1. 机械系统的设计和分析：航空航天工程师可以使用建模技术来创建和分析机械系统的数学模型。

通过建模，工程师可以评估不同设计方案的效果，从而选择最佳方案。

例如，工程师可以建立一种发动机的模型，并通过改变参数来研究不同操作条件下的性能。

2. 电气系统的仿真和测试：航空航天工程师可以使用建模技术来仿真和测试电气系统的性能。

他们可以建立电路模型，分析电流、电压和功耗等参数，以确保系统的可靠性和安全性。

通过建模，工程师可以提前发现和解决潜在的问题，减少实验和测试的时间和成本。

航空航天工程师的航天器仿真与模拟

航空航天工程师的航天器仿真与模拟航空航天工程师在设计、开发和测试航天器时，使用航天器仿真与模拟技术是非常关键的。

航天器仿真与模拟可以帮助工程师模拟真实环境下的航天任务，并评估设计参数以优化航天器的性能。

本文将探讨航天器仿真与模拟的作用、工作流程以及相关技术。

一、航天器仿真与模拟的作用航天器仿真与模拟是航空航天工程师在设计和开发航天器过程中必不可少的工具。

通过航天器仿真与模拟，工程师可以更加全面地了解航天器的各种因素对性能的影响，进而指导设计和优化。

首先，航天器仿真与模拟可以帮助工程师预测航天器在不同环境中的行为。

例如，在空气动力学仿真中，工程师可以通过模拟航天器在大气中的运动来研究其飞行性能和稳定性。

这有助于发现和解决潜在的问题，并改进设计。

其次，航天器仿真与模拟可以评估不同设计参数对性能的影响。

通过改变设计参数并进行仿真与模拟，工程师可以比较不同设计方案的优劣。

这可以节省时间和成本，避免在实际制造前进行大量试验和更改。

另外，航天器仿真与模拟还可以帮助工程师验证航天器系统的可靠性和安全性。

工程师可以通过仿真与模拟来模拟各种异常情况，测试航天器的应对能力，以确保系统的稳定性和可靠性。

二、航天器仿真与模拟的工作流程航天器仿真与模拟通常包括以下几个步骤：建模、设置仿真场景、运行仿真、分析结果和优化设计。

建模是指将航天器和其环境以数学模型的形式进行描述。

这包括物理特性、运动方程以及环境因素等。

建模是整个仿真与模拟过程的基础，决定了仿真结果的准确性和可靠性。

设置仿真场景是指确定仿真的输入条件和运行参数。

这涉及到各种因素，如地理环境、天气条件、气动特性等。

工程师需要根据实际情况进行配置，以获取具有代表性的仿真结果。

运行仿真是指通过计算机程序执行建模和设置的仿真场景，模拟航天器在特定条件下的行为。

这通常需要使用专业的仿真软件和计算工具，进行复杂的数值计算和求解。

分析结果是指通过仿真与模拟得到的数据进行处理和解读。

航空航天工程师的工作中的仿真和建模

航空航天工程师的工作中的仿真和建模航空航天工程师在航空航天领域中扮演着重要的角色，他们通过使用仿真和建模技术来设计、测试和改进飞机和航天器。

仿真和建模技术为工程师们提供了一种精确且经济高效的方式来评估设计方案、优化性能以及减少开发时间和成本。

本文将探讨航空航天工程师在工作中应用仿真和建模技术的重要性和方法。

一、仿真技术在航空航天工程中的应用仿真技术在航空航天工程中广泛应用于飞行器设计、结构分析、流体动力学模拟等方面。

其中，飞行器设计是航空航天工程师工作中最重要的一部分。

通过使用仿真工具，工程师可以对飞行器的外形和性能进行多种设计方案的模拟和比较。

在此基础上，工程师能够确定最佳的设计参数，解决各种设计问题，并优化飞行器的性能。

在结构分析领域，仿真技术可用于模拟和评估飞行器的刚度、强度和安全性。

通过建立飞行器的结构模型，工程师可以准确地分析各部件之间的应力和应变情况，从而确定是否满足设计要求，并进行相关优化。

另外，流体动力学仿真是航空航天工程中不可或缺的一部分。

