近年來(lái),隨著人類(lèi)對(duì)太空的探索不斷深入,利用空間望遠(yuǎn)鏡實(shí)施在軌偵查與跟蹤成為了空間探索與開(kāi)發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn),而其中對(duì)望遠(yuǎn)鏡分辨率要求的不斷提高造成的設(shè)計(jì)口徑、所占的質(zhì)量比重增加,進(jìn)而對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)干擾加重的問(wèn)題尤其引人注目。在這種背景下,對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行必要的規(guī)劃以求減少干擾逐漸成為了一種共識(shí)�？臻g望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)工作在外空間微重力環(huán)境下,載體基座工作情況介于固定基座與自由漂浮基座之間,其擾動(dòng)分析優(yōu)化過(guò)程較為復(fù)雜。為考慮問(wèn)題方便,本文將載體基座理想化為固定基座和自由漂浮兩種模式進(jìn)行討論,將從系統(tǒng)反作用擾動(dòng)建模、固定基座下運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和自由漂浮基座下運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃三個(gè)方面依次展開(kāi)深入研究,以改善空間望遠(yuǎn)鏡在實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中反作用擾動(dòng)情況,具體研究?jī)?nèi)容包括:首先建立了空間望遠(yuǎn)鏡在固定基座和自由漂浮基座下反作用擾動(dòng)模型。本文以牛頓-歐拉法作為基本框架,綜合利用了矢量坐標(biāo)變換、動(dòng)量矩定理和角速度合成等剛體動(dòng)力學(xué)理論,推導(dǎo)出系統(tǒng)在固定基座下反作用擾動(dòng)數(shù)學(xué)模型,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒎謩?dòng)力學(xué)的形式;在自由漂浮基座下,考慮角動(dòng)量守恒這一非完整性約束,引入擾動(dòng)雅克比矩陣概念,建立載體姿態(tài)擾動(dòng)與望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)之間的物理聯(lián)系。其次研究了固定基座模式下空間望遠(yuǎn)鏡的軌跡優(yōu)化問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際需要將固定基座下最小反作用擾動(dòng)問(wèn)題抽象為一個(gè)連續(xù)Bolza型最優(yōu)控制問(wèn)題,并分析了幾種求解該問(wèn)題最優(yōu)解方法的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而引出適用于固定基座非線(xiàn)性擾動(dòng)模型優(yōu)化的Chebyshev偽譜法;本文依次從優(yōu)化目標(biāo)、邊界約束條件、初始值猜測(cè)和靜態(tài)優(yōu)化方法進(jìn)行論述,給出了基于Chebyshev偽譜法的數(shù)值解決方案。最后研究了空間望遠(yuǎn)鏡在自由漂浮基座下的軌跡優(yōu)化問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際需要討論了姿態(tài)擾動(dòng)指標(biāo)的選擇問(wèn)題,取載體姿態(tài)的變化量的2-范數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo);其次根據(jù)望遠(yuǎn)鏡運(yùn)動(dòng)學(xué)方程探討了廣義雅克比矩陣的局部性質(zhì),利用奇異值分解(SVD)這一數(shù)學(xué)工具得到短距離最小擾動(dòng)規(guī)劃方向;在此基礎(chǔ)上對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡中長(zhǎng)距離點(diǎn)到點(diǎn)的路徑規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)抽象,將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典N(xiāo)LP問(wèn)題進(jìn)行求解,并通過(guò)施加必要物理約束,改善擾動(dòng)優(yōu)化軌線(xiàn)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：P111
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒 論1.1 課題研究的背景和意義空間望遠(yuǎn)鏡主要由航天器載體基座和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡兩部分組成，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要包括一個(gè)俯仰軸-偏航軸支撐支架和一個(gè)觀測(cè)鏡頭以及必要的輔助控制設(shè)備，如圖 1-1 所示。利用空間望遠(yuǎn)鏡實(shí)施在軌偵查與跟蹤是現(xiàn)在以及未來(lái)空間探索與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，圖 1-2 為美國(guó) KH“鎖眼”系列偵查衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)示意圖。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒 論1.1 課題研究的背景和意義空間望遠(yuǎn)鏡主要由航天器載體基座和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡兩部分組成，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主要包括一個(gè)俯仰軸-偏航軸支撐支架和一個(gè)觀測(cè)鏡頭以及必要的輔助控制設(shè)備，如圖 1-1 所示。利用空間望遠(yuǎn)鏡實(shí)施在軌偵查與跟蹤是現(xiàn)在以及未來(lái)空間探索與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，圖 1-2 為美國(guó) KH“鎖眼”系列偵查衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)示意圖。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2850723