近年來,遺留在空間中的太空垃圾已經(jīng)成為了不可忽視的安全隱患,一個(gè)合理可行的加速碎片離軌的方法勢在必行。電動力繩系統(tǒng)是一個(gè)新穎且有效的方法,當(dāng)帶電導(dǎo)線在地磁場中高速運(yùn)動時(shí),會感應(yīng)出感應(yīng)電動勢。此時(shí),系統(tǒng)可以和空間電離層中的帶電粒子形成閉合回路,導(dǎo)電繩上有電流產(chǎn)生,與地磁場相互作用,產(chǎn)生的洛倫茲力使廢棄航天器減速,具有很大的應(yīng)用前景。但是電動力繩系也面臨諸多困難,電動力繩系統(tǒng)的控制能力?分有限,對系統(tǒng)的展開和位置保持帶來很大難度。針對上述問題,本文重點(diǎn)研究電動力繩系的空間展開、位置保持以及離軌效率分析等問題,主要包括以下幾個(gè)方面的工作:首先,在對電動力繩系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理分析的基礎(chǔ)上,開展了包含電動力和其他攝動力的電動力繩系統(tǒng)二體軌道動力學(xué)建模,尤其對電動力繩系統(tǒng)中電動力的產(chǎn)生起到?jīng)Q定作用的地磁場和電離層進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,給出了數(shù)值仿真過程中的環(huán)境參數(shù)。然后,針對在電動力繩系統(tǒng)空間展開的問題,研究了基于剛性桿假設(shè)的啞鈴模型的電動力繩系統(tǒng)的空間展開動力學(xué),通過將非線性系統(tǒng)在平衡位置線性化,給出系統(tǒng)的狀態(tài)空間表達(dá)式,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器并對穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。進(jìn)一步,以電動力繩張力為約束提出了改進(jìn)的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電動力繩系統(tǒng)建模與控制方法
        1.2.2 代表性在軌試驗(yàn)項(xiàng)目
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 電動力繩系統(tǒng)軌道動力學(xué)及電磁環(huán)境建模
    2.1 引言
    2.2 電動力繩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理
    2.3 電動力繩系統(tǒng)軌道動力學(xué)建模
        2.3.1 相關(guān)坐標(biāo)系描述
        2.3.2 二體動力學(xué)模型
        2.3.3 考慮攝動軌道模型描述
    2.4 地磁場和電離層環(huán)境建模
        2.4.1 地磁場模型
        2.4.2 電離層模型
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于張力約束的電動力繩空間展開控制
    3.1 引言
    3.2 空間展開運(yùn)動建模
    3.3 考慮張力約束的PD控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 比例-微分控制器設(shè)計(jì)
        3.3.2 基于張力約束的控制器設(shè)計(jì)
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 電動力繩系空間位置保持控制
    4.1 引言
    4.2 電動力繩系位置保持的動力學(xué)建模
    4.3 基于能量函數(shù)的位置保持控制
        4.3.1 控制器設(shè)計(jì)與可行性證明
        4.3.2 仿真驗(yàn)證
    4.4 擴(kuò)展時(shí)滯自同步的位置保持控制
        4.4.1 控制器設(shè)計(jì)與可行性證明
        4.4.2 仿真驗(yàn)證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 電動力繩系的離軌效率分析
    5.1 引言
    5.2 離軌過程中的相關(guān)攝動力建模
        5.2.1 地球非球形引力攝動
        5.2.2 大氣阻力攝動
        5.2.3 三體攝動
    5.3 離軌仿真與效率分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電離層模型IRI-2016的hmF2參數(shù)的性能評估[J]. 孫方方,羅佳.  測繪地理信息. 2019(05)
[2]空間碎片監(jiān)測移除前沿技術(shù)與系統(tǒng)發(fā)展[J]. 李明,龔自正,劉國青.  科學(xué)通報(bào). 2018(25)
[3]空間電動力繩系統(tǒng)理論及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 余本嵩,文浩,金棟平,陳提.  力學(xué)進(jìn)展. 2016(00)
[4]電動力繩系研究進(jìn)展[J]. 蔡洪,楊育偉,郭才發(fā).  宇航學(xué)報(bào). 2014(11)
[5]繩系衛(wèi)星在軌試驗(yàn)及地面物理仿真進(jìn)展[J]. 陳輝,文浩,金棟平,胡海巖.  力學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[6]美俄衛(wèi)星碰撞事件驗(yàn)證及其對我國衛(wèi)星的影響分析[J]. 馮昊,向開恒.  航天器工程. 2009(05)
[7]基于電動力繩系的航天器離軌方式初步研究[J]. 徐大富,孫克新,孔憲仁,王本利.  航天器環(huán)境工程. 2009(04)

博士論文
[1]繩系衛(wèi)星釋放和回收的動力學(xué)控制[D]. 文浩.南京航空航天大學(xué) 2009



本文編號：3160079