双自旋同步气象卫星的姿态稳定度分析

本文在一般双自旋卫星动力学模型线性分析的基础上,给出了双自旋同步气象卫星姿态稳定度的数学描述和不规律姿态运动(摆动运动、章动运动)对姿态稳定度影响的解析表达式,并与非线性模型数学仿真结果进行对比,表明仿真结果与线性分析结果相当一致。     

利用地球磁场对人造卫星章动的控制

在人造卫星的姿态控制中,广泛地采用偏置动量轮控制系统。这种系统容易产生锥运动,也叫做章动。章动可以很快地被阻尼掉。许多作者研究了主动章动控制技术。 本文探讨了利用地球磁场和卫星上的磁偶极子之间的相互作用进行主动章动控制方案。首先分析了线性控制方案,然后分析了开关性控制方案。     

旋转飞行器固体火箭发动机非稳态气流作用分析

分析小卫星发射最末级出现章动现象的原因,在飞行器运动方程的基础上,引入非稳态气流作用力矩模型,计算了实际的飞行器参数。结果显示,非稳态气流产生的侧向扰动力矩是飞行器发生非稳态圆锥运动的主要因素。当扰动力矩的作用逐渐超过喷气阻尼力矩时,就会出现章动现象。若发动机在扰动力矩没有迅速增大之前停止工作,章动幅度就不会增大到使飞行器失稳的程度。分析结果可为旋转飞行器固体火箭发动机的设计提供参考。     

在轨条件下磁悬浮动量轮磁轴承系统稳定性研究

陀螺效应产生的进动和章动是影响磁轴承系统稳定性的根本原因.为了分析在轨条件下星体和磁悬浮动量轮转子的动力学耦合对磁轴承控制系统稳定性的影响,在建立磁悬浮动量轮转子动力学方程和磁轴承控制系统模型的基础上,采用相位分析法和广义根轨迹法对在轨条件下磁轴承控制系统的章动和进动稳定性进行了仿真分析.由于转子的极转动惯量远小于星体的俯仰轴转动惯量,磁轴承控制回路的星体耦合项不影响系统的章动稳定性,而对于低频进动运动提供小角度相位超前增大了进动运动的相角稳定裕度.仿真结果表明在轨条件下动量轮磁轴承控制系统的章动运动相角稳定裕度不变而进动运动相角稳定裕度得到提高.     

卫星液体晃动气浮台仿真试验系统的运动分析

本文通过边界元数值法求解了部分充液自旋球腔内的液体晃动问题。以流体运动的基本方程和系统运动的Ｅｕｌｅｒ动力学方程为基础，考虑了贮箱偏置、涡旋、重力及Ｃｏｒｉｏｌｉｓ力等因素对流体晃动和系统运动状态的影响，求解出液体的速度场，并在此基础上估算液体的能量耗散率和系统的章动时间常数     

飞行器系统参数变化对章动过程的影响分析

研究小卫星发射过程中最末级使用旋转固体火箭发动机时飞行器系统参数变化对其章动效果的影响。考虑了推进剂质量变化引起系统的能量耗散,在欧拉动力学方程的基础上,引入了由于飞行器系统质量变化引起的角动量变化率,得到了飞行器系统的角速度方程与章动方程。把实际飞行器工作过程的参数代入所推导的方程,得到了飞行器的章动放大过程,同时得到了飞行器系统参数变化对章动放大过程的影响规律。计算结果可为飞行器系统的设计提供指导。     

旋转固体火箭发动机飞行器章动不稳定机理述评

针对旋转固体火箭发动机发射小卫星最末级出现的章动现象,分析了其不稳定机理.根据实际观测的飞行数据,分析了飞行器章动不稳定性的特点,给出了几种可能导致飞行器发生侧向角运动的不稳定性机理,并结合实际情况,对各种机理进行了分析.结果显示,飞行器不稳定运动的主要原因是飞行器的质量变化、内部气流的非稳态流动与飞行器姿态运动的相互...     

