系绳_参考网

空间多体绳系编队动力学与控制研究综述

天器通过特殊材质系绳连接组成的某种特定构形的编队系统[1-3],如图1所示。空间多体绳系编队系统在进入预定空间轨道后,会根据任务要求展开形成相应的编队构型,在编队系统中,一些大型航天器可由多个结构简单的卫星代替,卫星之间可以通过通信来进行信息共享。此外,空间多体绳系编队系统还可以根据任务需求及变化,通过改变系绳长度等方式完成编队构型重组,以实现不同类别任务的目标。相比于无绳系编队系统,多体绳系编队系统的主要优势一方面在于这种系统可通过调整系绳张力来保持或改

宇航学报 2023年7期2023-08-22

轨道平面外直线形绳系编队系统运动状态解析关系

卫星或航天器通过系绳连接,卫星之间保持相对静止并以特定的编队构型在轨飞行.学界已提出越来越多的新型编队构型.SU等[11]研究卫星速度未知情况下的三角形绳系编队系统的控制问题,讨论开环系统平衡点附近的稳定性,并设计一类非线性状态观测器对系统进行相应的控制.QI等[12]提出一类双金字塔形编队构型,将卫星通电使其因库仑力相互排斥以得到编队稳定的效果.HUANG等[13]研究轮辐绳系编队系统并基于合理假设提出对应解析模型对自旋过程中的轮辐绳系编队系统的动力学加

空间控制技术与应用 2023年3期2023-07-12

利用姿态机动的绳系卫星编队系统轨道协同控制

的研究成果。由于系绳特有的柔性和弹性，绳系系统在轨运行过程中会显现出特有的一些动力学现象，对于绳系卫星的编队控制，目前仍有许多急需解决的问题。以系绳摆动为例，在机动变轨过程中，系绳并不能严格与推力方向保持一致，会导致系绳产生周期性的摆动现象[4]。系绳摆动会产生张力力矩作用于领航星，干扰其姿态甚至影响整个绳系编队系统的轨道运动。因此，系绳摆动的抑制问题得到了广泛关注。受科氏力影响，通过合理地收放系绳可以实现系绳摆动的抑制，基于此，Vafamand[5]提出

宇航学报 2022年10期2022-11-17

空间超长波天线绳系系统动力学建模与分析

星、子星)和一根系绳组成的二体航天器。自20世纪提出以来，因其在清除空间碎片[1]、轨道转移[2]、人工重力[3]、系绳编队[4]等方面具有重要的应用，受到研究人员的的持续关注[5]。在目前已经开展的绳系卫星实验中，系绳的材料以非导电材料为主，这种材料柔性大，易弯折；普通的金属材料系绳虽然能导电，但重量大，不易收纳和展开。这两类材料都不具备充当空间超长天线材料的可能。碳纳米管作为一种新型高分子材料，密度低，导电性能好，延展性强。千米级的碳纳米管绳，可以被收

航天控制 2022年4期2022-09-09

绳网拖曳带帆板失效卫星的波动控制

动清除技术中，用系绳拖曳的方法得益于系绳质量轻、柔性强、作用距离远等优势，是目前最有希望的清除手段之一。因此，许多学者对绳系卫星系统(Tethered satellite system, TSS)的动力学特性与控制进行了研究。但对TSS的研究通常考虑单一系绳通过鱼叉、机械臂等刚性连接装置直接固连在碎片上，这可能并不适用于实际的清除情景。一方面，失效卫星往往会自旋，刚性连接装置难以直接附着，甚至可能碰撞出新的碎片。另一方面，失效卫星上一般还保留着完整的、展开

宇航学报 2022年7期2022-08-15

空间绳系组合体的继电型控制离轨策略

。近些年来，空间系绳捕获系统是“捕获+离轨”式方案近些年来研究的热点。空间系绳捕获系统一般由太空拖船、系绳、末端捕获装置构成。末端捕获装置捕获到目标后，太空拖船与目标由系绳连接，组成绳系组合体。之后太空拖船进行机动，拖曳目标至坟墓轨道完成空间碎片清除任务[4]。国内外学者针对拖曳离轨过程中的主要问题进行了大量的研究。在离轨策略方面，钟睿和徐世杰[5]利用直接配置算法研究了绳系组合体的霍曼转移方法，Liu等[6]在霍曼转移使用两次脉冲推力机动的基础上，研究了

航空学报 2021年12期2022-01-10

电动力绳系火箭末级离轨系统动力学与控制研究

是飞行器携带导电系绳在地球磁场中运动，导电系绳切割磁力线产生电流，电流和地球磁场相互作用在绳索上产生洛伦兹力，构成离轨阻力以实现离轨[6，7]。故其离轨能力与地球磁场强度和系绳长度大致呈正相关性。失效火箭末级(1)本文中，火箭末级也涵盖上面级。往往分布于低地轨道(LEO)，且质量通常为吨级。表1以中国两型典型的长征火箭为例，分析了任务后末级采用推力离轨方法所消耗的速度增量和燃料消耗比，可以看出额外需要的推进剂比重较大，而且还需要额外设计时序通过控制系统实现

