空间交会对接过程中追踪航天器位姿调整的精确度是实现空间对接的重要保障。为提高追踪航天器的位姿调整精确度,对其追踪航天器进行对接工作的Stewart并联机构进行了运动学分析。建立了Stewart并联机构逆运动学求解的数学模型,并利用其数学模型求解出作动器伸长量随时间变化的曲线;再搭建其虚拟样机,将搭建完成的虚拟样机模型导入ADSMS中进行逆运动学仿真,其结果与数学解析求得的结果相比较,误差保持在10-4量级内,验证了模型的准确性。利用其虚拟样机进行运动学的仿真分析,为提高机构位姿调整精确度以及后续工作中的动力学分析和实现控制提供了相关理论依据。

PID控制器的控制对象通常具有高阶非线性等特点,在参数整定时容易使控制器出现超调、振荡、性能变差等缺陷。为解决此问题,提出一种自聚合飞蛾火焰优化(SMFO)算法对PID参数进行优化。在常规飞蛾火焰优化(MFO)算法中引入萤火虫算法中的光强吸引特性,以提高算法的寻优性能。采用高斯分布对火焰种群适宜个体进行选取,其利用光强吸引特性周期性地对适宜火焰的位置进行调整,强化火焰之间的联系,增强算法的局部勘探能力。将改进算法用于PID控制参数优化实验,以PID参数作为算法中的个体,以ITAE为适应度函数,进行PID参数优化。仿真结果表明:SMFO算法具有较好的寻优性能,相比于MFO算法和Z-N法,其超调量至少减少26.3%、调节时间至少减少69.6%,保证了控制系统的稳定性。

多孔介质空气轴承作为气浮导轨的关键零部件,其静态特性对导轨性能至关重要。采用有限体积法进行了多孔介质空气轴承静态特性仿真,设计了多孔介质平板试验。采用可压缩Forchheimer方程获得多孔介质的渗透率系数;采用X-ray断层扫描方法分离了多孔介质内部孔隙结构,并将孔隙结构细分获得孔隙度。分析了多孔介质CT三维扫描图像的最小重复单元。基于CFD方法对多孔介质空气轴承静态特性进行了数值模拟,对网格数量无关性进行了验证。结果表明:通过合理设计多孔介质的形状和大小以及气膜的厚度,空气轴承能够获得较好承载力和静刚度。