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带挠性伸展附件的航天器姿态动力学研究

清华大学学报（自然科学版） 1996年第10期36卷 35-40页

作者：李俊峰王照林清华大学工程力学系

利用动量矩定理推导出带挠性伸展附件航天器的动力学方程。在挠性附件按指数规律和幂次规律伸展情况下，研究了附件伸展运动对弹性振动和航天器姿态的影响，得到了附件振动的振幅和姿态角速率随附件长度变化的渐近公式，得到航天器最大... 详细信息

利用动量矩定理推导出带挠性伸展附件航天器的动力学方程。在挠性附件按指数规律和幂次规律伸展情况下，研究了附件伸展运动对弹性振动和航天器姿态的影响，得到了附件振动的振幅和姿态角速率随附件长度变化的渐近公式，得到航天器最大姿态偏差的估计式。结果表明：随着附件长度的增加，附件振动的振幅增大，而姿态角速率减小。最大姿态偏差值随着伸展速率的增加而减小。

关键词：航天器挠性件伸展动力学姿态动力学

空间飞网捕获机器人系统时变惯量姿态动力学研究

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宇航学报 2008年第4期29卷 1131-1136页

作者：翟光仇越梁斌李成哈尔滨工业大学空间智能系统研究所哈尔滨150001

空间飞网捕获机器人系统提供了一种新的以柔性飞网为作业方式的在轨捕获模式,其捕获过程当中系统姿态动力学与普通航天器相比有较大的不同,主要表现在飞网抛射及捕获过程中系统质量特性不断发生变化,使得该系统姿态动力学呈现出丰富的... 详细信息

空间飞网捕获机器人系统提供了一种新的以柔性飞网为作业方式的在轨捕获模式,其捕获过程当中系统姿态动力学与普通航天器相比有较大的不同,主要表现在飞网抛射及捕获过程中系统质量特性不断发生变化,使得该系统姿态动力学呈现出丰富的特性。详细研究了飞网捕获机器人捕获前后二维轨道平面内的姿态动力学模型,在考虑重力梯度力矩的情况下建立了飞网抛射及捕获过程当中系统的惯量时变姿态动力学模型,并根据不同的初始条件完成了数值仿真。仿真结果说明在飞网抛射及目标捕获过程中系统会发生明显的面内天平动。该文的研究结果为后继飞网捕获过程当中的姿态协调控制及射网路径规划的研究提供了理论支撑。

关键词：飞网捕获机器人在轨捕获惯量时变姿态动力学

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挠性充液卫星姿态动力学建模研究

清华大学学报（自然科学版） 2002年第2期42卷 194-197页

作者：樊勇李俊峰清华大学工程力学系北京100084

为了研究带重力梯度杆的充液卫星姿态动力学 ,利用带端质量的等效悬臂梁模型及液体晃动的等效力学模型 ,即一组球面摆和一个轴对称圆盘 ,建立了挠性充液耦合的卫星姿态动力学方程。根据某微小卫星的具体参数 ,利用多变量控制系统极点配... 详细信息

为了研究带重力梯度杆的充液卫星姿态动力学 ,利用带端质量的等效悬臂梁模型及液体晃动的等效力学模型 ,即一组球面摆和一个轴对称圆盘 ,建立了挠性充液耦合的卫星姿态动力学方程。根据某微小卫星的具体参数 ,利用多变量控制系统极点配置选取了 3个反作用飞轮的控制率 ,通过数值仿真计算 ,得到了刚柔耦合及挠性充液耦合卫星姿态角的变化规律。仿真结果表明 ,采用三轴反作用飞轮控制方法 ,并对挠性振动进行动态补偿 ,可以改善姿态控制精度 ;

关键词：姿态动力学充液卫星挠性附件等效力学模型重力梯度等效悬臂梁模型挠性充液耦合

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带挠性伸展太阳帆板航天器的姿态动力学

吉林大学学报（理学版） 2004年第3期42卷 427-432页

作者：程绪铎南京财经大学食品科学与工程学院南京210003

利用动量矩定理推导出带挠性伸展太阳帆板航天器的姿态动力学方程,利用牛顿第二定理推导出挠性板上质量微元的动力学方程.在板等速伸展的情况下对系统动力学方程进行变换,得到板伸展运动、振动与航天器姿态运动的耦合微分方程.用Runge K... 详细信息