空间碎片研究 2021年3期2022-01-05

绳系系统在空间碎片清除中的应用

拖曳离轨和电动力系绳离轨。其中拖曳离轨主要是在完成目标捕获后形成组合体，平台通过系绳拖动目标离开现有轨道，从而实现对目标的拖曳变轨；电动力系绳离轨则是通过将千米级导电系绳与空间碎片连接，其轨道运动切割地球磁力线并在电离子层中形成回路产生电流，进而与地球磁场相互作用产生洛伦兹力实现快速离轨。2 绳系系统主动移除ESA开展的ROGER项目，研究了地球静止轨道机器人对卫星在轨服务的技术可行性和经济性，如图4所示。该技术可以通过专用服务卫星将在轨卫星从地球同步轨道

空间碎片研究 2021年3期2022-01-05

非合作失效航天器绳系拖曳系统研究

轨过程中，只需要系绳长度反馈即可有效地使TST系统达到稳定状态[9]；刘海涛等忽略拖船与目标的姿态运动，针对TST系统离轨过程中系绳摆动抑制，设计了系绳张力控制律，并构造了使摆动衰减的期望绳长收放速率[10]；王班等针对切向推力作用下绳系复合体拖曳离轨过程中的纵向振动问题提出一种以速度控制为外环、以张力控制为内环的双闭环振动控制法[11]。以上简化模型均忽略了拖船与失效航天器的姿态运动与姿态控制能力，这有可能导致系绳缠绕等问题从而引起系统失稳，因此为更加精

中国空间科学技术 2021年6期2021-12-21

一种基于系绳水下风筝系统的发电方法

,蔡卫军一种基于系绳水下风筝系统的发电方法程文鑫1,温志文2,杨智栋2,蔡卫军2(1.海装装备项目管理中心,北京,100071; 2.中国船舶集团有限公司 第705研究所,陕西 西安,710077)随着海洋技术的不断发展,针对水下尤其是深海海域中的能源需求越来越突出,而已有的水下发电方法存在输出功率不高,发电效率低等不足。针对此问题,文中提出了一种适用于低速流海域的基于系绳水下风筝系统的发电方法,该方法通过提升系绳水下风筝与水流的相对运动速度,可显著增加发

水下无人系统学报 2021年4期2021-09-10

考虑太阳帆板振动的空间绳系拖曳动力学与控制

3]针对组合体沿系绳方向的振动控制问题提出一种时间最短以及能耗最小的最优控制策略，并进行了地面仿真试验，试验证明张力控制机构对张力指令具有很好的跟踪性能。Cho和McClamroch[14]提出了一种最优变轨技术，作用于拖船航天器上的连续推力以实现在两个圆轨道间的轨道转移。针对小的连续常值推力的化学推进绳系卫星系统，Sun等[15]基于欧拉-拉格朗日方法，采用哑铃构型建立了绳系拖拽系统的模型，将推进作用归一化为绳系卫星系统的推进系数，详尽分析推进系数对绳系

宇航学报 2021年4期2021-05-24

基于刚体卫星绳系编队系统的动力学建模及姿态控制*

称TSS，是通过系绳将两个或者多个卫星连接起来，最初的设想是空间绳系卫星系统由母星和子星以及系绳构成，系绳两端分别连接母星和子星，母星利用卷扬机构对子星进行释放或回收.根据系绳导电与否，绳系卫星系统可分为电动力系统和非电动力系统两大类.多体绳系卫星编队系统是由两体绳系卫星系统演化而来，通常由多个卫星或航天器在空间范围内相对静止地组成某种特定的构形.绳系卫星系统具有低成本，高灵活性，高性能等优势，因此受到国内外学者的广泛关注［1-7］.三体绳系卫星系统，由三

动力学与控制学报 2021年2期2021-05-18

面向编队卫星的空间系绳在轨服务

学十分复杂,而且系绳的留位和回收运动较难稳定[6-7]。特别地,当系绳在松弛和绷紧两种状态之间来回切换时,极易引发系绳的振荡,对所执行的任务带来隐患[8],为此需要采取有效的主动控制方法。已有的研究方案主要分为绳长速率控制、拉力控制和辅助外力控制[9],辅助外力控制又分为电动力控制和推力控制。Yu[10]等提出了一种绳长速率控制方法,发现了一些具有特殊价值的特定运动形态(如平衡状态),这对解决TSS的稳定控制有着指导意义。此外，最优控制和滑模控制被广泛应用

系统工程与电子技术 2021年3期2021-03-02

多无人机绳索悬挂协同搬运固定时间控制

要有刚性抓取式和系绳悬挂式两种协同搬运连接方式[1]。相比于刚性抓取式，系绳悬挂式能够保留无人机的高机动性以及提高载荷能力的使用效益。针对单无人机系绳悬挂式搬运的系绳摆动问题，设计了依赖系绳或载荷实时状态信息的摆动抑制控制器[2]，使得多无人机协同搬运能够有效抑制系绳摆动，因此多无人机协同搬运受到了研究人员的广泛关注。但是，系绳悬挂式系统是一个欠驱动、非线性耦合系统，悬挂跟踪控制是一个具有很高挑战性的问题。文献[3-4]中，基于拉格朗日建模法推导了任意数量