通过仿真技术，工程师可以研究空气动力学和燃气动力学等相关问题，为飞行器设计和改进提供理论依据。

例如，通过对气动力的仿真，工程师可以优化飞机的气动外形，提高其升力和阻力性能，从而减少燃料消耗和飞行噪声。

二、建模技术在航空航天工程中的应用建模技术也是航空航天工程师不可或缺的工具之一。

通过建立适当的数学和物理模型，工程师可以准确地描述和预测飞行器的性能和行为。

建模技术在航空航天工程中的应用主要包括运动学建模、控制系统建模和仿真等方面。

运动学建模是描述和分析飞行器运动性能的重要手段。

通过建立运动学模型，工程师可以了解飞行器在不同条件下的运动轨迹、速度、加速度等相关信息。

这对飞行器的操纵、飞行稳定性评估以及飞行控制系统的设计都具有重要意义。

控制系统建模是研究和设计飞行器控制系统的关键步骤。

工程师通过建立控制系统的数学模型，可以根据飞行器的运动要求和性能要求，设计出相应的控制策略和控制器，从而实现飞行器的精确操纵和稳定性控制。

航空航天工程中的建模与仿真技术应用分析

航空航天工程中的建模与仿真技术应用分析引言：随着科技的迅猛发展，航空航天工程越来越依赖于建模与仿真技术。

建模与仿真技术通过数学模型和计算机软件的应用，可以模拟并预测复杂的物理和工程系统。

本文将分析航空航天工程中建模与仿真技术的应用，并探讨其在航空航天工程领域的重要性和挑战。

一、建模与仿真技术在航空航天工程中的应用1. 飞机设计与优化航空航天工程中，建模与仿真技术广泛应用于飞机设计与优化过程中。

通过建立飞机的数学模型，并利用计算机软件进行仿真，可以有效地分析和优化飞机的气动特性、结构安全性、燃油效率等关键性能指标。

这不仅能够减少设计过程中的试错成本，还可以加快飞机研发周期，提高飞机的可靠性和经济性。

2. 轨道器设计与分析在航天工程中，建模与仿真技术被广泛用于轨道器的设计与分析中。

通过建立轨道器的运动模型，并模拟其在不同环境下的工作情况，可以全面评估轨道器的性能和可行性。

同时，仿真技术还可以帮助优化轨道器的推进系统、导航系统和控制系统，确保轨道器的飞行轨迹和任务目标的实现。

3. 发动机性能模拟与分析航空航天工程中的建模与仿真技术还应用于发动机的性能模拟与分析。

通过建立发动机的热力学模型，并考虑各种工作条件的影响，可以预测发动机的燃油消耗、推力输出、排放量等关键参数。

这对于发动机的设计优化、燃料选择和污染控制具有重要意义，有助于提高航空器的性能和环境友好性。

4. 空气动力学分析建模与仿真技术在航空航天工程中的另一个重要应用领域是空气动力学分析。

通过建立复杂的物理模型，并结合计算流体力学（CFD）方法，可以模拟和分析飞机在空气中的运动和受力情况。

这对于设计优化飞机的机翼型号、马赫数和机身外形有着重要的指导意义，可以提高飞机的飞行性能和操纵性。

二、建模与仿真技术在航空航天工程中的重要性建模与仿真技术在航空航天工程中的应用具有重要的意义和价值。

首先，建模与仿真技术能够降低航空航天工程的成本与风险。

在设计阶段，通过建模与仿真技术，可以在虚拟环境中进行试验和优化，从而减少实际试验的次数和成本。

航天器远程自主交会方法设计与实现

