隨著人類對宇宙空間探索的不斷深入,空間繩系編隊系統(tǒng)作為一種新型的在軌航天器,以其機動性強、觀測范圍廣、可重復使用等優(yōu)點正受到越來越多的關(guān)注。繩系編隊系統(tǒng)的穩(wěn)定性保持、動力學響應(yīng)、收放控制及相關(guān)的地面模擬實驗都是當前熱門的研究課題。如何保證繩系編隊系統(tǒng)的在軌穩(wěn)定性、如何對其進行有效且可行的釋放/回收,都直接關(guān)系到系統(tǒng)能否真正地投入使用,而由于真實的在軌實驗代價極高,如何在地面對相關(guān)理論進行模擬實驗驗證則顯得尤為重要�；诶K系編隊系統(tǒng)廣闊的應(yīng)用前景,本文對一種自旋三體繩系編隊系統(tǒng)進行研究。主要研究內(nèi)容如下:1.建立三體繩系編隊系統(tǒng)在非慣性參考系下的動力學方程,通過動力學仿真研究三體繩系編隊系統(tǒng)保持穩(wěn)定自旋的臨界轉(zhuǎn)速,并利用Floquet理論對系統(tǒng)周期運動解的穩(wěn)定性進行理論證明。同時,研究J₂攝動、熱效應(yīng)及大氣阻力等攝動因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。2.研究三體自旋繩系編隊系統(tǒng)的釋放控制策略,分別對系統(tǒng)的自由釋放、勻速釋放及減速釋放過程進行分析。其中自由釋放是利用系統(tǒng)自旋過程中產(chǎn)生的離心力將系繩展開;勻速釋放是利用星體末端的系繩釋放裝置進行速度和拉力的控制,并通過噴氣力對負拉... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 繩系編隊系統(tǒng)理論研究現(xiàn)狀
        1.2.1 繩系編隊系統(tǒng)穩(wěn)定性研究
        1.2.2 環(huán)境攝動對繩系編隊系統(tǒng)的影響
        1.2.3 繩系編隊系統(tǒng)收放控制理論研究
    1.3 繩系編隊系統(tǒng)實驗研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 非慣性參考系下繩系編隊系統(tǒng)建模
    2.1 三體環(huán)形繩系編隊系統(tǒng)動力學方程
        2.1.1 不計系繩質(zhì)量的動力學方程
        2.1.2 考慮系繩質(zhì)量的動力學方程
    2.2 攝動因素分析
        2.2.1 J_2攝動
        2.2.2 熱效應(yīng)
        2.2.3 大氣阻力
    2.3 初始條件分析
    2.4 多體環(huán)形繩系編隊系統(tǒng)動力學方程
    2.5 小結(jié)
第三章 三體自旋系統(tǒng)周期運動穩(wěn)定性及動力學分析
    3.1 穩(wěn)定性證明
    3.2 動力學分析
        3.2.1 自旋速度對穩(wěn)定性的影響
        3.2.2 軌道高度對穩(wěn)定性的影響
        3.2.3 繩長對穩(wěn)定性的影響
        3.2.4 初始位置對穩(wěn)定性的影響
    3.3 攝動因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
        3.3.1 J2攝動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
        3.3.2 熱效應(yīng)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
        3.3.3 大氣阻力對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    3.4 小結(jié)
第四章 三體自旋系統(tǒng)釋放控制策略
    4.1 自由釋放
    4.2 控制展開策略
        4.2.1 勻速釋放過程
        4.2.2 減速釋放過程
    4.3 攝動因素下的釋放穩(wěn)定性
        4.3.1 J_2攝動對釋放穩(wěn)定性的影響
        4.3.2 熱效應(yīng)對釋放穩(wěn)定性的影響
        4.3.3 大氣阻力對釋放穩(wěn)定性的影響
    4.4 小結(jié)
第五章 地面模擬實驗
    5.1 地面物理仿真平臺介紹
        5.1.1 衛(wèi)星模擬器
        5.1.2 基于視覺的動態(tài)測量系統(tǒng)
    5.2 基于天地動力學等效的動力學相似原理
    5.3 系統(tǒng)性能驗證
    5.4 自旋繩系編隊系統(tǒng)穩(wěn)定性驗證實驗
    5.5 小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文的主要工作與貢獻
    6.2 未來工作展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間四星繩系閉合系統(tǒng)自旋平衡構(gòu)型保持控制[J]. 葉國宇,龔德仁,蔡慧敏,段登平.  浙江大學學報(工學版). 2017(07)
[2]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)
[3]輻射開環(huán)繩系衛(wèi)星編隊自旋展開動力學與控制策略[J]. 蘇飛,翟光,張景瑞,張堯.  航空學報. 2016(09)
[4]旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析[J]. 蔡志勤,周紅,李學府.  計算力學學報. 2013(S1)
[5]空間微重力環(huán)境地面模擬試驗方法綜述[J]. 齊乃明,張文輝,高九州,霍明英.  航天控制. 2011(03)
[6]繩系微小衛(wèi)星的旋轉(zhuǎn)編隊飛行[J]. 陳志明,劉海穎,王惠南,馮成濤.  中國空間科學技術(shù). 2011(01)
[7]多自由度氣浮仿真試驗臺的研究與發(fā)展[J]. 許劍,楊慶俊,包鋼,王捷冰.  航天控制. 2009(06)
[8]空間碎片對繩系衛(wèi)星沖擊的影響分析[J]. 劉麗麗,文浩,金棟平,胡海巖.  振動與沖擊. 2009(07)
[9]三體繩系衛(wèi)星面內(nèi)編隊飛行的回收控制[J]. 劉麗麗,文浩,金棟平,胡海巖.  振動工程學報. 2008(03)
[10]考慮地球扁率J2攝動影響的異面橢圓軌道多沖量最優(yōu)交會[J]. 周軍,常燕.  宇航學報. 2008(02)

博士論文
[1]復雜太空環(huán)境下柔性繩系衛(wèi)星動力學與控制[D]. 余本嵩.南京航空航天大學 2011
[2]繩系衛(wèi)星釋放和回收的動力學控制[D]. 文浩.南京航空航天大學 2009

碩士論文
[1]電動力繩系離軌系統(tǒng)狀態(tài)估計及動力學分析[D]. 古成龍.南京航空航天大學 2016
[2]平動點附近旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊動力學[D]. 周紅.大連理工大學 2012
[3]輻射開環(huán)繩系衛(wèi)星編隊飛行的穩(wěn)定性分析[D]. 謝永亮.南京航空航天大學 2007



本文編號：3714973