导航定位与授时 2021年1期2021-02-03

系绳拖曳半物理试验装置设计与方案可行性验证

拟Tips运行时系绳内部张力变化的示意图。Kojima等[11]利用一定倾斜角度的坡面转台微重力环境模拟绳系卫星的动力学。上述试验方法和太空试验具有较高的相似性,但是在实现轨道面外动力学仿真和难以模拟复杂空间环境上还是有很多难以解决的挑战[12]。为此,设计一种适用于绳系系统地面试验的半物理仿真实验装置,将仿真系统中易实现的系绳收放与张力控制器部分以实物的方式引入仿真回路,拖曳过程中复杂的非线性系统动力学部分以数学模型描述并转化为仿真计算模型,构建半物理仿

科学技术与工程 2020年35期2021-01-14

电动力系绳离轨系统关键技术简析

空气增阻和电动力系绳离轨，需要利用大气阻力和地球磁场等自然因素。对于LEO空间碎片，单纯依靠大气阻力实现离轨需要几十年甚至几百年；而电动力系绳离轨系统具有质量小、成本低、不消耗燃料和离轨时间短等优点，是清除LEO碎片的理想选择之一[5]。本文从电动力系绳系统的国内外研究现状入手，对该系统的关键技术研究进行综述，描述离轨系统的动力学与控制研究内容，预测系统离轨时间，介绍系统离轨装置设计，最后对进一步的研究方向以及重点、难点进行展望。1 电动力系绳系统国内外研

航天器环境工程 2020年4期2020-10-19

菌袋封口方式与灵芝菌丝生长的关系

棉盖体、封口膜、系绳3种封口处理方式，观察、记录菌丝的生长情况。结果表明，不同封口方式与3种不同品种灵芝菌丝生长关系基本一致，菌丝生长势：封口膜＞无棉盖体＞系绳；发菌期系绳处理的菌丝长度较其他两种封口处理的短；平均生长速度：封口膜处理明显优于系绳，无棉盖体次之。表明封口膜是较适宜灵芝菌丝生长的封口方式。灵芝；菌袋；封口方式；菌丝生长灵芝，又名仙草、瑞草等，可提高免疫力，有安神助眠、消除疲劳、止咳平喘等功效[1]。山东省聊城市冠县代料栽培灵芝已有30多年历史

食药用菌 2020年4期2020-08-16

空间碎片绳网捕获拖曳恒张力控制

[4]研究了通过系绳连接的空间碎片与空间拖船组合体的动力学问题，结果表明，若空间拖船推力的方向与系绳方向一致，且系绳保持张紧，那么离轨过程就是安全的。文献[5-6]针对空间拖船和废弃星的绳系组合体，考虑了废弃星上的挠性部件，如帆板的影响，提出了一种推力控制策略以避免碰撞。文献[7]提出了一种包含加速、平衡、旋转和返回的4阶段绳系组合体离轨方案，并进行了仿真分析，为工程实现提供了技术思路。文献[8-9]主要针对拖曳过程中组合体的摆动问题，分别设计了分层滑模控

宇航学报 2020年7期2020-08-12

椭圆轨道绳系卫星系统释放的类反步法控制

TSS)是由太空系绳和通过太空系绳连接到一起的太空设备构成，如卫星、空间站或太空操纵手等[1].TSS适用于许多空间任务，如轨道转移[2]、碎片清除[3]、深空探索[4]等.执行任何一个TSS任务的首要条件就是能够将系绳连接的设备释放到指定的位置，即，释放是绳系卫星系统的基本操作之一.但是，由于柔软的系绳只能提供张力而不能提供支撑力，且被释放子设备上的推进器功率较小，实现稳定和快速释放是相当具有挑战性的[5].因此，深入研究绳系卫星系统的释放过程是具有重要

哈尔滨工业大学学报 2020年4期2020-06-23

空间绳系编队的动力学及稳定展开控制研究

系编队[1]通过系绳将多颗卫星连接起来形成特定结构，不仅具有传统多航天器系统成本低、性能好、可靠性高、灵活性强的特点，而且具有在精确定位的同时可降低燃料消耗、提高寿命等优点，被广泛应用于对地观测和对地定向等空间任务中。空间绳系编队的稳定展开是编队后续运行的重要保障，对其完成特定空间任务具有重要意义。编队系统稳定展开的难点[2]包括：1)合理的系统动力学模型的建立；2)有效的稳定展开控制方法的设计。现有的关于空间绳系编队的文献表明：对系绳的处理情况极大地影响

宇航学报 2020年4期2020-05-21

空间双体系绳系统展开阶段末端星姿态动力学分析*

. 中俄国际空间系绳系统研究中心， 陕西 西安 710129；3. 萨马拉国家研究型大学 空间与火箭技术学院， 俄罗斯 萨马拉 443082)空间系绳系统(Space Tether System, STS)是一种可延展数十乃至上百千米的复杂动力学系统。作为一种新型航天器组合体，该系统具有广阔的应用前景。例如：利用长系绳系统可探测地球大气、重力场及磁场等[1-2]；利用系绳代替传统的刚体机械臂所构成的空间绳系机器人可执行太空垃圾捕获、拖曳离轨等太空任务[3-

