文档介绍：第七章刚体动力学
卫星姿态动力学与控制
§7-9 卫星姿态动力学与控制简介
卫星的运动可分解为轨道运动(质心的运动)和姿态运动(相对质心的定点运动)
轨道运动与姿态运动通常是耦合的。工程研究中通常假设姿态运动不影响轨道运动。
1 卫星的轨道运动与姿态运动
单刚体模型简单
多刚体模型
多柔体模型
充液体刚体模型
充液多柔体模型复杂
2 卫星姿态动力学模型
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卫星姿态动力学与控制
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卫星姿态动力学与控制
卫星姿态动力学方程:
卫星相对质心的动量矩:
其中是卫星上动量轮的相对动量矩, 是卫星的角速度, 是卫星整体(包括动量轮)相对卫星质心的惯性张量。
3 卫星姿态动力学方程
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卫星上动量轮的控制力矩:
卫星受到的外力矩通常包括:
1)控制力矩:
磁力矩
喷气控制力矩(变质量)
3)干扰力矩:
包括大气阻力矩和太阳光压力矩等。
2)重力梯度力矩:
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如果忽略变质量对卫星惯性张量的微弱影响,卫星姿态动力学方程可写成为
其中喷气控制力矩和动量轮控制力矩是时间的已知函数,干扰力矩与卫星轨道和卫星外形有关,磁力矩与卫星轨道和姿态有关,重力梯度力矩与卫星轨道和姿态有关。
Earth
Satellite Orbit
重力梯度力矩
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Earth
Earth ic
Field vector
Satellite ic
Field vector
磁力矩
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反作用动量轮
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喷气装置
Jet
Jet
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4 卫星姿态控制
控制卫星从一个姿态(A)转到另一个姿态(B)
两种情况:
A = B 称为姿态保持
A B 称为姿态机动
姿态控制执行器
磁力矩器、动量轮(反作用轮)、喷气装置等
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