空間繩系系統(tǒng)是一種由多個(gè)航天器通過(guò)系繩連接而組成的新型空間飛行器。它因自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式而在空間研究、深空探測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。伴隨著空間技術(shù)發(fā)展,多種新型空間系繩應(yīng)用設(shè)想被不斷提出,空間繩系系統(tǒng)的形式與功能也逐漸變得多樣化。因空間系繩以及太空環(huán)境的復(fù)雜性,空間繩系系統(tǒng)一直都是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)和空間繩系太陽(yáng)能電站這兩種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的空間繩系系統(tǒng),進(jìn)行動(dòng)力學(xué)與控制方面相關(guān)的研究。本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:（1）基于Hill限制性三體問(wèn)題模型并考慮編隊(duì)系統(tǒng)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)與構(gòu)型變化之間的耦合,建立平動(dòng)點(diǎn)附近軌道自旋閉環(huán)三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)在重構(gòu)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)合理假設(shè)采用可變長(zhǎng)度的單向拉伸彈簧系繩模型,使其能充分反映系繩彈性、松弛以及閉環(huán)編隊(duì)的構(gòu)型變化�？紤]編隊(duì)的姿-軌耦合,使所建立的編隊(duì)系統(tǒng)模型能夠體現(xiàn)其展開(kāi)與回收過(guò)程中構(gòu)型變化與軌道運(yùn)動(dòng)之間的相互影響。（2）分析了日-地系統(tǒng)L2平動(dòng)點(diǎn)附近Lyapunov平面周期軌道上的自旋三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。通過(guò)時(shí)變的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值仿真,并研究編隊(duì)在展開(kāi)與回收... 

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)表
1 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
        1.1.1 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)
        1.1.2 平動(dòng)點(diǎn)空間探測(cè)
        1.1.3 空間太陽(yáng)能電站
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 繩系衛(wèi)星空間任務(wù)
        1.2.2 繩系衛(wèi)星理論研究
        1.2.3 近地軌道繩系衛(wèi)星編隊(duì)研究進(jìn)展
        1.2.4 平動(dòng)點(diǎn)附近繩系衛(wèi)星編隊(duì)研究進(jìn)展
        1.2.5 空間繩系太陽(yáng)能電站研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
2 圓形限制性三體問(wèn)題與Clohessy-Wiltshire方程
    2.1 圓形限制性三體問(wèn)題
        2.1.1 圓形限制性三體問(wèn)題中航天器的動(dòng)力學(xué)方程
        2.1.2 平動(dòng)點(diǎn)的位置
        2.1.3 Hill限制性三體問(wèn)題
    2.2 Clohessy-Wiltshire方程
    2.3 本章小結(jié)
3 旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析
    3.1 動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)
        3.1.1 系統(tǒng)描述
        3.1.2 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
        3.1.3 系繩中拉力與編隊(duì)構(gòu)型改變
    3.2 數(shù)值仿真與動(dòng)力學(xué)分析
        3.2.1 Lyapunov平面周期軌道
        3.2.2 編隊(duì)系統(tǒng)留位狀態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
        3.2.3 編隊(duì)初始旋轉(zhuǎn)速度對(duì)系統(tǒng)重構(gòu)的影響
        3.2.4 系繩長(zhǎng)度變化速率對(duì)系統(tǒng)構(gòu)型的影響
        3.2.5 系繩長(zhǎng)度對(duì)系統(tǒng)構(gòu)型的影響
        3.2.6 重構(gòu)過(guò)程中編隊(duì)系統(tǒng)的軌道運(yùn)動(dòng)
        3.2.7 包含減速階段的展開(kāi)過(guò)程系繩釋放曲線
    3.3 本章小結(jié)
4 空間繩系太陽(yáng)能電站動(dòng)力學(xué)建模
    4.1 空間繩系太陽(yáng)能電站結(jié)構(gòu)描述
    4.2 可變自由度柔性系繩動(dòng)力學(xué)方程
    4.3 太陽(yáng)能板與平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程
    4.4 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
    4.5 軌道坐標(biāo)系中系繩的離散動(dòng)力學(xué)方程
        4.5.1 系繩的離散
        4.5.2 系繩自由度調(diào)整
    4.6 算例:二體繩系編隊(duì)勻速釋放過(guò)程
    4.7 本章小結(jié)
5 空間繩系太陽(yáng)能電站動(dòng)力學(xué)仿真與穩(wěn)定性分析
    5.1 系統(tǒng)平衡位置與太陽(yáng)能板姿態(tài)描述
    5.2 無(wú)外界擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)
    5.3 初始太陽(yáng)能板姿態(tài)誤差對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    5.4 系繩振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 空間繩系太陽(yáng)能電站太陽(yáng)能板姿態(tài)控制
    6.1 控制系統(tǒng)模型
        6.1.1 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型
        6.1.2 PD反饋控制
        6.1.3 受限制的系繩控制力
    6.2 數(shù)值算例
    6.3 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 公式(3.15)-(3.16)中參數(shù)
附錄B 公式(3.17)-(3.20)中參數(shù)
攻讀博士學(xué)位期間科研項(xiàng)目及科研成果
致謝
作者簡(jiǎn)介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間飛行器動(dòng)力學(xué)與控制研究綜述[J]. 劉付成,朱東方,黃靜.  上海航天. 2017(02)
[2]基于辛Runge-Kutta方法的太陽(yáng)帆塔動(dòng)力學(xué)特性研究[J]. 鄧子辰,曹珊珊,李慶軍,蔣憲宏.  中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2016(12)
[3]繩系空間太陽(yáng)能電站動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析[J]. 魏乙,鄧子辰,李慶軍,張凱.  宇航學(xué)報(bào). 2016(09)
[4]基于珠式模型的繩系衛(wèi)星安全交會(huì)過(guò)程建模與仿真[J]. 馮杰,孫鐵成,王劍,謝明玻.  火力與指揮控制. 2016(09)
[5]柔性系繩平衡狀態(tài)臨界繩長(zhǎng)研究[J]. 李?lèi)?ài)軍,李婧忱,王長(zhǎng)青,董哲.  空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[6]空間太陽(yáng)能電站聚光模式研究[J]. 張興華,侯欣賓,王立,閆勇.  中國(guó)空間科學(xué)技術(shù). 2016(02)
[7]Nonlinear dynamics of flexible tethered satellite system subject to space environment[J]. Bensong YU,Dongping JIN,Hao WEN.  Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2016(04)
[8]繩系衛(wèi)星釋放階段的空間姿態(tài)非線性穩(wěn)定控制[J]. 王長(zhǎng)青,杜崇剛,李?lèi)?ài)軍,Z.H.Zhu.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(01)
[9]輻射開(kāi)環(huán)繩系衛(wèi)星編隊(duì)自旋展開(kāi)動(dòng)力學(xué)與控制策略[J]. 蘇飛,翟光,張景瑞,張堯.  航空學(xué)報(bào). 2016(09)
[10]SSPS太陽(yáng)能收集系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 楊陽(yáng),張逸群,王東旭,李勛.  宇航學(xué)報(bào). 2016(01)

博士論文
[1]共線平動(dòng)點(diǎn)附近二體繩系衛(wèi)星系統(tǒng)軌道保持控制方法研究[D]. 劉剛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]復(fù)雜太空環(huán)境下柔性繩系衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)與控制[D]. 余本嵩.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]平動(dòng)點(diǎn)附近多體繩系衛(wèi)星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)與控制[D]. 趙軍.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]平動(dòng)點(diǎn)附近旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)[D]. 周紅.大連理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3676636