国防科技大学学报 2020年2期2020-05-06

极端地形绳系机器人研究进展

多为绳系机器人，系绳的存在使得穿越极端地形区域成为可能，但同时也带来了发生系绳缠绕的问题[5]。目前中国尚未有针对极端地形绳系机器人的研究，所以将主要依据国外研究现状分别根据机构构型和系绳管理技术对极端地形绳系机器人的发展进行分析和总结。1 绳系机器人研究现状1.1 腿式Dante Ⅱ(图1)是由CMU在1992年开发的，是一个可以攀爬陡峭斜坡的绳系步行机器人[6]，致力于活火山的探索，Dante Ⅱ共有8条腿，每个腿都可以独立地调整垂直位置来避障及适应崎

科学技术与工程 2020年5期2020-04-24

空间非合作目标物柔性捕获技术进展

方式、消旋技术、系绳模型及系绳控制机构等技术进展进行分析与讨论，最后给出了一些具体建议。1 空间非合作目标物柔性捕获方式空间柔性捕获技术的柔性一般体现为末端捕获装置的柔性(如绳网、口袋等)，也可体现为捕获后目标物与任务平台之间的柔性连接(如飞爪等绳系捕获)。根据捕获执行机构的不同，柔性捕获一般可分为绳网捕获、飞爪捕获及柔性口袋捕获等。1.1 绳网捕获空间绳网捕获是在空间展开一张大面积的绳网对空间目标物进行捕获的技术，是空间柔性捕获中较为成熟的技术之一。绳网

宇航学报 2020年2期2020-03-13

绳系拖曳过程中的若干典型张力控制

，但是只能适用于系绳只释放不回收的场合；南京航空航天大学[6-7]研制了绳系系统的实验平台，并设计了相应的张力控制机构，验证绳系回收和释放过程中的最优控制，该机构只可实现简单的收放功能，无张力检测与闭环控制。针对上述问题，设计并制作了绳系收放装置。该装置采集张力传感器的数据，结合绳系卷绕机构，实现张力的闭环控制。根据系统非线性强、难以精确建模等特点，分析了系统中摩擦力及系绳参数、种类对于张力控制的影响，设计了PD控制策略。最后，在气浮平台上完成了间歇式拖曳

机械与电子 2020年1期2020-01-15

在轨服务中空间系绳的应用及发展

世纪后，利用空间系绳的柔性、弹性、易扩展性等优点研发的空间绳系机器人、空间绳网机器人，具有操作距离远、安全、灵活等诸多优势，可广泛应用于失控卫星捕获与回收、轨道垃圾清理等在轨服务任务。实际上，空间系绳并不是一个全新的概念，其最早可以追溯到19世纪Tsiolkovski[1]提出的“赤道通天塔的设想”，但在一开始，空间系绳的应用只是科学幻想而非现实。研究人员设想通过系绳旋转产生人工重力或者是利用系绳制作空间电梯并用于轨道转移等。在20世纪60年代，空间系绳的

宇航学报 2019年10期2019-10-23

采用电动力绳系清除空间碎片的优劣势分析

系离轨原理当导电系绳在地球磁场中运动时，由于切割地球磁力线而在系绳中产生电动势，当系绳和大气电离层中的自由电子和离子构成闭合回路时，便能在系绳中产生电流，电流和地球磁场相互作用会在系绳上产生洛仑兹力。洛仑兹力与航天器运动方向相反，与大气阻力的作用是一致的。电动阻力的概念就是利用导电系绳中的电流与地磁场之间互相作用产生的洛伦兹力。用于减速的洛伦兹力F(电动阻力)以复杂的方式由系绳系统设计参数、轨道及当地电离层的特性确定。式中，I(l)是系绳中流动的电流；dl

空间碎片研究 2019年2期2019-09-16

空客的“城市空中巴士”(CityAirbus) 完成了首次垂直系绳升空

们当天进行了几次系绳飞行。空客直升机公司首席执行官布鲁诺·伊文在社交媒体上公布了“城市空中巴士”首次系绳飞行的细节。空客证实，系绳飞行主要是为了评估“城市空中巴士”的推进系统和飞行控制系统的性能，以及评估其他数据点。下一步，工程团队将转移到曼兴附近的德国军用飞行测试设施，在该设施周围的受限空域内进行无系绳飞行，以便让工程团队探索飞行包线。空客曾希望在2018年底试飞这架2.2t的小型飞机(略小于空客的H120单发涡轮直升机) ，但出于支持更多测试的原因，对

无人机 2019年7期2019-09-02

基于伪谱法的空间绳系组合体最优燃耗离轨研究*

模型，不仅考虑了系绳分布质量、空间位形，还考虑了系绳和航天器连接点的偏置，得到了复杂的微分方程. 2001 年欧空局提出了地球静止轨道碎片清理器(ROGER,robotic geostationary orbit restorer)项目[2]，该项目提出的控制策略能有效地抑制组合体离轨过程中系绳的摆动. 在绳系组合体离轨优化方面，LIU 等人[3]提出了加速、平衡、旋转、返回四阶段组成的地球同步轨道上废弃卫星拖曳离轨方案，仿真表明方案可行，并能够节省整个过

