為了研究空間系繩系統(tǒng)展開過程中末端星的姿態(tài)運動,采用第二類拉格朗日方程建立系統(tǒng)展開及末端星角運動的數(shù)學(xué)模型,分析展開階段末端星的姿態(tài)動力學(xué)特性。建模時將系繩末端連接的母星與子星視為尺寸不可忽略的剛體,且母星質(zhì)量遠(yuǎn)大于子星質(zhì)量,系繩視為有質(zhì)量的剛性桿。利用該數(shù)學(xué)模型可以分析系繩系統(tǒng)的展開過程,研究影響末端星姿態(tài)運動的主要因素,包括姿態(tài)角初始擾動以及末端星動/靜不對稱性。仿真結(jié)果表明,系繩展開時末端星姿態(tài)角初始擾動及動靜不對稱性可能會導(dǎo)致姿態(tài)角失穩(wěn),出現(xiàn)系繩纏繞星體的情況。仿真結(jié)果可以為展開階段末端星姿態(tài)控制提供參考。

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1空間雙體系繩系統(tǒng)示意圖

本文研究的空間系繩系統(tǒng)由系繩連接母星和子星構(gòu)成,如圖1所示。為描述系統(tǒng)的展開運動,需要用到下列坐標(biāo)系:①OXYZ,地心赤道坐標(biāo)系;②OX0Y0Z0,地心軌道坐標(biāo)系;③cx0y0z0,軌道運動坐標(biāo)系,原點位于系統(tǒng)質(zhì)心,初始時刻各軸與OX0Y0Z0平行;④cxtytzt,系繩坐標(biāo)系,....

圖2展開繩長對比曲線

為驗證所得數(shù)學(xué)模型的正確性,與文獻(xiàn)[17]中所采用的簡化模型進(jìn)行對比。在相同控制律作用下,得到系繩展開結(jié)果如圖2、圖3所示。圖3展開時面內(nèi)角對比曲線

圖3展開時面內(nèi)角對比曲線

圖2展開繩長對比曲線由圖2～3可知,根據(jù)參考模型及本文模型所得到的展開過程繩長及面內(nèi)角變化曲線均基本吻合。相較于文獻(xiàn)[17]中的模型,利用本文模型計算的繩長偏差約為0.05km,面內(nèi)角偏差約0.01rad,存在小量偏差的原因在于本文模型計入了星體姿態(tài),這會對展開過程造成影響....

圖4子星章動角變化曲線

下面利用所建立的模型研究展開過程中末端星的姿態(tài)運動。根據(jù)姿態(tài)角的定義,在系繩系統(tǒng)的展開過程中,章動角的大小能作為衡量系繩是否纏繞星體的重要依據(jù),因此下面將重點研究章動角的運動特性。首先研究初始擾動近似為0的情形。圖4為初始章動角α0=0.0001rad時子星章動角的變化曲線,....

本文編號：4001826