利用动量矩定理推导出带挠性伸展太阳帆板航天器的姿态动力学方程,利用牛顿第二定理推导出挠性板上质量微元的动力学方程.在板等速伸展的情况下对系统动力学方程进行变换,得到板伸展运动、振动与航天器姿态运动的耦合微分方程.用Runge Kutta积分法对方程进行积分,给出了板等速伸展时板振动振幅、航天器姿态角速率对时间的响应.

关键词：航天器姿态动力学挠性伸展板

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带空间机械臂的充液航天器姿态动力学研究

宇航学报 1999年第2期20卷 81-86页

作者：李俊峰王照林清华大学工程力学系

本文研究空间机械臂运动对充液航天器姿态的影响，讨论了利用机械臂调整充液航天器姿态问题、以及机械臂操作与航天器姿态稳定的协调问题。研究表明：影响充液航天器姿态的因素除了机械臂运动的路径，还有机械臂运动的时间、机械臂转角... 详细信息

本文研究空间机械臂运动对充液航天器姿态的影响，讨论了利用机械臂调整充液航天器姿态问题、以及机械臂操作与航天器姿态稳定的协调问题。研究表明：影响充液航天器姿态的因素除了机械臂运动的路径，还有机械臂运动的时间、机械臂转角的变化规律、液体的粘性、质量和惯性张量等。其中机械臂运动时间的影响比较明显，而且机械臂运动得越慢对航天器姿态的影响越大。合理地选择机械臂操作时间和机械臂转角变化规律，可以实现机械臂操作与航天器姿态稳定的协调。利用机械臂调整多刚体航天器姿态的算法，在必要的修正后可以用于充液航天器调姿。

关键词：充液航天器姿态动力学空间机械臂

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带梁式附件航天器姿态动力学的行波模型

宇航学报 1998年第4期19卷 37-44页

作者：朱桂东郑钢铁邵成勋哈尔滨工业大学

将带梁式柔性附件航天器的附件振动作为波动研究。将附件按物理特性的差异划分成单元，弹性波在每一个单元内传播，并在结点处反射、散射。通过考虑单元间的边界条件可以得到姿态动力学的解析模型，并由此可以获得外扰动和姿态角到附件... 详细信息

将带梁式柔性附件航天器的附件振动作为波动研究。将附件按物理特性的差异划分成单元，弹性波在每一个单元内传播，并在结点处反射、散射。通过考虑单元间的边界条件可以得到姿态动力学的解析模型，并由此可以获得外扰动和姿态角到附件弹性位移之间的传递特性。与传统的以混合坐标表示的模型相比，此模型能够获得更全面、更精确的姿态动力学特性。

关键词：挠性航天器姿态动力学行波模型柔性附件

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一类飞行器姿态动力学特征建模研究

中国科学：技术科学 2010年第8期40卷 898-903页

作者：孟斌吴宏鑫北京控制工程研究所空间智能控制技术国家级重点实验室北京100190

本文研究飞行器姿态动力学的特征建模问题.针对飞行器姿态动力学所具有的三角形式的仿射非线性系统,通过引入非线性系统的时间尺度和一类与系统状态有关的压缩函数,给出了将动力学压缩到特征模型参数中的一般方法,并且给出了特征模型的... 详细信息

本文研究飞行器姿态动力学的特征建模问题.针对飞行器姿态动力学所具有的三角形式的仿射非线性系统,通过引入非线性系统的时间尺度和一类与系统状态有关的压缩函数,给出了将动力学压缩到特征模型参数中的一般方法,并且给出了特征模型的参数范围及其极限.从所给出的参数范围可以看出,特征模型参数的界与采样周期、建模误差、系统阶数、系统变化率有关.所建立的特征模型的建模误差可以按照控制精度的要求任意小,表明了特征建模和一般模型降阶方法是不同的,该方法并不丢失系统信息.在此基础上建立了挠性卫星姿态特征模型,并给出了参数的界和极限,为基于特征模型的飞行器控制设计奠定了理论基础.