空间控制技术与应用 2019年3期2019-07-22

基于矩阵分解的空间系绳系统不完全反馈控制

学中俄国际空间系绳系统研究中心，西安 710072；3. 俄罗斯萨马拉国家研究型大学，萨马拉 443086)随着人类航天事业的不断发展，越来越多的航天器被不断发射到太空，因此近地空间已逐渐变成十分拥挤的场所。与此同时，由于复杂的太空扰动导致航天器轨道高度发生不同程度的变化，进而引起不同航天器之间的碰撞，产生大量空间碎片。因此，安全、高效地捕获空间碎片对于航天任务的安全完成具有重要意义。利用空间系绳系统(STS)进行捕获是一种新型捕获方式，具有安全性、

北京航空航天大学学报 2019年5期2019-05-29

视觉导引受限下空间绳系机器人最优逼近控制

空间抓捕器，空间系绳，空间平台三部分构成，抓捕器通过系绳与平台相连，如图1所示，空间绳系机器人具有机动灵活，操作半径大，安全性高等优势[1-2]。空间绳系机器人可用于太空垃圾移除[3-4]，目标星辅助稳定[5-6]等任务，是一种非常具有应用前景的在轨操作工具，同时也是当前在轨服务技术发展的热点方向之一，国内外学者对该空间绳系系统进行了大量研究。近年来有关空间绳系机器人的研究主要集中在动力学建模，逼近抓捕，抓捕后稳定控制，拖曳移除，以及回收控制等。在动力学建

宇航学报 2019年4期2019-05-09

基于非线性模型预测的绳系系统系绳摆振控制

绳系卫星系统是由系绳连接绳端卫星构成的空间系统[1]。绳系卫星系统表现出了广阔的应用前景，如空间发电、构建空间结构和拖拽离轨等，是近年来航天研究热点之一[2]。空间绳系拖拽离轨是借助飞网等机构抓捕，并利用系绳连接主星和目标，由主星机动，实现目标拖拽转移的新概念在轨操作技术[3-5]。在空间碎片主动移除技术中，空间绳系拖拽离轨是一种较为高效和具有应用前景的技术。在实际拖拽离轨任务中，系绳的摆动会引起主星的扰动，进而影响整个系统的稳定，因此如何抑制离轨过程中的

北京航空航天大学学报 2018年10期2018-10-30

空间绳系组合体拖曳动力学分析及振动控制

用任务平台+空间系绳+末端捕获装置的方式，其中末端捕获装置可以是绳网或飞爪。末端捕获装置捕获到目标物后，任务平台与目标物通过空间柔性系绳连接，组成一空间绳系组合体，而后通过任务平台的喷气推力将组合体拖曳至指定的坟墓轨道从而完成整个捕获离轨任务。针对空间绳系组合体的拖曳离轨的研究近年逐渐广泛起来。文献[4]提出了一种包含加速、平衡、旋转和返回的4阶段绳系组合体离轨方案，并进行了仿真分析，为工程实现提供了技术思路；文献[5-7]主要对拖曳过程中的组合体进行了多

宇航学报 2018年2期2018-03-16

电动力绳系离轨系统电流与拉力混合展开控制

荷及连接用的导电系绳构成，工作原理为利用绕地运行的导电缆绳切割地球磁场产生的动生电动势，此时在系绳两端分别安装电荷采集和发射装置即可有电流产生，与地磁场相互作用便产生了洛伦兹力，即电动力[1]。与其他方法相比，空间电动力绳具有能耗低、安全性高等优点，是处理中低轨道太空垃圾的有效手段[2]。在任意空间电动力绳任务中，都需要在发射至预定轨道后将系绳释放到预定长度。由于电-力耦合、重力梯度、环境摄动等诸多因素存在，空间电动力绳系统是一类典型的非线性系统，在变化地

航空学报 2018年2期2018-03-15

绳系拖曳中柔绳动力学及其控制方法

利用拖曳装置控制系绳张力的方法。采用有限元法建立了系绳伪梁模型，通过仿真分析了系绳参数、端部扰动对其传力特性的影响以及所造成的系绳两端张力区别的原因。建立了系绳收放与张力控制装置机电一体的动力学模型，基于PD控制方法，实现了通过系绳收放对系绳末端张力的跟踪控制。通过算例仿真分析了系绳末端位置扰动频率对末端张力跟踪控制效果的影响，结果表明：对于确定的末端张力跟踪控制要求，末端位置扰动频率较低时，末端张力跟踪误差小；随着扰动频率的增大，末端张力误差和时滞增大；

载人航天 2017年4期2017-08-17

琼州有黎金

底踏有小环，作为系绳悬吊之用。器身基本完整，有多处锈蚀，内壁为素面。2008年4月由白沙县博物馆调拨至海南省博物馆。2.清代黎族三蛙耳铜锣，二级文物，面径25.4、厚4.5厘米。锣身边缘大约在圆周六分之二处铸有3只小青蛙，每只皆位于圆周六分之一处，三蛙足底踏有小环，作为系绳悬吊之用。器身基本完整，内壁为素面。于2008年3月由三亚市博物馆调拨至海南省博物馆。3.清代黎族云雷纹三蛙耳铜锣（图二），二级文物，面径25.1、厚4.5厘米。锣身边缘铸有3只小青蛙，

