【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种动力学建模方法,具体讲是一种转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,属于空间站在轨服务
技术介绍
空间站转位机构捕获连接装置能够用于大型航天器与空间站对接后在轨运行所需的组装、对接和分离等操作活动,是载人航天的重要组成部分之一。转位机构由旋转臂和旋转基座组成。旋转臂安装于待转舱体上,转位基座安装于空间站节点舱上,两者能实现对接、锁紧、解锁与复位。转臂捕获头与转位基座连接过程的动力学与运动学特性复杂,当导向瓣发生接触后,存在空间上的运动约束。常规的基于牛顿力学的建模方法不能直接应用于含有滑动约束的运动过程建模,制约了转位机构捕获连接装置的研究发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷,提供一种能够准确描述转位机构捕获连接装置在连接过程中各组成部分之间相互作用下的动力学关系的建模方法。为了解决上述技术问题,本专利技术提供的转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,包括以下步骤:步骤1:确定转位机构捕获连接装置的结构和参数,所述转位机构捕获连接装置包括捕获头、捕获杆和转位基座,所述捕获头与捕获杆相连接,所述捕获头与转位基座可相对移动;所述捕获头端面的导向装置与转位基座均为圆环形结构,沿外周向均匀间隔设有3个向外展开的梯形导向瓣,捕获头与转位基座之间各导向瓣的位置一一对应;步骤2:确定连接过程中捕获头与转位基座之间相互接触滑移的运动约束;步骤3:确定捕获头与转位基座之间的接触点在转位机构捕获连接装置上的相对滑移速度;步骤4:根据步骤2和3确定捕获头与转位基座连接过程的约束动力学方程;步骤5:解析约束动力学 ...
【技术保护点】
一种转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:确定转位机构捕获连接装置的结构和参数,所述转位机构捕获连接装置包括捕获头、捕获杆和转位基座,所述捕获头与捕获杆相连接,所述捕获头与转位基座可相对移动;所述捕获头端面的导向装置与转位基座均为圆环形结构,沿外周向均匀间隔设有3个向外展开的梯形导向瓣,捕获头与转位基座之间各导向瓣的位置一一对应;步骤2:确定连接过程中捕获头与转位基座之间相互接触滑移的运动约束;步骤3:确定捕获头与转位基座之间的接触点在转位机构捕获连接装置上的相对滑移速度;步骤4:根据步骤2和3确定捕获头与转位基座连接过程的约束动力学方程;步骤5:解析约束动力学方程。
【技术特征摘要】
1.一种转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:确定转位机构捕获连接装置的结构和参数,所述转位机构捕获连接装置包括捕获头、捕获杆和转位基座,所述捕获头与捕获杆相连接,所述捕获头与转位基座可相对移动;所述捕获头端面的导向装置与转位基座均为圆环形结构,沿外周向均匀间隔设有3个向外展开的梯形导向瓣,捕获头与转位基座之间各导向瓣的位置一一对应;步骤2:确定连接过程中捕获头与转位基座之间相互接触滑移的运动约束;步骤3:确定捕获头与转位基座之间的接触点在转位机构捕获连接装置上的相对滑移速度;步骤4:根据步骤2和3确定捕获头与转位基座连接过程的约束动力学方程;步骤5:解析约束动力学方程。2.根据权利要求1所述的转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,其特征在于所述步骤2为:设捕获头与转位基座接触时,第i个接触点的绝对速度分别为:R→ip=R→1+ω→1×(R→13+p→i)+R→13+ω→3×p→i+p→iR→ia=R→1+ω→2×(a→i+R→24)+a→i---(1)]]>其中,表示捕获头的第i个接触点的绝对速度,表示转位基座的第i个接触点的绝对速度,ω1表示捕获头导向瓣相对于捕获头连接面坐标系的旋转角速度,ω2表示转位基座导向瓣在转位基座连接面坐标系内的旋转角速度,ω3表示由捕获头连接面与转位基座连接面所构成的局部坐标系相对于惯性系的旋转角速度,捕获头连接面中心到第i个接触点的位置矢量,转位基座连接面中心到第i个接触点的位置矢量;表示捕获头与转位基座导向瓣在接触点1,3的绝对速度,表示捕获头与转位基座导向瓣在接触点2,4的绝对速度。3.根据权利要求2所述的转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,其特征在于所述步骤3为:当捕获头边缘g7,q7均为顺时针方向时,(R→ip-R→ia)·(g→i×q→i)<0,(i=1,3,5,7...12)(R→ip-R→ia)·(g→i×q→i)>0,(i=2,4,6,8...18)---(2)]]>其中,分别表示与捕获头和转位基座相关的变量,其中下标数字表示接触的边缘;因此,第i个接触滑移点速度约束方程为:其中,表示捕获头连接面坐标系相对于捕获头连接面与转位基座坐连接面构成的局部坐标的旋转角速度,表示捕获头与转位基座在第2个接触点的绝对速度,表示转位基座导向瓣在转位基座连接面坐标系内的旋转角速度;捕获头的导向瓣与基座第i个接触点的加速度约束为:4.根据权利要求3所述的转位机构捕获连接装置连接过程动力学建模方法,其特征在于所述步骤4为:(m1+m2)R→··1-m3AI1R~13ω→·1+m3AI1R~13=-Σi=1mF→i-m3AI1ω~1ω~1R~13-2m3AI1ω~1R~13+AI1FCtrl]]>(m2+m4)R→··2=ΣimF→i---(8)]]>其中,m1表示转臂的...
【专利技术属性】
技术研发人员:王寅,陈金宝,王治易,耿海峰,王小涛,王道波,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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