步进频雷达目标ISAR成像运动补偿新方法

分析了基于步进频ISAR运动目标的回波信号模型,讨论了目标运动对成像的影响,指出了当目标运动速度不可忽略时会造成高分辨距离像的移位和畸变,并使二维像散焦。提出了一种基于高斯包络线性调频信号自适应分解及高分辨距离像最小熵方法的运动补偿算法,利用高斯包络线性调频信号自适应分解得到回波多普勒调频率和目标运动速度,并用高分辨距离像最小熵方法提高估计精度,然后进行运动补偿。该算法具有计算量小,精度高的特点,仿真结果验证了它补偿效果好,能获得清晰的ISAR像。     

旋转飞行器固体火箭发动机引起的章动不稳定性分析

文中采用变质量系统的方法,分析了旋转固体火箭发动机工作过程中的章动不稳定性问题。将发动机内部装药简化为变质量系统的药柱,通过对系统姿态运动方程的分析,得到质量变化对飞行器旋转姿态运动的影响,并对几种典型装药进行了计算分析。结果表明,在端面燃烧情况下,固体装药质量的消失对旋转运动的影响是有利的,使得飞行器侧向角速度逐渐趋于稳定;而对于管形装药,结果却刚好相反,质量的消失使旋转的侧向角速度以指数方式递增,从而导致了飞行器的不稳定。通过对结果的分析,提出了发动机如何控制旋转章动和稳定性的设计思想,分析方法也可以帮助解决复杂装药旋转固体火箭发动机飞行器的章动不稳定性问题。     

带管——罐式阻尼器卫星的章动衰减

本文利用能量法导出了带管——罐式阻尼器卫星章动衰减时间常数与系统参数的关系式;讨论了此类阻尼器中流体运动的自振频率和阻尼系数对卫星章动衰减时间常数的调节作用以及卫星惯量比与时间常数的关系。为设计此类章动阻尼器提供理论依据。     

On the Precession of Saturn

The precession of Saturn under the effect of the gravity of the Sun, Jupiter and planet’s satellites has been investigated. Saturn is considered to be an axisymmetric (A = B) solid body close to the dynamically spherical one. The orbits of Saturn and Jupiter are considered to be Keplerian ellipses in the inertial coordinate system. It has been shown that the entire set of small parameters of the problem can be reduced to two independent parameters. The averaged Hamiltonian function of the problem and the integrals of evolutionary equations are obtained disregarding the effect of satellites. Using the small parameter method, the expressions for the precession frequency and the nutation angle of the planet’s axis of rotation caused by the gravity of the Sun and Jupiter are obtained. Considering the planet with satellites as a whole preceding around the normal to the unmovable plane of Saturn’s orbit, the satellites effect on the Saturn rotation is taken into account via the corrections in the formula for the undisturbed precession frequency. The satellites are shown to have no effect on the nutation angle (in the framework of the accepted model), and the disturbances from Jupiter to make the main contribution to the nutation angle evolution. The effect of Jupiter on the nutation angle and the precession period is described with regard to the attraction of satellites.     

Control of the deployment of an orbital tether system that consists of two small spacecraft

Control of an orbital tether system that consists of two small spacecraft has been considered. The proposed control laws are based on the modification of well-known programs for the deployment of tether system systems under the assumption that the masses of spacecraft and the tether are comparable in magnitude. To construct nominal deployment programs, we have developed a mathematical model of the motion of the given system in an orbital moving coordinate system taking into account the specific features of this problem. The performance of the proposed deployment programs is assessed by a mathematical model of the orbital tether system with distributed parameters written in the geocentric coordinate system. The test calculations involve a linear regulator that implements feedback on the tether length and velocity.     

FY-2C星云图成像技术

介绍了风云二号(FY-2)气象卫星星上成像系统的主要功能和技术指标、云图的生成与传输,以及数传与转发技术.阐述了以太阳为基准采用星上预同步、地面同步/数据缓冲器(S/DB)进行精同步的同步成像技术的卫星成像系统设计原理.分析了卫星姿态动力学对自旋轴定向稳定的影响、扫描辐射计扫描机构步进对自旋周期稳定度的影响、卫星摇摆运动造成的云图几何畸变等产生成像误差的因素,以及采取的补偿修正方案.飞行试验结果表明,C星的云图网格配准精度优于1个可见像素,章动角和摇摆角也符合设计要求.     