文物天地 2017年6期2017-08-04

日本发射第6艘HTV货运飞船

物，包括一个电动系绳实验装置和14颗微小卫星，以及用于替换站上现有镍氢电池的6组锂离子蓄电池。飞船将在站上停靠5周多，最终会携带站上一些垃圾脱离空间站，并在再入中被烧毁。为了验证利用电动系绳来主动清除空间碎片技术，飞船离站后和再入前将利用名为“风筝”的电动系绳装置开展一项实验。系绳展开后长700米，末端配备20千克的一个质量块，实验时通以电流，通过切割地磁场产生洛伦兹力。本次发射搭载的14颗微小卫星由美国、日本、意大利、新加坡、巴西等国家的相关机构研制。（

太空探索 2017年1期2017-04-19

带偏置点的绳系拖拽离轨系统动力学研究*

体包括空间拖船、系绳和空间残骸，系绳在空间残骸一端的牵挂点看作偏置点，给出相应的的绳系拖拽系统构型;其次，以降轨离轨过程为例，建立系统能量方程，并根据欧拉-拉格朗日方程给出系统的动力学表达式并估算系绳张紧情况下的平衡点;最后，设定离轨推力，在不同的初始角速度、系绳张紧或松弛以及不同松弛程度条件下，分析绳系拖拽离轨系统的动力学行为.研究表明，空间残骸小的初始角速度和张紧或略微松弛的系绳能够保证安全离轨.绳系拖拽;偏置点;安全离轨;0 引言人类进行太空探索活动

空间控制技术与应用 2017年1期2017-04-14

基于高斯伪谱法的系绳式InSAR系统展开滑模控制

基于高斯伪谱法的系绳式InSAR系统展开滑模控制张志刚，张锦绣(哈尔滨工业大学 卫星技术研究所，黑龙江 哈尔滨，150080)针对系绳式InSAR系统的快速展开问题，设计一种系绳张力自适应滑模控制器以跟踪系统展开最优路径。首先使用系统三维动力学模型，然后面向任务确定系统性能指标和约束，基于高斯伪谱法规划出系统展开的最优路径，并且提出一种系绳张力自适应滑模控制器在系统存在模型误差和外界扰动情况下跟踪系统最优展开速度，并通过Lyapunov函数证明闭环系统的稳

哈尔滨工程大学学报 2017年2期2017-03-14

日欲用渔网技术清除太空垃圾

约700米的金属系绳并通电。这次试验将利用磁场中有电流经过会使物体产生运动的原理，通电的金属系绳与地球磁场相互作用，导致“太空垃圾”不断减速并下坠，最终在大气层燃烧殆尽。如果此次试验取得成功，JAXA考虑将尝试在H2A或H2B运载火箭上搭载用于清除太空垃圾的小型卫星，使卫星靠近大块的太空垃圾并接上电线。据称，该研究技术非常节能，无需使用燃料或大量电力。日本此次率先采用的太空清理技术由JAXA与日本最大渔网制造商日东制网共同开发的。这也是一项日本传统技术与最

环球时报 2016-12-072016-12-07

面向GMTI任务的系绳式InSAR系统展开研究

向GMTI任务的系绳式InSAR系统展开研究张锦绣*，张志刚哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001研究了短绳系式合成孔径雷达干涉技术(InSAR)系统面向地面动目标检测(GMTI)任务时的展开问题。使用系统的三维动力学模型，首先分析系统在平衡位置附近的稳定性，确定系统执行GMTI任务时面临的问题。结合GMTI任务需求确定系统短系绳情况时的展开方式，使用粒子群算法对系统初始分离速度和方向进行优选，使系统在展开结束时恰好摆动到水平方向。在展开完成后

航空学报 2016年10期2016-11-20

利用受限张力的拖曳变轨欠驱动姿态稳定策略

有限的平台推力和系绳张力来抑制系绳的摆动。针对此类输入受限的欠驱动控制问题，提出了一种利用受限张力的姿态稳定策略。首先，推导了组合体姿态动力学模型。然后通过数值求解姿态平衡方程得出理论面内姿态指令，再采用高斯伪谱法对其优化获得实际指令。最后，基于分层滑模理论设计欠驱动张力控制律，并嵌入抗饱和模块以缓解张力饱和。仿真表明空间平台能在正向有限的张力控制下，平滑地收放系绳使面内角和绳长跟踪实际姿态指令。此外，所提策略对目标体摆动和传感器误差也具有良好的鲁棒性。空

航空学报 2016年12期2016-11-18

连续地月载荷转移系统二维柔性动力学建模与分析

0001)为研究系绳柔性对连续地月载荷转移系统(continuous cislunar payloads transfer system, CCPTS)动力学的影响，利用Lagrange方法建立了CCPTS二维柔性动力学模型，并对所建立的二维柔性动力学模型进行了理论及仿真分析.通过对系绳为柔性绳与刚性杆两种情况下的动力学进行仿真对比分析表明:系绳柔性对CCPTS轨道、姿态参数有一定的影响，而这种影响表现为变量变化的时间不同步，并且会随着时间的推移逐渐增大；

