柔性绳系辅助离轨系统展开动力学研究

以绳系辅助离轨系统为背景,考虑系绳质量和柔性因素,利用微元法建立柔性绳系辅助离轨系统的展开动力学模型;针对动力学方程的复杂的非线性和强耦合问题,采用伽辽金法进行离散化处理、求解及分析;并通过数学仿真来验证和分析柔性绳系辅助离轨系统的展开动力学特性.仿真结果表明,在绳系辅助离轨系统的展开过程中,系统的横向和纵向运动的位移量不断增加,而横向和纵向运动的振动频率和幅值不断衰减;且系统的展开状态参数—展开摆角和系绳张力的振动幅值也逐渐衰减,从而表明随着展开长度的增加,由于系绳柔性而产生的振动运动逐渐衰减,并趋于稳定的空间驻形.

大气阻力摄动下的绳系辅助离轨系统的相对姿态跟踪控制研究

以绳系辅助离轨系统为背景,考虑到大气阻力摄动和子星——返回舱的非质点因素,返回舱与绳系辅助离轨系统的相对姿态将产生大幅周期性变化,这将影响或破坏系统的稳定性;同时三自由度下绳系系统的展开控制和绳系系统横向振动抑制控制也对返回舱姿态的稳定性和精度提出了更高的要求。基于此,本文建立了大气阻力摄动下的绳系系统的展开动力学和返回舱姿态动力学模型;并在此基础上,设计了绳系辅助离轨系统的相对姿态跟踪控制策略。通过数学仿真来验证大气阻力摄动下该姿态跟踪控制算法的有效性,结果表明,该控制律能够有效控制绳系辅助离轨系统的相对姿态,满足展开控制的需要。

基于Galerkin法的柔性绳系辅助返回系统的展开动力学建模与分析

以大型空间绳系辅助返回系统为背景,利用微元法和拉格朗日方程建立有分布质量的柔性绳系辅助返回系统的展开动力学模型。针对模型复杂的非线性和强耦合问题,采用Galerkin法进行离散化处理以求解;引入经典的珠子模型,以验证Galerkin法解的准确性;最后通过数学仿真来验证和分析Galerkin法解的正确性和收敛性,并对绳系辅助返回系统的展开动力学特性进行适当的分析。仿真结果表明:本文建立的柔性绳系辅助返回系统的展开动力学模型以及基于Galerkin法对动力学模型的求解是正确的,解法是收敛的。

空间绳系系统的运动仿真

采用"质点-杆"模型建立空间绳系系统模型,考虑飞行器、控制机构和绳系的质量,研究绳系系统由释放到稳定状态的受力特性,在此基础上利用两阶段方法对绳系系统的展开过程进行仿真;此模型对展开过程中动力刚化的考虑使其可以较准确描述绳系系统空间展开的动力学过程,为以后绳系展开等空间技术提供了参考依据。