航天器自旋人工重力場中航天員行走動力學與控制研究.pdf

1、隨著人類航天技術(shù)的迅速發(fā)展和太空探索的不斷深入，人工重力技術(shù)越來越受到各國研究機構(gòu)的重視。本文針對航天器自旋人工重力場中航天員行走動力學與控制進行了研究。
　　本文首先對地面上人體的行走過程進行了分析，建立了慣性系下的剛性三連桿人體行走模型，定義了系統(tǒng)的廣義坐標，計算了系統(tǒng)模型的動能和勢能，并利用Lagrange方程推導出了系統(tǒng)的動力學方程。
　　然后，通過分析航天員在自旋人工重力航天器中的行走過程，建立了自旋人工重力航天器

2、的簡易模型以及航天員在其艙內(nèi)行走時的三連桿模型，分析了人工重力環(huán)境下重力梯度效應(yīng)和行走時受到的科氏力對三連桿模型的影響，利用Lagrange方程建立了系統(tǒng)的動力學方程，并利用MATLAB對航天員的行走過程進行了仿真分析。在進行仿真分析時，選擇了適合作為人體行走模型數(shù)值仿真的控制算法，能夠比較好地接近真實人體行走中采用的控制策略。通過數(shù)值仿真分析，得到了三連桿模型的運動軌跡和受到的科氏力，說明了航天員在自旋航天器艙內(nèi)行走時，所受到的科氏力

3、不容忽視。
　　最后，為了進一步驗證本文中建立的自旋人工重力航天器中的三連桿人體行走模型的動力學方程的正確性，引入了虛擬樣機技術(shù)。在ADAMS中建立了自旋人工重力航天器及其內(nèi)部三連桿人體行走模型的虛擬樣機仿真模型，通過ADAMS與MATLAB的數(shù)據(jù)接口，構(gòu)建了ADAMS與MATLAB的聯(lián)合仿真平臺，完成了航天器自旋人工重力環(huán)境下的三連桿人體行走模型的數(shù)值仿真分析。通過與前面的數(shù)值仿真結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者的仿真結(jié)果相吻合，證明了本