哈尔滨工业大学学报 2016年10期2016-11-17

通过空间系绳系统返回载荷到地面的误差分析

072)通过空间系绳系统返回载荷到地面的误差分析徐小野1，2，伊始克夫·谢尔盖1，法捷严科夫·巴维尔1，王长青2(1.萨马拉国立航空航天大学飞行器学院，俄罗斯萨马拉 443086；2.西北工业大学自动化学院，陕西西安 710072)分析了利用空间系绳系统返回载荷到地面目标点的过程中，由于展开过程中有可能的误差导致着陆点的偏差。首先给出了从系绳展开、自由摆动、切断系绳后进入低轨道，最终进入大气层到落到地面整个过程模型和计算过程；通过载荷整个运动过程中的数据给

西北工业大学学报 2016年2期2016-10-29

基于珠式模型的绳系卫星安全交会过程建模与仿真

言最早的关于空间系绳的应用可追溯到1895年俄国科学家Konstantin Tsiolkovsky的文章“Day-dreamsofHeaven and Earth”，文中描绘了一种借助攀登高塔来“逃离”地球的设想［1］。在Tsiolkovsky新奇灵感的引导下，各种关于绳系卫星空间应用的奇思妙想纷至沓来，归纳起来主要有空间在轨服务、导电系绳、轨道转移、微重力、空间运输、深空探测、交会与捕获等［2-3］。利用绳系卫星实施空间交会与捕获具有成本低、能耗少、可重

火力与指挥控制 2016年9期2016-10-18

电动绳系在低极轨卫星中的应用研究

重状态中，但由于系绳较长，在运动中容易振荡，系绳越长则由两端受力不平衡而造成的振荡现象越明显[13]。本文提出的水平结构电动绳系方案如图1所示，由2 颗卫星构成，2 颗卫星之间采用半刚性的导体系绳连接，处于同一水平面。其中1 颗卫星通过偏压导体收集空间电子，另1 颗卫星通过空心阴极向空间发射电子，此时在导体系绳上产生电流回路。在地球磁场垂直分量Bz作用下，水平系绳可以产生与卫星运动方向相同的推力分量，进而实现对卫星轨道的提升；当系绳上电流方向相反时，所产生

航天器环境工程 2015年4期2015-12-23

自主机动飞网机器人动力学建模与网型保持方法

象是一种由平台、系绳、质量块、网组成空间飞网结构。针对这种飞网，Mankala等研究了动力学建模与仿真问题［4］，Zhai等研究了结构设计与动力学问题，并设计了一种利用系绳张力和推力的反馈控制器，保证飞网能够有效地飞向目标［5－7］，但是，在 Mankala和 Zhai的研究中，研究重点放在平台、系绳、末端执行器组成的系统动力学研究上，飞网结构被假设为质点。于洋等研究了飞网的抛射动力学问题［8］。李京阳等分析了空间飞网的松弛模型和柔性模型，得出了松弛模型更

宇航学报 2015年7期2015-12-15

空间长系绳系统动力学与释放方法研究

0072）空间长系绳系统动力学与释放方法研究苟兴旺，李爱军，罗拉全，王长青（西北工业大学自动化学院，陕西西安 710072）针对绳系载荷远距离释放问题，研究了长系绳系统释放过程的动力学特性。考虑系绳质量及面外角，建立了长绳系卫星系统动力学模型。针对空间长系绳系统展开任务要求，提出了分段多次展开的思想，将系绳的展开过程多段化，多次应用标称控制律，利用差分进化算法优化得到每段展开结束时的系绳长度。仿真结果表明，应用多次展开标称控制律不仅可以精确完成系绳的展开，

西北工业大学学报 2015年6期2015-10-22

生命保护神：中国军人的防毒装具（下）

的帆布靴带，改用系绳系牢靴帮;靴底以维纶布为基布，双面覆有橡胶，并且靴底边缘从靴帮的前端、左侧、右侧、左后部、右后部共5个部位突出，在5个突出处均加工有圆孔，用于穿入系绳。该防毒靴套不分左右脚。穿着防毒靴套时，需先在靴底边缘的5个圆孔内穿入系绳，然后再将脚穿入靴套。穿入系绳时，首先将系绳对折，并将对折处从靴底前端的圆孔中穿过，再将系绳的两个头从穿过圆孔的对折处穿过并拉紧。继续将系绳的两个头分开，分别从上向下穿入靴底左、右侧的圆孔，再从上向下穿入靴底左后、右

轻兵器 2015年6期2015-03-26

结构偏差对二维连续地月载荷转移系统动力学影响

基本思想就是通过系绳的旋转运动实现系绳两端卫星之间的动量、能量交换，从而实现改变卫星的速度、改变卫星轨道的目的.因此，采用动量交换原理的绳系卫星系统具有能够实现较大运载能力、可重复使用、节省能量等优点.基于此想法，研究者们大胆地提出了两种旨在实现地月(或星际之间)物资转移的绳系卫星系统构想，一种构想源自于TUI公司的Robert，他在1980年就首次提出了一种动量交换/电动绳系(Momentum-Exchange/Electrodynamic Reboos

