空間繩系系統(tǒng)是一種由多個航天器通過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)一直都是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文在總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,針對旋轉(zhuǎn)三角形繩系衛(wèi)星編隊(duì)和空間繩系太陽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)容包括以下幾個部分:（1）基于Hill限制性三體問題模型并考慮編隊(duì)系統(tǒng)質(zhì)心運(yùn)動與構(gòu)型變化之間的耦合,建立平動點(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)過程中的動力學(xué)方程。通過合理假設(shè)采用可變長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)其展開與回收過程中構(gòu)型變化與軌道運(yùn)動之間的相互影響。（2）分析了日-地系統(tǒng)L2平動點(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)的動力學(xué)穩(wěn)定性。通過時變的系統(tǒng)動力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值仿真,并研究編隊(duì)在展開與回收... 

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
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 平動點(diǎn)空間探測
        1.1.3 空間太陽能電站
    1.2 國內(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 空間繩系太陽能電站研究進(jìn)展
    1.3 本文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排
2 圓形限制性三體問題與Clohessy-Wiltshire方程
    2.1 圓形限制性三體問題
        2.1.1 圓形限制性三體問題中航天器的動力學(xué)方程
        2.1.2 平動點(diǎn)的位置
        2.1.3 Hill限制性三體問題
    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)動力學(xué)建模與穩(wěn)定性分析
    3.1 動力學(xué)方程推導(dǎo)
        3.1.1 系統(tǒng)描述
        3.1.2 系統(tǒng)動力學(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)動力學(xué)分析
        3.2.3 編隊(duì)初始旋轉(zhuǎn)速度對系統(tǒng)重構(gòu)的影響
        3.2.4 系繩長度變化速率對系統(tǒng)構(gòu)型的影響
        3.2.5 系繩長度對系統(tǒng)構(gòu)型的影響
        3.2.6 重構(gòu)過程中編隊(duì)系統(tǒng)的軌道運(yùn)動
        3.2.7 包含減速階段的展開過程系繩釋放曲線
    3.3 本章小結(jié)
4 空間繩系太陽能電站動力學(xué)建模
    4.1 空間繩系太陽能電站結(jié)構(gòu)描述
    4.2 可變自由度柔性系繩動力學(xué)方程
    4.3 太陽能板與平臺的動力學(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)勻速釋放過程
    4.7 本章小結(jié)
5 空間繩系太陽能電站動力學(xué)仿真與穩(wěn)定性分析
    5.1 系統(tǒng)平衡位置與太陽能板姿態(tài)描述
    5.2 無外界擾動時系統(tǒng)動力學(xué)響應(yīng)
    5.3 初始太陽能板姿態(tài)誤差對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    5.4 系繩振動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 空間繩系太陽能電站太陽能板姿態(tài)控制
    6.1 控制系統(tǒng)模型
        6.1.1 系統(tǒng)動力學(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
作者簡介


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]復(fù)雜太空環(huán)境下柔性繩系衛(wèi)星動力學(xué)與控制[D]. 余本嵩.南京航空航天大學(xué) 2011
[3]平動點(diǎn)附近多體繩系衛(wèi)星編隊(duì)動力學(xué)與控制[D]. 趙軍.大連理工大學(xué) 2010

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



本文編號：3676636