空间对接动力学试验台控制与精度考核.pdf

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1、第20卷第1期2叭4年1月载人航天MannedSpacenightV01．20No．1Jan．2014空问对接动力学试验台控制与精度考核邹怀武1’2，徐峰1，肖余之1’2(1．上海宇航系统工程研究所，上海2011092．上海市空间飞行器机构重点实验室，上海201109)摘要：空间对接动力学试验台，采用半物理仿真方法模拟两个航天器对接的动力学过程，但试验台仿真周期和模拟器响应滞后会造成试验台仿真精度失真和不稳定，为此提出了基于对接撞击力辨识补偿的控制算法。建立从油缸伸长量到撞击力之间的映射关系，并通过实时辨识来拟合撞击力偏差进行补偿。依据空间对接动力学原理设计试验台精度考核试

2、验，精度考核仿真及试验结果表明，该控制算法有效提高试验台仿真精度和对接过程稳定性。关键词：对接动力学；试验台；辨识；补偿控制；精度考核中图分类号：V416．8；V526文献标识码：A文章编号：1674_5825(2014)01．0050_08ControlandAccuracyAssessmentofDynamicSpaceDockingTestSystemZOUHuaiwul”，XUFen91，XIA0Yuzhil，2(1．AerospaceSystemEn舀neeringShanghai，Shanghai201109，China；2．ShanghaiKeyI。abora

3、toryofSpacecraftMechanism，Shanghai201109，China)Abstract：Thedynamicspacedockingtestsystemadoptsthehardware—in—the—loop(HIL)simu—lationmethodtosimulalethedynamicdockingprocessesoftwospaceerafts。Thesimulationcycleandsimulatorresponselagcouldbring10wprecisionandinstabilityintothetestsystem．Thi

4、spa-perpresentedacontrolmethodbasedondockingf6rceidentificationandcompensation．Map-pingrelationswasbuiltbetweenthecontactfbrceandelongationofthecylinder．Fittingandcompensatingthecontactforcewasrealizedbyidentifyinginrealtime．Theprecisionassessmenttestwasdesignedbasedontheprincipleofthespac

5、edocking．Theresultsofprecisionassess—menttestshowedthatthiscontrolmethodefkctivelyimprovedtheprecisionandstabilityduringthedynamicsimulation．Keywords：dockingdynamic；testsystem；identification；compensationcontml；precisionassess-m户n，引言空间交会对接技术是建立空间站的关键技术。对接动力学试验台是对接机构研制的重大地面试验设备，它采用半物理仿真的方法实时

6、模拟空间两个飞行器在所设定的对接初始条件下的对接动力学过程。不少学者开展过地面对接动力学试验台研究工作，方法涵括数学的、物理的及半物理的¨圳。文献[1]介绍了工程测试卫星一Ⅶ的自动交会对接试验。文献[2]介绍了用Stweart平台进行飞行器对接仿真的半物理仿真系统。文献[5]介绍轨道快车对接捕获系统的6自由度试验。在实际应用中，对接动力学试验台的仿真收稿日期：2013_07．01；修回日期：2013-12—02基金项目：上海市科学技术委员会资助项目(06DZ22105)作者简介：邹怀武(1975-)，男，硕士，高级工程师，研究方向为机构动力学与控制，E—mail：shans

7、hu巧un@163．com第l期邹怀武，等．空间对接动力学试验台控制与精度考核51周期及模拟器响应滞后导致试验台不稳定和仿真精度失真。针对该问题，文献[6]介绍了基于离线预估的前馈滤波器控制算法，该控制方法对提高稳定性有一定效果，但撞击力波形失真，且有一定偏差，其它相关控制算法无法从中获得直接借鉴。本文针对试验台控制周期及运动模拟器响应滞后造成精度失真和不稳定问题展开研究，提出基于撞击力补偿的控制方法，并通过试验台精度考核仿真与试验进行验证。补偿力通过正交最小二乘法得到，最小二乘法是一个通用的方法，最先由CarlF