航天器远程自主交会方法设计与实现李蒙;马晓兵【摘要】为解决未来交会对接任务的自主化问题,提出航天器远程自主交会方法.给出适用于远程自主交会的变轨策略,设计航天器上自主变轨规划算法,通过初值计算和精确解迭代两个步骤对变轨策略进行求解,获得变轨控制参数.采用拟平均根数法结合平均密度法进行轨道预报,在尽量保证模型精度的同时极大降低了轨控参数求解过程中的在轨计算量.仿真结果表明,使用该方法规划的远程导引段轨道控制,可使终端精度满足指标要求,且方法简单可靠、合理可行,具有工程应用价值.%In order to realize automatization in rendezvous and docking mission,a method of long distance autonomous rendezvous for spacecraft is proposed.A maneuver strategy adapted to long distance autonomous rendezvous is designed.The control parameters are obtained by the autonomous maneuver plan algorithm which contains the initial value calculating and accurate solution iterating.The quasi-mean element method combined with the mean atmosphere density method is used to reduce the on-orbit calculation quantity.The simulation result shows that the design variables of this method satisfy the terminal conditions well.【期刊名称】《宇航学报》【年(卷),期】2017(038)009【总页数】8页(P911-918)【关键词】航天器;远程;自主变轨规划;解析法轨道预报【作者】李蒙;马晓兵【作者单位】中国空间技术研究院载人航天总体部,北京100094;中国空间技术研究院载人航天总体部,北京100094;南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016【正文语种】中文【中图分类】V412.4航天器交会对接(Rendezvous and docking，RVD)技术是航天工程中的一项关键技术，是实现空间站、空间平台和空间运输系统空间装配、回收、补给、维修及营救等在轨服务，以及载人登月、外星采样和星际航行任务的基石[1-3]。

航天器对接系统的Adams建模与仿真

１对接机构几何模型．１
在ＡＤＡＭＳ中选用了两个圆柱和一个圆
台组成表示追踪器（左边）目和标器（右边），如图１，两个对接环与它们相连，分别为主动环和被动环，其几何形状如图２，具体尺寸如
表ｌ。追踪器与主动环之间有缓冲装置，目标
器与被动环之间固连。
维普资讯
湖南理工学院学报（自然科学版）
第ｌ９卷
表１对接环的几何参数
模型中坐标系定义如下：（）追踪１器固连坐标系Ｄ蜀ｒｚ；（）目标飞行ｌｔｌ２
器固连坐标系ＤＹＺ：（）主动导向２２２３
导向板
存在大量空间对接运动学问题，因此，而在对接机构系统研发阶段，根据对接时两个航天器的运动特性，利用数学模型和计算机仿真手段进行运动学仿真是非常必要的。本文采用运动学仿真软件ＡＡＤＭＳ软件，对ＡＡ式对接机构的对接运动学进行仿真。为工程设计提供初步的参考。ＰＳ
１模型介绍
ｐｏｅｓｓｏＡＳｗｉａｉｄｉｉａｏｄｔｎｒｉｌｔｄａｃｒｉｇｔｈｄｆｄｆｒｎｉｌａｉｇｆｒｅｏｔｃｉｇｒｃｓｅｆＡＰｔｖｒｅｎｔｌｃｎｉｏｓｗｅｅｓｍｕａｅｃｏｄｎｏｔｅｍｏｅｏｉｅｅｔａｄｍｐｎｏｃ，ｃｎｔｎｈｉｉａｆｒｅａｄｆｉｔｎｆｒｅＴｈｆｅｃｓｏｅｐｏｕｓｏｎｒｔｎｆｒｅｏｉｌｔｇｒｓｌｒｎｌｚｄｏｃｎｒｉｃ．ｅｉｌｎｅｆｈｒｐｌｉｎａｄｆｉｉｃｎｓｍｕａｉｕｔｗｅｅａａｙｅ．ｃｏｏｎｕｔｃｏｏｎｅｓＫｃｒｓｄｃｉｇＫｉｅｔｓｉｌｔｎｍｏｅｉｇｉｙｗｏｄ：ｏｋｎ；ｎｍａｉｍｕａｉ；ｄｌＡＤＡＭＳｃｓｏｎｎ