关键词：特征模型建模误差非线性系统时间尺度飞行器姿态动力学

基于Simulink的航天器姿态动力学仿真教学研究

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计算机仿真 2021年第12期38卷 176-181页

作者：王卫杰张雅声姚红任元航天工程大学北京101416

针对航天器姿态动力学课程理论性、逻辑性和应用性强的特点,开展图形化可视化Simulink仿真教学研究。梳理课程内容体系,分析典型姿控系统自闭环回路特征,提出基于航天器姿控仿真教学系统的理论辅助教学和实验实践教学的教学模式。设计... 详细信息

针对航天器姿态动力学课程理论性、逻辑性和应用性强的特点,开展图形化可视化Simulink仿真教学研究。梳理课程内容体系,分析典型姿控系统自闭环回路特征,提出基于航天器姿控仿真教学系统的理论辅助教学和实验实践教学的教学模式。设计航天器Simulink姿控仿真教学系统总体方案,依据航天器姿态欧拉动力学和四元数运动学方程构建Simulink姿态运动模型,建立速率陀螺和反作用飞轮等典型姿控硬件模型,运用虚拟现实三维建模语言和Simulink/3D Animation工具阐明可视化姿态模拟的实现思路。搭建了反作用飞轮姿控Simulink仿真教学系统实例,通过姿态非线性微分方程数值解实时驱动下的动态立体姿控视觉效果,使学员以闭环交互方式获得课程内容学习的多重感知。

关键词：航天器姿态动力学仿真教学系统

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航天器在轨加注的姿态动力学与控制

航天器在轨加注的姿态动力学与控制

作者：张龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在轨加注过程中的航天器姿态稳定控制是在轨加注过程得以顺利完成的重要保障。此时的航天器姿态模型不同于以往的姿态模型,由于加注过程中的航天器内部的液体传输,其模型参数具有较强的时变特性,这给航天器姿态控制系统的设计带来了困... 详细信息

在轨加注过程中的航天器姿态稳定控制是在轨加注过程得以顺利完成的重要保障。此时的航天器姿态模型不同于以往的姿态模型,由于加注过程中的航天器内部的液体传输,其模型参数具有较强的时变特性,这给航天器姿态控制系统的设计带来了困难。针对在轨加注过程中的航天器姿态控制问题,本文给出了完整有效的设计方案。论文主要包含以下几个方面的内容:首先,通过对航天器在轨加注过程的详细分析,在几点基本假设的基础上,给出了姿态动力学模型所需的转动惯量参数的有效计算方法。这种方法只包含推进剂流速一个变量,可以实现转动惯量的实时计算。通过数字仿真说明了在轨加注过程中的航天器相关参数对转动惯量变化的影响。进一步,建立了在轨加注过程中含时变转动惯量参数的航天器姿态动力学模型。其次,给出了在轨加注过程中姿态控制系统设计问题的状态空间模型。考虑到系统的鲁棒性要求,对在轨加注航天器的不确定性因素进行了分析。综合给定的姿态性能指标要求,我们将在轨加注中的航天器姿态控制归纳为一类线性时变系统的控制问题。进一步,针对该类线性时变系统,提出了一种新型的状态反馈镇定控制器设计方法。通过反馈,该控制器能将线性时变系统转化为稳定的线性定常闭环系统,并达到要求的控制性能。借助线性系统的特征结构配置参数化方法,给出了含有待求参数的镇定反馈控制器的解析形式。该镇定控制器的可解性判据即为未知参数应满足的一组约束条件。进一步,在满足可解性判据的基础上,进行了多目标优化设计,所求的时变控制器在保证系统稳定性的同时,具有期望的鲁棒性和干扰抑制能力。最后利用该方法对航天器在轨加注整个过程的姿态控制系统设计了满足性能指标要求的多目标鲁棒镇定控制器,并通过数字仿真试验验证了其有效性。

关键词：航天器控制在轨加注姿态动力学线性时变系统特征结构配置参数化