隨著人類探索領(lǐng)域向外太空擴(kuò)展,太陽帆航天器作為一種利用太陽光壓進(jìn)行推進(jìn)的新型航天器得到了廣泛關(guān)注。太陽帆航天器通過姿態(tài)機(jī)動(dòng)來改變光壓推力的方向進(jìn)而完成變軌等任務(wù),因而其姿態(tài)控制尤為重要。同時(shí),太陽帆航天器的特殊物理構(gòu)型,使其具有大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、大柔性、弱阻尼、低剛度和密集模態(tài)等不同于普通航天器的動(dòng)力學(xué)特性。并且,由于太陽帆航天器面臨深空環(huán)境復(fù)雜、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等挑戰(zhàn),其容易出現(xiàn)故障。因此,設(shè)計(jì)有效的容錯(cuò)控制系統(tǒng),保證具有特殊動(dòng)力學(xué)特性的太陽帆航天器在故障情況下的安全航行,是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)和意義的課題。故本文以柔性太陽帆航天器作為研究對(duì)象,考慮了其特殊物理結(jié)構(gòu)、執(zhí)行器的組合方案和相應(yīng)故障,對(duì)太陽帆航天器的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)建模與姿態(tài)容錯(cuò)控制進(jìn)行了重點(diǎn)研究。首先,介紹了將柔性太陽帆航天器作為研究課題的背景與意義,系統(tǒng)概述了已有的柔性太陽帆姿態(tài)建模的方法以及當(dāng)前的控制方法,并總結(jié)了針對(duì)柔性太陽帆航天器所屬的深空探測(cè)器使用的姿態(tài)容錯(cuò)控制方法。第二,針對(duì)柔性太陽帆航天器進(jìn)行姿態(tài)振動(dòng)耦合建模。采用達(dá)朗貝爾原理以及浮動(dòng)坐標(biāo)法完成其姿態(tài)振動(dòng)耦合模型的建立,并通過ABAQUS軟件對(duì)柔性太陽帆航天器進(jìn)行有限元模態(tài)分析和數(shù)據(jù)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)體坐標(biāo)系示意圖

圖 2.4 太陽錐角、時(shí)鐘角示意圖向的單位矢量n 可以表示為：n cos r sin sin sin cos coscos r nr n rkr n r 到從軌道坐標(biāo)系到機(jī)體坐標(biāo)系進(jìn)行變 1 0 0 cos sin 0 cos sin 0 c0 sin cos sin cos 密相關(guān)，后續(xù)通過bsC 與四元數(shù)的關(guān)系到太陽光壓大小與姿態(tài)變化之間的數(shù)姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

萬向節(jié)圖 2.5 控制桿示意圖航天器支撐桿自由端的小型帆板�？刂圃頌楦淖兲柟鈮涸诮欠袭a(chǎn)生的姿態(tài)控制力矩。高。其缺點(diǎn)在于三軸耦合導(dǎo)致控制力矩設(shè)計(jì)復(fù)度難以保障。Stabilizer Bar, RSB)桿自由端，其結(jié)構(gòu)如圖 2.6。其工作原理主要進(jìn)而完成對(duì)太陽光壓力矩的控制。RSB 僅能控有影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大變形旋轉(zhuǎn)柔性梁的一種高次剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型[J]. 陳思佳,章定國(guó),洪嘉振.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[2]RCS/氣動(dòng)舵自適應(yīng)控制分配方法研究[J]. 臧希恒,唐碩,閆曉東.  飛行力學(xué). 2013(02)
[3]執(zhí)行器卡死并失效的航天器姿態(tài)穩(wěn)定控制[J]. 肖冰,胡慶雷,張友民.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(S1)
[4]執(zhí)行器故障的撓性航天器姿態(tài)滑模容錯(cuò)控制[J]. 肖冰,胡慶雷,霍星,馬廣富.  航空學(xué)報(bào). 2011(10)
[5]采用滑塊和RSB的太陽帆姿態(tài)控制[J]. 羅超,鄭建華.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(03)
[6]太陽帆航天器動(dòng)力學(xué)建模與求解[J]. 崔乃剛,劉家夫,榮思遠(yuǎn).  航空學(xué)報(bào). 2010(08)
[7]航天器時(shí)延自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)容錯(cuò)控制[J]. 姜野,胡慶雷,馬廣富.  控制與決策. 2010(05)
[8]基于輸入成形的柔性航天器振動(dòng)閉環(huán)抑制方法研究[J]. 孔憲仁,楊正賢,葉東,董曉光,劉源.  振動(dòng)與沖擊. 2010(03)
[9]基于控制葉片的太陽帆姿態(tài)控制系統(tǒng)建模與仿真[J]. 駱軍紅,袁宴波,廖志忠.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2009(24)
[10]Complete geometric nonlinear formulation for rigid-flexible coupling dynamics[J]. 劉鑄永,洪嘉振,劉錦陽.  Journal of Central South University of Technology. 2009(01)

博士論文
[1]執(zhí)行器故障情況下的航天器姿態(tài)容錯(cuò)控制方法研究[D]. 韓宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]太陽帆航天器軌道和姿態(tài)耦合設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D]. 錢航.中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心) 2015
[3]大柔性太陽帆航天器姿軌耦合動(dòng)力學(xué)與控制研究[D]. 張瑾.清華大學(xué) 2013
[4]復(fù)雜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)太陽帆航天器動(dòng)力學(xué)建模與控制問題研究[D]. 劉家夫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]高超聲速飛行器再入段舵面與RCS融合容錯(cuò)控制研究[D]. 翟榮宇.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]柔性太陽帆航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)建模與控制技術(shù)研究[D]. 郭濤源.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]太陽帆航天器動(dòng)力學(xué)建模與姿態(tài)控制研究[D]. 駱軍紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3003056