空间小型卫星对接机构及其仿真试验台设计技术

前言 第1章 绪论 1.1 空间小型卫星自主对接技术发展的意义 1.2 在轨对接机构技术的研究现状 1.2.1 国外对接机构技术研究 1.2.2 国内对接机构技术研究 1.3 仿真对接试验台技术的研究现状 1.3.1 国外仿真对接试验台技术研究 1.3.2 国内仿真对接试验台技术研究 1.3.3 仿真对接试验台的建模与仿真方法研究 1.4 本书主要内容 参考文献 第2章 新型空间小型卫星对接机构结构设计与对接过程 2.1 锥-杆定位式对接机构的结构设计与对接过程 2.1.1 整机结构方案设计 2.1.2 被动对接机构结构设计 2.1.3 主动对接机构结构设计及对接过程 2.2 拉-收三爪式对接机构的结构设计与对接过程 2.2.1 整机结构方案设计 2.2.2 主要部件的结构设计 2.2.3 主被动机构对接过程 2.3 收-拉三爪式对接机构的结构设计与对接过程 2.3.1 整机结构方案设计 2.3.2 部分主要部件的结构设计 2.3.3 主被动机构对接过程 2.4 三种结构方案比较与优选 参考文献 第3章 收-拉三爪式对接机构对接过程建模与位姿分析 3.1 对接机构坐标系建立 3.2 对接机构姿态参数及姿态运动学分析 3.2.1 欧拉角法与四元数法描述 3.2.2 欧拉角和四元数的转换关系 3.2.3 欧拉运动学方程与四元数运动学方程建立 3.3 对接机构相对位置动力学建模与分析 3.3.1 相对位置动力学建模 3.3.2 在轨对接过程中两卫星空间状态描述 3.4 对接机构姿态动力学建模与分析 参考文献 第4章 收-拉三爪式对接机构对接过程仿真与动力学特性分析 4.1 基于ADAMS软件的仿真分析 4.1.1 ADAMS软件简介 4.1.2 分析方法 4.2 对接机构对接过程仿真结果 4.2.1 仿真工况1（正抓） 4.2.2 仿真工况2（偏抓） 4.2.3 仿真工况3（斜抓） 4.3 对接机构对接过程动力学特性分析 4.3.1 对接过程动力学参数方程 4.3.2 主动机构锁爪运动学方程 4.3.3 被动机构运动学方程 4.3.4 对接过程的接触碰撞分析 4.3.5 锁爪碰撞力与缓冲动力学分析 参考文献 第5章 收-拉三爪式对接机构的关键部件有限元分析与优化设计 5.1 锁爪静力学特性分析 5.1.1 锁爪有限元模型 5.1.2 锁紧后静载荷作用分析 5.2 锁爪结构优化设计 5.2.1 模型参数化与有限元网格划分 5.2.2 边界条件设定 5.2.3 优化设计结果分析 5.2.4 锁爪优化模态分析 参考文献 第6章 六自由度仿真试验台结构设计与工作原理 6.1 新型立式六自由度仿真试验台结构设计与工作原理 6.1.1 整机结构设计与工作原理 6.1.2 吊装式四自由度运动模拟器结构设计 6.1.3 二自由度运动滑台结构设计 6.2 新型复合式六自由度仿真试验台结构设计与工作原理 6.2.1 整机结构设计与工作原理 6.2.2 主动对接机构转换平台结构设计 6.2.3 被动对接机构转换平台结构设计 参考文献 第7章 六自由度仿真试验台动力学特性与机构稳定性分析 7.1 运动模拟器对接试验过程坐标系与动力学模型建立 7.1.1 运动模拟器坐标系建立 7.1.2 三自由度运动模拟器球关节摩擦力矩分析 7.1.3 对接机构接触力矩模型建立 7.1.4 被动平台动力学模型建立 7.2 试验台动力学模型的仿真结果分析 7.3 对接试验过程中试验台位姿误差分析 7.3.1 位姿误差来源分析 7.3.2 姿态角误差分析和计算 7.3.3 姿态角误差的非脆弱鲁棒控制策略研究 7.4 复合式对接机构工作过程中稳定性分析 7.4.1 稳定性准则描述 7.4.2 机构静态下稳定性分析 7.4.3 机构动态下稳定性分析 7.4.4 Sm与Sne联合判定复合式对接试验台的稳定性 7.5 复合式对接试验台关键部件的结构可靠性分析 7.5.1 可靠性理论基础 7.5.2 可靠性分析方法 7.5.3 关键部件可靠性分析 参考文献 第8章 六自由度仿真试验台控制系统方案设计 8.1 控制系统原理与方案设计 8.1.1 控制系统的功能要求 8.1.2 控制系统的原理与结构 8.2 关键硬件电路设计与传感器选型 8.2.1 光栅尺与PLC接线电路设计 8.2.2 控制系统供电电路设计 8.2.3 传感器选型 参考文献 第9章 对接机构及其仿真试验台物理样机试验 9.1 收-拉三爪式对接机构物理样机测试方法与试验 9.1.1 对接机构物理样机测试方法 9.1.2 对接机构物理样机试验结果与分析 9.2 立式六自由度仿真试验台物理样机测试方法与试验 9.2.1 立式仿真试验台物理样机测试方法 9.2.2 对接机构与仿真试验台联合试验结果与分析 参考文献