细长体双自旋卫星消旋主动章动控制动力学解耦的系统仿真

细长体双自旋卫星自旋部分的能量耗散会导致卫星章动运动的发散。利用消旋体的惯性积在动力学上的耦合作用,使消旋电机的轴向力矩通过耦合,产生横向力矩来阻尼章动,称之为消旋主动章动控制（ＤＡＮＣ）［１］。本文提出一种利用动力学解耦的仿真方案,用单轴平台进行细长体双自旋卫星消旋和章动控制的系统试验,验证了系统的可行性。     

一种翻滚火箭箭体的运动参数估计方法

针对处于自由翻滚运动状态的火箭箭体,其呈回转体结构,运动参数估计难的问题,提出了一种翻滚火箭箭体的运动参数估计方法。采用激光成像雷达获取目标的三维点云数据,通过点云法向量估计和随机采样一致性算法计算得到自旋轴;然后结合序列各帧的自旋轴估计结果,采用最小二乘法求解得到翻滚火箭箭体的翻滚轴;进而利用相邻两帧的自旋轴和翻滚轴估计结果求解得到章动角和空间章动角速率。基于仿真数据对方法进行了实验及分析,结果表明该方法能够有效地估计自由翻滚状态的火箭箭体的翻滚轴、章动角和空间章动角速率。     

非线性系统的高阶线性化方法及其在二阶摄动制导中的应用

本文讨论了非线性系统相对于标称轨道的高阶线性化方法。文中在一阶线性展开的基础上,提出了高阶误差项的补偿方法,导出了计算二阶补偿项系数的线性方程组,并给出了补偿项的计算公式。然后,采用所得方法研究了飞行器的二阶摄动制导方法。     

Study of a bunch of three algorithms for magnetic control of attitude and spin rate of a spin-stabilized satellite

We consider the angular motion of an axi-symmetrical satellite equipped with an active magnetic attitude control system. Dynamics of the satellite is studied on the entire control loop, consisting of a bunch of three successively used algorithms. The control cycle includes the stages of nutation damping, spinning up the satellite about its symmetry axis, and reorienting the symmetry axis into a preset direction in the inertial space. The results are confirmed by numerical simulations.     

Gravity-oriented satellite dynamics subject to gravitational and active damping torques

The dynamics of the rotational motion of a satellite moving in the central Newtonian field of force over a circular orbit under the effect of gravitational and active damping torques, which depend on the satellite angular velocity projections, has been investigated. The paper proposes a method of determining all equilibrium positions (equilibrium orientations) of a satellite in the orbital coordinate system for specified values of damping coefficients and principal central moments of inertia. The conditions of their existence have been obtained. For a zero equilibrium position where the axes of the satellite-centered coordinate system coincide with the axes of the orbital coordinate system, the necessary and sufficient conditions for asymptotic stability are obtained using the Routh–Hurwitz criterion. A detailed analysis of the regions where the conditions of the asymptotic stability of a zero equilibrium position are fulfilled have been obtained depending on three dimensionless parameters of the problem, and the numerical study of the process of attenuation of satellite’s spatial oscillations for various damping coefficients has been carried out. It has been shown that there is a wide range of damping parameters from which, by choosing the necessary values, one can provide the asymptotic stability of satellite’s zero equilibrium position in the orbital coordinate system.     

一种地理系下基于伪线性模型的捷联惯导算法

针对传统捷联惯导算法模型为非线性,需要对姿态、速度和位置分步运算,且高动态下算法精度较低的问题,提出一种地理系下基于伪线性模型的捷联惯导算法。利用伪线性模型及其分析方法,将传统的地理系下捷联惯导方程各部分转换成伪线性形式,定义导航向量并建立其系统模型;再利用高阶数值积分算法提升导航向量更新精度,得到地理系下基于伪线性模型的捷联惯导算法。最后,用仿真评估算法精度,与传统捷联惯导算法相比,大机动条件仿真中伪线性捷联惯导算法的精度提升了两个量级;旋转弹飞行仿真中导航误差不到传统算法的1/5。提出的伪线性捷联惯导算法结构简单,采用一个更新回路即可完成导航向量更新,且在高动态大机动条件下具有更高的算法精度,因此,对于捷联惯导算法研究与工程应用有一定的参考价值。