以三角構(gòu)型的空間繩系編隊(duì)系統(tǒng)為對(duì)象開展了動(dòng)力學(xué)特性分析和穩(wěn)定展開控制研究。首先,針對(duì)以往編隊(duì)動(dòng)力學(xué)建模的精度問題,采用Lagrange法建立了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,建模時(shí)充分考慮了系繩的彈性,可在不增加計(jì)算量的同時(shí)保留系統(tǒng)的彈性特性。其次,根據(jù)所建立的動(dòng)力學(xué)模型,定量分析了編隊(duì)自旋穩(wěn)定時(shí)自轉(zhuǎn)角速度的范圍,為之后的穩(wěn)定展開控制提供理論依據(jù)。由于受制于執(zhí)行機(jī)構(gòu)精度和控制輸入的限制,空間繩系編隊(duì)系統(tǒng)是一個(gè)典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),采用分層滑模實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的穩(wěn)定展開控制,仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制方法的有效性。

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【部分圖文】：

圖1編隊(duì)相關(guān)參考坐標(biāo)系示意圖

編隊(duì)中相關(guān)的物理量定義如下:三顆衛(wèi)星質(zhì)量分別為m1,m2,m3,且m1=m2=m3,系統(tǒng)總質(zhì)量為m=m1+m2+m3。三根系繩長(zhǎng)度分別為l1,l2,l3。定義自轉(zhuǎn)角θ1,θ2分別是系繩1、系繩2與軌道坐標(biāo)系x軸正向的夾角。1.3動(dòng)力學(xué)模型

圖2θ′=0.5時(shí)編隊(duì)運(yùn)動(dòng)情況

θ′=0.5和θ′=1時(shí)整個(gè)編隊(duì)在軌道坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)情況分別如圖2和圖3所示。對(duì)比可知:θ′=0.5時(shí),編隊(duì)構(gòu)型隨時(shí)間增加出現(xiàn)混亂,編隊(duì)不穩(wěn)定,僅靠自身不能保持正常運(yùn)行;而θ′=1時(shí),編隊(duì)構(gòu)型始終保持為三角形,整體穩(wěn)定旋轉(zhuǎn),編隊(duì)能在自身旋轉(zhuǎn)的作用下保持整體的穩(wěn)定。這與式(21)的....

圖3θ′=1時(shí)編隊(duì)運(yùn)動(dòng)情況

圖2θ′=0.5時(shí)編隊(duì)運(yùn)動(dòng)情況θ′=1時(shí)編隊(duì)三根系繩的長(zhǎng)度變化如圖4所示,其長(zhǎng)度均保持在略大于1的范圍內(nèi),這說明系繩均處于拉伸狀態(tài),衛(wèi)星始終受到系繩拉力的作用。編隊(duì)的自轉(zhuǎn)角速度如圖5所示,θ′1,θ′2均略小于初始值,這是由于系統(tǒng)部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能的原因。同時(shí),編隊(duì)中各系繩....

圖4各系繩長(zhǎng)度變化圖

系繩1長(zhǎng)度L1隨角度θ1的變化如圖6所示,繩長(zhǎng)變化量隨著編隊(duì)旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)周期性變化。L1的長(zhǎng)度變化約在θ1=0(rad)時(shí)最大,在θ1=π/2(rad)時(shí)達(dá)到最小,這也與前文的分析一致。圖5編隊(duì)角速度變化圖

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