【摘要】：衛(wèi)星在軌服務(wù)與維修工作在世界范圍內(nèi)受到越來越多的關(guān)注,在該研究領(lǐng)域內(nèi)也取得了巨大的進(jìn)展。保證衛(wèi)星在軌服務(wù)與維修過程中的安全性是一個難題。為了保證安全性,需要消旋作為在軌服務(wù)與維修的前置工作。本文針對失效衛(wèi)星存在高速自旋和章動的運(yùn)動特點(diǎn),基于電磁消旋方法建立衛(wèi)星在消旋過程中的動力學(xué)模型,對衛(wèi)星在消旋過程中的姿態(tài)變化進(jìn)行分析,驗證,提出針對扁粗體與細(xì)長體特征衛(wèi)星的不同消旋力施加方法,并對整個衛(wèi)星消旋策略進(jìn)行規(guī)劃,仿真試驗表明文中所提及的消旋策略的有效性。本文首先對當(dāng)前國內(nèi)外衛(wèi)星消旋方法進(jìn)行分析,基于衛(wèi)星的動力學(xué)歐拉方程,探討了一種消旋過程中在衛(wèi)星本體固聯(lián)坐標(biāo)系下準(zhǔn)確靈活地分析衛(wèi)星姿態(tài)變化的方法。同時為了更好的探究消旋力對衛(wèi)星的姿態(tài)影響,以一種典型的力施加方法,跟蹤式消旋方法為例,研究該種消旋力施加方式對衛(wèi)星章動角的影響,并通過理論分析、仿真實驗來探究在這種消旋方法影響下衛(wèi)星的姿態(tài)變化,并分析產(chǎn)生這種變化的原因。其次,探討了一種能夠在保證章動角穩(wěn)定的前提下,消除細(xì)長體衛(wèi)星動量的方法。首先基于跟蹤式消旋方法產(chǎn)生該種姿態(tài)變化的分析結(jié)果,為了保持在消旋過程中細(xì)長體衛(wèi)星的章動角保持相對穩(wěn)定,對跟蹤式消旋的力施加方式進(jìn)行優(yōu)化,得到跟蹤式優(yōu)化消旋方法。并對其進(jìn)行仿真實驗以驗證其消旋效果。并通過研究其章動角表達(dá)式,確定了跟蹤式優(yōu)化消旋方法的使用條件,分析了這種消旋方法在實施過程中對細(xì)長體衛(wèi)星章動角的影響特點(diǎn)。然后分析了非跟蹤式消旋方法對扁粗體衛(wèi)星的消旋作用效果。為了找到不滿足跟蹤式優(yōu)化消旋方法使用條件的其他衛(wèi)星的消旋方法,對非跟蹤式消旋方法進(jìn)行消旋過程姿態(tài)變化的理論研究與仿真實驗,并確定該種方法的使用條件。最后,制定了扁粗體與細(xì)長體在整個消旋流程中的消旋力施加策略,對消旋流程進(jìn)行了規(guī)劃。使用在本文中經(jīng)過改進(jìn)的模擬退火算法優(yōu)化章動角的上下限,以達(dá)到最短消旋時間、最少模式切換次數(shù)的優(yōu)化目標(biāo),以達(dá)到預(yù)期消旋效果的目的,并對扁粗體與細(xì)長體的消旋方案進(jìn)行整個過程的仿真實驗,驗證優(yōu)化結(jié)果的有效性。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析內(nèi)外研究現(xiàn)狀世界上一些研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行空間目標(biāo)的消旋研究，并正在籌備提出的方法主要有羽流沖擊法、電磁渦流制動法、激光燒蝕法法、悠悠球法等。沖擊法是由 ThomasVPeters 和 Diego EscorialOlmos 提出的[1用來自服務(wù)衛(wèi)星的推進(jìn)器排氣與目標(biāo)物體之間的相互作用來沖擊模型來對服務(wù)衛(wèi)星推進(jìn)器排出的氣體與目標(biāo)物體之間的，，通過研究氣體的噴出模型以及碰撞、彈射模型，考慮消旋目素來進(jìn)行消旋。理論上消旋速率最高可以達(dá)到 1.5°/s。

著物等因素來進(jìn)行消旋。理論上消旋速率最高可以達(dá)到 1.5°/s。圖 1-1 羽流沖擊示意圖Fumihito Sugai[11]和劉曉光[12]進(jìn)行了有關(guān)非接觸式電磁消旋方法的研究。電磁消旋方法的原理是渦流制動器在目標(biāo)處產(chǎn)生出的交變磁場在目標(biāo)表面激發(fā)出渦流，渦流又反過來與磁場源相互作用而產(chǎn)生消旋力。Fumihito Sugai 提出的方法是將磁場源正對旋轉(zhuǎn)衛(wèi)星的側(cè)面，如圖 1-2(a)所示；劉曉光提出的方法是將磁場源正對旋轉(zhuǎn)衛(wèi)星的端面，如圖 1-2(b)所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O441;V467

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本文編號：2670590