航空航天建模与仿真技术在设计中的应用

航空航天建模与仿真技术在设计中的应用随着科技的发展，人们对于设计和生产的产品要求也越来越高。

在航空航天领域中，航空器的设计和生产尤为重要，因为它们需要保障人类的安全。

为了更好地保障人类的出行安全，航空航天领域应用了航空航天建模与仿真技术，在设计中得到广泛应用。

本文将详细介绍航空航天建模与仿真技术在设计中的应用。

一、航空航天建模与仿真技术的基本概念航空航天建模与仿真技术是将真实的航空航天系统研究对象抽象成数学模型，利用计算机和仿真软件仿真模拟系统的运行过程。

通过这种方式，可以快速且准确地得到系统的运行性能和行为，并进行优化和改进。

二、航空航天建模与仿真技术在系统设计中的应用1.模型分析航空航天系统需要严格保证其可靠性和安全性，因此在设计过程中需要对系统进行充分的分析和测试。

利用建模和仿真技术可以建立各种系统模型，分析模型中的数据和设计参数，从而确定最佳的系统结构。

2.虚拟试验在航空航天系统设计中，实际试验过程非常昂贵且危险，尤其是在试飞阶段。

因此，虚拟试验成为一种安全、快速和经济的解决方案。

利用建模和仿真技术可以构建虚拟试验场景，模拟各种实际情况，对系统在不同场景下的表现进行评估，发现系统所存在的问题，通过对模型的分析，在设计阶段进行优化。

3.分析结果验证在建模和仿真技术中，构建的模型需要经过验证，以保证模型的正确性。

航空航天系统是一个复杂的系统，模型的正确性直接影响到设计的成功。

利用建模和仿真技术可以提前发现模型中的问题，以确保系统能够在实际使用中安全、稳定、可靠地工作。

三、航空航天建模与仿真技术在实际应用中的案例1.火箭发动机设计在火箭发动机的设计中，需要考虑大气压力、气温、空气密度等多种因素。

火箭发动机的性能直接决定了火箭运载能力，因此在设计过程中必须对发动机进行充分的测试和验证。

利用建模和仿真技术可以建立火箭发动机的物理模型，分析发动机的各种性能参数，包括燃烧室内的速度、压力、温度等关键参数。

航空航天工程师在航空航天领域的航空航天器模拟和仿真

航空航天工程师在航空航天领域的航空航天器模拟和仿真航空航天工程师在航空航天领域扮演着重要角色，他们致力于研究、设计和开发先进的航空航天器。

在这个高度竞争的领域中，航空航天工程师使用模拟和仿真技术来评估和验证新航空航天器的性能和可靠性。

本文将探讨航空航天工程师在航空航天领域的航空航天器模拟和仿真的重要性以及相关技术的应用。

一、航空航天器模拟和仿真的概念航空航天器模拟和仿真是指利用计算机技术和数学模型来模拟和精确再现航空航天器的工作过程和性能。

这些模型可以包括飞行动力学、结构和材料特性、气动特性以及导航和控制系统等多个方面。

通过模拟和仿真技术，航空航天工程师可以在计算机上进行功能测试、性能评估以及系统优化，从而提高航空航天器的设计和开发效率。

二、航空航天器模拟和仿真的重要性1. 提高设计效率：在航空航天领域，航空航天器的设计和开发需要花费大量时间和资源。

通过使用模拟和仿真技术，航空航天工程师可以在计算机上进行快速迭代和优化，减少实际试验的次数和成本，从而提高设计效率。

2. 降低风险：航空航天器的设计和飞行有着极高的风险，一旦出现问题可能会造成严重的后果。

通过模拟和仿真技术，工程师可以模拟各种飞行场景和异常情况，评估飞行器的安全性能，并及时发现和解决潜在的问题，从而降低风险。

3. 优化性能：通过模拟和仿真技术，航空航天工程师可以对航空航天器的性能进行全面评估和分析。

他们可以根据仿真结果优化飞行器的气动外形、动力系统以及飞行控制算法等，以获得更好的性能指标，如飞行速度、燃料效率和操纵稳定性。

三、航空航天器模拟和仿真的技术应用1. 飞行动力学模拟：航空航天工程师使用数学模型和计算机算法来模拟飞行器在不同飞行阶段的动力学行为。

通过改变参数和输入条件，他们可以评估和优化飞行器的飞行性能和操纵特性，如起飞、飞行和降落过程中的机载燃料消耗、飞行姿态和控制响应等。

2. 结构和材料仿真：航空航天器的结构和材料在飞行过程中承受着巨大的力学应力和振动。

航空航天控制系统的建模与仿真技术研究

航空航天控制系统的建模与仿真技术研究随着航空航天技术的不断发展，控制系统在航空航天领域中的重要性也越来越被重视。

而航空航天控制系统的建模和仿真技术则是优化和完善控制系统的重要手段之一。

本文将探讨航空航天控制系统的建模与仿真技术研究，包括建模方法、仿真技术以及在实际应用中的一些例子。

一、航空航天控制系统的建模方法在进行航空航天控制系统的建模时，可以采用多种数学模型，例如传递函数模型、状态空间模型、随机过程模型等等。

其中，状态空间模型是一种很常用的建模方法。

状态空间模型描述了控制系统在一段时间内所处的状态，以及状态在时间轴上的变化。

state space model可以精确地描述系统的动态行为，并且可以轻松地与其他工具进行集成，例如数字信号处理、控制器设计和优化算法等。

state space model通常需要三个方程式组成，即状态方程、观测方程和控制方程。

状态方程描述系统的状态随时间变化的情况，观测方程描述系统的观察量（例如输出信号）与其状态之间的关系，控制方程描述系统的输入与其状态之间的关系。

二、航空航天控制系统的仿真技术仿真技术是航空航天控制系统研究中非常重要的一环。

