為了研究空間系繩系統(tǒng)展開過(guò)程中末端星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng),采用第二類拉格朗日方程建立系統(tǒng)展開及末端星角運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,分析展開階段末端星的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)特性。建模時(shí)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(guò)程,研究影響末端星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的主要因素,包括姿態(tài)角初始擾動(dòng)以及末端星動(dòng)/靜不對(duì)稱性。仿真結(jié)果表明,系繩展開時(shí)末端星姿態(tài)角初始擾動(dòng)及動(dòng)靜不對(duì)稱性可能會(huì)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。

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【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(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,原點(diǎn)位于系統(tǒng)質(zhì)心,初始時(shí)刻各軸與OX0Y0Z0平行;④cxtytzt,系繩坐標(biāo)系,....

圖2展開繩長(zhǎng)對(duì)比曲線

為驗(yàn)證所得數(shù)學(xué)模型的正確性,與文獻(xiàn)[17]中所采用的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行對(duì)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(shí)面內(nèi)角對(duì)比曲線

圖3展開時(shí)面內(nèi)角對(duì)比曲線

圖2展開繩長(zhǎng)對(duì)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(guò)程繩長(zhǎng)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(jì)算的繩長(zhǎng)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(jì)入了星體姿態(tài),這會(huì)對(duì)展開過(guò)程造成影響....

圖4子星章動(dòng)角變化曲線

下面利用所建立的模型研究展開過(guò)程中末端星的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)姿態(tài)角的定義,在系繩系統(tǒng)的展開過(guò)程中,章動(dòng)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(diǎn)研究章動(dòng)角的運(yùn)動(dòng)特性。首先研究初始擾動(dòng)近似為0的情形。圖4為初始章動(dòng)角α0=0.0001rad時(shí)子星章動(dòng)角的變化曲線,....

本文編號(hào)：4001826