摘要：在空间微重力环境的地面模拟技术中,中性浮力法利用水的浮力使实验体处于漂浮状态,可以提供六自由度运动模拟,并且可进行长时间的与空间十分相似的自由运动。因此可以采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证。姿态控制作为空间任务的基本操作之一,其在中性浮力实验环境下的控制模拟非常重要,需要针对复杂的水下环境进行设计。目前针对水下航行器的研究非常广泛,但是专门针对中性浮力环境下空间任务模拟的研究并不多,缺少理论验证与仿真。本文针对中性浮力环境下实验体姿态机动模拟控制律设计问题进行研究。首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,根据四元数与角速度的关系得到实验体的姿态运动学方程;然后在理想状态下基于动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体的姿态机动模拟控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性;最后通过仿真验证了控制算法的性能,为中性浮力环境下实验体姿态机动模拟提供理论基础。

摘要：中性浮力法是模拟空间微重力环境的一种常用手段,其原理是利用水的浮力平衡物体所受的重力,使物体处于漂浮状态。该方法模拟的微重力环境相似度高,持续时间长,可以提供6自由度运动模拟,因此采用该方法实现空间飞行器空间任务的地面模拟演示和功能验证是可行的。研究了中性浮力下实验体模拟对地定向控制律设计问题。首先根据流体力学和动量矩定理推导出实验体的姿态动力学方程,并通过本体坐标系与参考坐标系的关系,得出用于控制的动力学方程。然后在理想状态下基于该动力学方程,使用Lyapunov方法设计实验体模拟对地定向控制律,并证明了闭环系统的渐进稳定性。最后通过仿真验证了控制算法的性能。为中性浮力环境下实验体的空间任务模拟提供理论基础。

摘要：中性浮力可以提供仿真空间运动所需的六自由度微重力环境,是验证航天技术重要的地面实验技术。选取空间多脉冲临近机动作为地面模拟任务,基于相似性原理对所选空间任务进行设计规划,对中性浮力地面实验仿真空间运动进行了研究。中性浮力实验中,液体环境下的流体阻力是影响地面实验精度的首要因素。结合数值计算和软件仿真,分析估算了中性浮力实验中的流体阻力。针对实验系统流体阻力的补偿问题,设计了采用PID的阻力补偿控制方案,使设计的控制器既有PID控制的过程实现性,又有模糊控制的智能自适应性。利用MATLAB软件搭建了仿真系统模型,对中性浮力实验体运动进行闭环仿真,结果表明补偿控制满足控制精度要求,为中性浮力地面实验具有重要的参考价值。

摘要：针对中性浮力实验体控制问题,提出一种动态解耦多通道复合控制算法。通过实验体受力分析,建立了其六自由度运动模型。设计了一种动态解耦神经网络,其优点在于能适应动态变化的耦合程度。采用CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)和PID复合控制进行单通道控制,其优点在于结合了CMAC前馈控制的快速响应性能和PID反馈控制的强抗干扰性。经MATLAB仿真验证,提出的算法能有效控制实验体位置和姿态。调整时间短且稳态精度高,效果优于PID控制。

摘要：在科技高度发达的当下,摄影以成为日常活动,越来越多的人开始尝试不一样的拍摄方式,潜水运动的兴起,为大众和专业摄影师带来了新的拍摄形式,在水下失重状态下,潜水摄影师开启了"飞行"模式,并且希望能在这样的环境下拍摄出更多优秀的画面。本文从梳理人类影像记录入手,重点论述了潜水摄影的技巧。

摘要：针对中性浮力实验中水动阻力的补偿问题,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PID控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于水动阻力补偿系统的控制闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真。仿真结果表明,参数自整定模糊Pl控制可改善水动阻力补偿系统的动态性能,该方法是水动阻力实时补偿的有效方法。

摘要：为配合航天员出舱活动训练以及在中性浮力环境中验证空间机械臂的相关任务和功能,需开展空间机械臂的水下试验工作。对加拿大I臂、Ranger项目、Eurobot欧洲号机器人等国际空间机械臂水下试验情况进行了调研,提炼出水下密封技术、水下接口湿式插拔技术、中性浮力配平技术、水动力特性仿真技术、水压传动与关节设计技术等关键技术,为我国空间机械臂后续开展水下试验工作提供参考和借鉴。

摘要：摘要：航天器中性浮力实验中的水动阻力是导致实验逼真度降低的主要因素之一，如何消除阻力对实验的干扰影响是进行地面实验天地一致性研究必须解决的关键问题。为此，提出了基于预测值的干扰效应多推进器补偿方案，通过推力的精确分配和控制，实现阻力效应的抵消。在此基础上，设计了PID神经网络控制算法，利用神经网络的自学习功能训练权系数，实现PID参数的在线调整，该算法可适应实验体系统的非线性和参数变化。最后，基于MATLAB／simulink软件搭建了仿真系统，并对航天器在中性浮力环境中的六自由度运动实验的阻力干扰效应进行补偿仿真，结果表明基于本文所提补偿方案和算法，可实现阻力干扰效应的有效补偿，为提高中性浮力实验逼真度提供了思路和有效解决方案。