仿真技术可以模拟系统在各种不同条件下的运行情况，可以为设计，测试和优化控制系统提供了一个更加多样的平台。

在仿真技术中，通常需要对系统进行建模。

随着计算机技术的不断发展，计算机仿真技术在航空航天控制系统研究中也得到了广泛应用。

例如利用MATLAB或Simulink等仿真工具，可以方便地创建模型，并且可以对这些模型进行适当的参数调节，模拟各种工作环境下航空航天控制系统的性能。

Model-Based Design是一种对于航空航天控制系统仿真的非常有效的方法。

Model-Based Design将系统建模、仿真和自动代码生成耦合在一起，可以为控制系统设计的开发和测试提供高效的工具支持。

通过使用Model-Based Design方法来设计航空航天控制系统，可以大大降低系统开发的复杂度，提高研发效率。

【豆丁-免费】-面向在轨服务的自主对接控制方法与试验研究

Aug 12010 Vol 128,No .4航　天　控　制Aer os pace Contr ol面向在轨服务的自主对接控制方法与试验研究杨维维　陈小前　赵　勇　黄奕勇国防科技大学航天与材料工程学院,长沙410073摘　要　针对在轨服务地面演示试验系统,进行了对服务星自主对接控制方法的研究,利用光学测量对服务星进行相对导航,通过一类基于BP 神经网络的鲁棒自适应P D 联合控制算法使6个推力器对服务星的二维平动与一维转动进行联合控制。

完成了在目标星静止的情况下,服务星自主接近与对接试验。

结果表明了所用控制方法的可行性。

关键词　在轨服务;自主对接;地面试验;BP 网络中图分类号:V448.2 文献标识码:A 文章编号:100623242(2010)0420035205Research on Autonom ous D ock i n g Con trol M ethod andExper im en t a ti on for On 2orb it Serv i c i n gY ANG W ei w ei CHEN Xiaoqian ZHAO Yong HUANG Yiyong College of Aer os pace and Materials Engineering,Nati onal University ofDefense Technol ogy,Changsha 410073,ChinaAbstract A ne w laboratory test bed of on 2orbit servicing syste m is introduced,w hich enables si m u lation ofthe au tono m ous approach and docking of a servicing spacecraft to a ta rget spacecraft of si m ila r m ass .The test bed consists of a servicing spacecraft and a target spacecraft si m u lator ,w hich enables floating via air pads on a fla t floor .The relative naviga tion of the servicing spacecraft is i m ple m ented by the m easure m ents fro m a single 2cam era vision sensor through unscen ted Kal m an filters .S ix cold 2gas on 2off thrusters are used for the translation of the servicing si m ulator and a nonlinear control algorithm based on back 2propagation neura l net w ork is involved for integra tive control .N um erical si m ulation and experi m ental results present that an autono m ous proxi m ity m aneuver and an autono m ous docking of the servicing si m ula tor connect to the non 2floating target .The results presen ted the validation of proposed esti m ation and control m ethods .Key words O n 2orbit servicing;A u tono m ous docking;Ground experi m ent ;BP neu ral net w ork 收稿日期:2010201221作者简介:杨维维(1983-),女,江苏如皋人,博士研究生,主要研究方向为飞行器动力学与控制;陈小前(1975-)男,湖南双峰人,教授,博士生导师,主要研究方向为飞行器设计、飞行器动力学与控制;赵　勇(1977-),男,湖南沅江人,副教授,主要研究方向为飞行器设计、飞行器动力学与控制;黄奕勇(1972-),男,湖南郴州人,副教授,主要研究方向为卫星在轨补给飞行器设计。