北京航空航天大学学报 2015年11期2015-03-19

空间绳网机器人的张力控制机构研制与性能研究

的唯一途径.提出系绳张力机构必须具有系绳入角姿态可测、绳长可测和系绳张力可控可测等功能要求.开展高精度的张力控制机构设计工作，对研制的样机进行单机测试和地面防冲击缓冲释放实验.测试和实验结果反映张力控制机构样机具有很好的操作性，能够较好地满足地面试验要求.绳网机器人；系绳张力控制机构；单机测试；防冲击空间碎片清理、防止小行星撞击地球等空间任务是当前空间探索的重要任务之一[1].空间绳网机器人一般采用自由飞行任务星与飞网弹射捕获装置相结合的方式.当目标物在绳

浙江大学学报（工学版） 2015年10期2015-01-08

基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制*

动化学院国际空间系绳系统研究中心，西安 7100722.萨马拉国立航空航天大学，俄罗斯萨马拉基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制*李 超1王长青1李爱军1扎伯罗特诺夫.尤里21.西北工业大学自动化学院国际空间系绳系统研究中心，西安 710072
2.萨马拉国立航空航天大学，俄罗斯萨马拉首先基于哑铃模型建立空间系绳系统的数学模型，然后对标准系数法进行了介绍，在此基础上提出了基于标准系数法的空间系绳系统状态保持稳定控制算法，最后结合仿真实例对空间系绳系

航天控制 2014年2期2014-07-08

基于平流层特殊风场的浮空器定点方案研究

、有效载荷吊舱、系绳、轨迹控制器、能源系统、数传系统、定点控制系统、遥测系统和环境保障系统等构成。图3 平流层可定点气球总体结构其连接关系如图3所示,从上到下依次为气球、有效载荷吊舱、系绳和轨迹控制器。其中,轨迹控制器主要由机体、垂直翼面、全动水平翼面、垂直舵面和水平舵面组成。本系统中,浮空气球飞行在平流层底部的准零风层高度附近。系绳用于传递轨迹控制器的控制作用。轨迹控制器位于气球下方6～8 km的西风激流区中,所在高度存在较大的风速和空气密度,其表面动压

西北工业大学学报 2014年1期2014-03-25

空间系绳的安全性设计准则探讨

业大学 国际空间系绳系统研究中心，西安 710072）0 引言绳系卫星系统是指借助柔性系绳将两个或多个卫星连在一起飞行的组合体，其用途涵盖微重力产生、电动力推进、绳系交会及捕捉、空间碎片（含微流星体）清除和深空探测等诸多重要领域。由于系绳是这个系统的关键组成部分，所以选择一种合适的系绳是任务成功的关键。多年来，科研人员进行了多次空间系绳试验，但基本上没有达到预期效果，这与系绳的选择不当有一定关系。例如，1992年，TSS-1绳系卫星试验中由于缠绕之故使系绳

航天器环境工程 2013年2期2013-11-28

柔性绳系辅助离轨系统展开动力学研究

了更好的分析柔性系绳展开运动特性，在基本假设的前提下采用进一步的假设:1)绳系辅助离轨系统没有摆动运动或可控—相对某一平衡位置作微幅的振荡(以静态释放模式为例，即θ=φ=θ·=˙φ=ε，L·/L=D，D和ε为小量);2)C1≫Ci，i=2，3，…，n;3)与返回舱质量相比，系绳质量可以忽略，不考虑外界摄动作用.基于上述假设，采用二阶伽辽金模型，由式(7)，(8)和(10)可得展开状态下的柔性绳系辅助离轨系统的横、纵向运动的系数方程为结合俄罗斯提出的充气式防

哈尔滨工业大学学报 2011年3期2011-03-12

空间绳系系统自由展开建模与仿真

程中绕线盘出线、系绳振动以及末端质量的运动规律，并利用中心差分法、四阶Runge－Kutta和预估校正法等数值方法对绳系的自由展开过程进行仿真，仿真结果显示该模型可以较精确描述绳系系统在展开过程中的复杂非线性动力学行为，绳系自由展开不能满足稳定展开的要求，仿真数据可以为后续的绳系展开控制提供参考依据。空间绳系展开;动力学模型;自由展开;中心差分法;非线性动力学空间绳系系统是指利用柔性系绳将两个或两个以上的航天器连接在一起所构成的空间飞行系统。绳系连接的航天

振动与冲击 2011年5期2011-01-25

基于粒子群算法的绳系卫星展开与回收控制

问题，但通过改变系绳拉力来实现展开和回收的方法尚未得到充分研究.将系绳拉力作为控制力，并在时间域内离散，然后利用粒子群优化算法在整个可行域中寻找满足优化指标的最优值，从而得到控制力的变化规律.该控制方法可以使绳系卫星系统在最小摆动、最短时间等最优指标意义下，迅速展开到平衡位置，同时也适用于绳系卫星的回收.仿真结果表明：该控制方法同基于控制展开与回收速度的控制方法相比，展开和回收的时间短、侧向摆动小，具有一定优越性.绳系卫星；展开；回收；粒子群算法；最优指标

空间控制技术与应用 2009年4期2009-12-12