基于labview rt的交会对接实时仿真系统设计

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1、工学硕士学位论文基于LabVIEWRT的交会对接实时仿真系统设计DESIGNOFREAL-TIMERENDEZVOUSANDDOCKINGSIMULITIONSYSTEMBASEDONLABVIEWRT杨洋哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V416.6学校代码：10213国际图书分类号：626.7密级：公开工学硕士学位论文基于LabVIEWRT的交会对接实时仿真系统设计硕士研究生：杨洋导师：屈桢深副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V416.6U.D.C:626.7Disse

2、rtationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFREAL-TIMESIMULITIONONRENDEZVOUSBASEDONLABVIEWRTCandidate：YangYangSupervisor：A.P.QuZhen-shenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：Jun,2015Degree-Conferring-Institut

3、ion：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要交会对接技术与天地往返、出舱活动技术并称为载人航天三大基本技术，其技术主要能够服务于长期载人航天飞行、大型空间站使用以及相关补给任务的重要支撑部分，因此作为一项复杂的系统来说，设计其系统具有诸多要求。如何真实且有效的设计交会对接的仿真测试具有非常重要的意义，随着目前航天事业的发展，在航天领域中引入实时仿真技术已经有了一定的应用。而LabVIEWRT是在LabVIEW编程软件的基础上，衍生出的一种面向实时系统的，且能够与相应实时硬件配合的实时操作系统，相比其他的实时系统来说，它的丰富的软硬件平台是其他

4、实时系统所不具有的。本文基于某实际项目“XX控制与仿真”，针对空间飞行器的动力学模型设计、仿真方案、半物理仿真试验等进行了深入研究。其主要内容包括：首先，在轨道坐标系中介绍了相对运动方程，即C-W方程，之后通过数学建模并分析其相对运动特点及性质；之后由于在近距离相对运动中的姿态运动也是不可忽视的一部分，故继而对相对姿态运动进行研究；最后通过对比分析自然状态下以及受摄动影响的数学仿真模型，研究摄动对空间飞行器的近距离相对运动的影响。之后，在近距离交会过程中，单一的惯性元件导航或者CCD相机导航都有着各自独立的优缺点，结合实际情况并不能单一有效的完成导航任务，为此本文结合两种导航系统的优势，分析并

5、设计了IMU/CCD组合导航系统，提高系统的导航精度。其次，采用NI公司的仿真接口工具包（SimulationInterfaceTookit，SIT）将之前在MATLAB/Simulink下的数字仿真模型转化为能够在LabVIEWRT下实时运行的实时动力学仿真模型，并设计相应的模块化开发流程。最后，设计了近距离交会实时仿真系统整体方案，规划出实时仿真系统的整体组成以及各个子系统下的主要功能。针对实时仿真模型采用了NI-PXIe系列硬件以及相应的LabVIEWRT下的实时仿真模型，并通过设计使得其具有良好的扩展性；针对分布式实时仿系统，通过共享内存的方式解决了各个子系统之间的数据传输问题；最后由

6、LabVIEW编写综合控制系统，提供良好的人机界面，并配合其他实验室现有设备进行半物理仿真试验。关键词：交会对接；LabVIEWRT；动力学仿真；方案设计；半物理实时仿真-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTRendezvousanddockingtechnology,spaceshuttlesandextravehicularactivitytechnology,arecalledthethreebasictechnologiesofmannedspaceflight,itstechnologyismainlytoservelong-termmannedspaceflight,

7、largespacestationresupplymissionsorasanimportantpartofrelatedtotheuseandsupport,therefore,asacomplexsystemswithmanyofthedemands.Howrealandeffectivedesignrendezvousanddockingsimulationtesthasveryimport