本文關(guān)鍵詞：空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)動力學建模及仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 空間繩系系統(tǒng)是當代空間技術(shù)發(fā)展的一個新領(lǐng)域,具有廣闊的應用前景。自二十世紀六、七十年代開始,對空間繩系系統(tǒng)相關(guān)問題的研究一直持續(xù)至今。本文以空間繩系機動和繩網(wǎng)拋撒問題為背景,采用珠式模型和Newton-Euler方法對空間繩系系統(tǒng)動力學及控制問題進行建模和仿真分析。 首先簡要回顧了空間繩系系統(tǒng)動力學問題的研究概況,并對繩系動力學模型進行了簡要介紹。然后在軌道坐標系中建立空間系繩的珠式模型,采用Newton-Euler方法推導系繩的相對運動動力學方程,并與Lagrange能量法所建動力學方程進行比較。本文推導動力學方程所采用的Newton-Euler法,從珠式模型系繩的局部入手,分析單個珠點的受力而得出動力學方程;而Lagrange能量法從繩系系統(tǒng)的整體入手,分析系統(tǒng)的能量,采用Lagrange公式求導得出珠點的動力學方程。 然后進一步對繩系系統(tǒng)釋放、收攏以及穩(wěn)定保持等運動過程建模,并考慮了應力控制、速率控制以及子星噴氣推力控制等幾種常見的控制方式。最后針對應力控制和速率控制方式,對珠式模型和不考慮系繩質(zhì)量和形狀特性的簡化模型的動力學特性進行了仿真分析,并對結(jié)果進行了比較分析。 從珠式模型的仿真結(jié)果可以看出,空間系繩釋放運動是收斂的,而收斂運動有發(fā)散的趨勢,另外不同控制方式下系繩動力學過程存在差別,這與理論分析結(jié)果是一致的。而通過與簡化模型的結(jié)果比較看出,兩種模型描述的系繩運動是一致的。 由于考慮了系繩的彈性應變和分布質(zhì)量,還有模型本身的特點,使得珠式模型能夠細致地描述系繩的縱橫向振動,珠式模型能夠描述系繩不同的振型,且振動狀態(tài)有高低頻兩種,低頻的振動狀態(tài)是由面內(nèi)外擺角導致的,高頻振動是由于系繩彈性和分布質(zhì)量而導致。而簡化模型不能細致的描述系繩的縱橫向振動,因此可以應用珠式模型對系繩的縱橫向振動問題開展深入的研究。 本文研究的模型和方法可以應用于研究空間繩系機動和空間繩網(wǎng)拋撒等問題。
【關(guān)鍵詞】：繩系衛(wèi)星 動力學 珠式模型 Newton-Euler方法 繩系控制 縱橫向振動 仿真
【學位授予單位】：國防科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：V414
【目錄】：

• 圖目錄7-9
• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 論文研究背景12-14
• 1.2 繩系系統(tǒng)動力學研究綜述14-18
• 1.2.1 繩系系統(tǒng)動力學特性及復雜性15-16
• 1.2.2 繩系動力學研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 系繩動力學模型綜述18-20
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容20-21
• 第二章 空間繩系系統(tǒng)珠式模型21-32
• 2.1 系繩珠式模型21-22
• 2.2 矢量力學動力學方程22-28
• 2.2.1 軌道坐標系與繩系本體坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系22-23
• 2.2.2 相對運動矢量方程23
• 2.2.3 系繩珠點受力分析23-24
• 2.2.4 動力學方程24-28
• 2.3 分析力學動力學方程28-30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 第三章 空間繩系系統(tǒng)運動模型32-40
• 3.1 繩系釋放模型32-36
• 3.2 繩系收攏模型36-37
• 3.3 繩系穩(wěn)定保持階段模型37-38
• 3.4 小結(jié)38-40
• 第四章 模型中不同控制方式的應用40-48
• 4.1 系繩應力控制40-43
• 4.2 繩長速率控制43-46
• 4.3 子星噴氣推力控制46-47
• 4.4 小結(jié)47-48
• 第五章 仿真結(jié)果與比較分析48-76
• 5.1 應力控制下的仿真計算48-63
• 5.1.1 穩(wěn)定控制48-58
• 5.1.2 釋放控制58-61
• 5.1.3 收攏控制61-63
• 5.2 速率控制下的仿真計算63-75
• 5.2.1 勻速釋放63-66
• 5.2.2 勻加速釋放66-68
• 5.2.3 指數(shù)規(guī)律釋放68-71
• 5.2.4 三階段型速率釋放71-75
• 5.3 小結(jié)75-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-82
• 作者在學期間取得的學術(shù)成果82

【引證文獻】

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本文編號：273341