空间智能操控装备在轨服务建模与仿真研究

空间智能操控装备在轨服务建模与仿真研究张学波;于小红;张智海【摘要】For the implementation of the space intelligent operation equipment's in-orbit service task ,the relevant plan ,modeling and simulation technology are researched in this paper .Based on the research ,a simulation system for the space intelligent operation equipment's in-orbit service task is developed ,which adopts HLA/RTI simulation frame ,and which mainly includes some functions such as space situation surveillance ,mission plan ,orbit maneuver plan ,measure and control resource computing ,orbit maneuver simulation ,in-orbit operation simulation ,control instruction generation and sending .Based on the simulation system , the space intelligent operation equipment's in-orbit service task is analyzed .%为了保证空间智能操控装备在轨服务任务的顺利实施，研究了与其相关的规划、建模与仿真等关键技术。

在此基础上，研制开发了一套空间智能操控装备在轨服务仿真系统；该系统采用 HLA/RTI仿真框架，实现了空间态势监控、任务规划、轨道机动规划、测控资源计算、轨道机动仿真、在轨操作仿真、控制指令生成与发送等功能。

航天器对接系统的Adams建模与仿真

航天器对接系统的Adams建模与仿真
李道奎;李明;盛以龙
【期刊名称】《湖南理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2006(19)1
【摘要】利用运动学仿真软件ADAMS,建立了异体同构周边(APAS)式对接机构的对接运动学分析模型.根据所采用的缓冲力、接触力和摩擦力模型,对对接机构在多种初始条件下的对接过程进行了仿真,并讨论了主推力和摩擦力对仿真结果的影响.【总页数】4页(P49-52)
【作者】李道奎;李明;盛以龙
【作者单位】国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TH112
【相关文献】
1.航天器对接姿态故障诊断专家系统仿真研究 [J], 窦冰冰;张骏;智永锋
2.自主在轨服务航天器空间对接过程建模与仿真 [J], 黄奕勇;李强;陈小前;赵勇
3.基于Adams和Matlab的发射设备随动系统虚拟样机建模与联合仿真 [J], 韦正超
4.某型航天器对接控制过程的建模与仿真研究 [J], 赵超;申功璋;文传源
5.基于MicroSim仿真平台的航天器交会对接物理仿真系统 [J], 张世杰;曹喜滨
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空间站控制、交会对接及其仿真技术

空间站控制、交会对接及其仿真技术
林来兴
【期刊名称】《中国航天》
【年(卷),期】1987(000)012
【摘要】永久性载人空间站是本世纪末最巨大的航天工程。

本文概述了空间站姿态控制、轨道维持、自主交会对接及其多自由度半物理和全物理仿真技术。

【总页数】5页(P33-37)
【作者】林来兴
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】V526
【相关文献】
1.航天飞机与“国际空间站”交会对接一瞥 [J], 柯普
2.空间站脉冲编码被动式交会对接合作目标三维跟踪 [J], 崔家瑞;陈鹏;胡广大
3.中国离建立自己的空间站越来越近——中国实施载人航天工程首次交会对接任务全纪实 [J], 陈立
4.空间站交会对接的一种智能控制方法与仿真 [J], 徐肖豪;刘淑祥
5.航天飞机与空间站的交会对接控制 [J], 王旭东;孙全性
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