基于气浮平台的模拟星碰撞分析及实验研究

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1、硕士学位论文题目：基于气浮平台的模拟星碰撞分析及实验研究学号：姓名：梁骥专业：机械电子工程导师：贾庆轩学院：自动化学院年月日中国■北京硕士学位论文题目：基于气浮平台的模拟星碰撞躲越舰究学号姓名：梁骥专业：机械电子工程导师：贾庆轩学院：自动化学院年月日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明

2、并表示了谢意。申请学位论文与⋯有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名日期：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：涂綠日期：对二导

3、师签名：—日期：—士人认基于气浮平台的模拟星碰撞分析及实验研究摘要近年来，我国航天飞速发展，空间站建立过程中，需要分别对太空舱发射并进行在轨对接、组装。在对接过程中，舱体势必会发生碰撞，为使对接任务顺利完成，需要对空间舱体的碰撞进行研宄，对其碰撞状态进行科学的预测。另一方面，太空中空间机械臂扮演着越来越重要的作用，机械臂在任务过程中难免会与被操作物发生碰撞，在发生碰撞后为了能够顺利完成任务，需要对机械臂及被碰物体的运动状态进行预测。基于此，本文开展了单刚体的碰撞动力学研宄。研究内容主要包括以下几个方面：首先，对单刚体的无摩擦碰撞分别从离散模型和连续模型进行了研究。通过建立

4、刚体的碰撞坐标系，依据动量定理及动量矩定理建立系统的碰撞动力学方程组，然后引入恢复系数，建立了碰撞系统的离散模型，并进行了仿真分析；通过将碰撞力模拟为弹簧及阻尼器的形式，利用牛顿第二定律及各变量间微分关系，建立了碰撞系统的连续模型，并进行了仿真分析。其次，对考虑刚体切向摩擦力的碰撞进行了研究。基于虚拟弹簧模型求解切向冲量与法向冲量及弹簧能量与弹簧长度变化速度间的关系，由此得到关于法向冲量的有摩擦碰撞的闭环微分方程组，进而通过确定各微分物理量初始值，由数值积分得到最终的碰撞冲量，碰撞后速度等信息，并进行了数值仿真验证。再次，为开展碰撞实验对理论部分进行验证，搭建了一套地面实

5、验微重力模拟系统，用来模拟空间碰撞。通过铝合金框架组装了两套模拟星系统，并设计了对接装置；为保证数据的采集，基于力传感器、陀螺仪，激光测距仪搭建了信号采集系统，并基于幵发了系统信号的采集软件。最后，在实验平台上设计碰撞实验对理论模型进行验证。包括：恢复系数的测量，对心碰撞实验。通过实验数据与理论计算结果进行对比分析，对动力学模型的参数进行了修正。关键词：模拟星，碰撞动力学，虚拟弹簧模型，碰撞实验平台IMPACTANALYSISANDEXPERIMENTALRESEARCHOFDUMMYSATELLITEBASEDONTHEAIRFLOWTABLEABSTRACTInrec

6、entyears,thequantityofthespacemissionisgraduallyincreasingandthespacemissionsarebecomingmorecomplex.Itisinevitablethatthemanipulatorwillcontactwiththeobject,andinordertofinishthetasksuccessfully,thevelocityoftheobjectaftercontactshouldbeforecasted.Ontheotherhand,inthecapsuledockingprocess

7、,toguaranteethetwocapsuleswillnotseparateaftercontact,thevelocityofthecapsuleshouldbecontrolledintime.Thereforetheimpactanalysisoftherigidbodiesisnecessary.Thisthesiswillfocusonsettingupathree-dimensionalspaceimpactmodel,whichincludestheimpactdynamicstheoryresearch,