航天器制導與控制課后題答案(西電)(編輯修改稿)
2025-07-21 17:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 sqrt(fr/m)=sqrt(GM/r)ω=2π/T=v/r其中是加速度，r是軌道半徑，M是地球質(zhì)量，m是衛(wèi)星質(zhì)量，G是常數(shù)，ω是角速度，T是周期。即，軌道高度為2000km的衛(wèi)星對應的角速度為：ω=v/2000軌道高度為200km的衛(wèi)星對應的角速度為：ω=v/200又因為航天器的線性化姿態(tài)動力學方程是：所以航天器姿態(tài)動力學在俯仰軸可以獨立出來, 而滾動和偏航姿態(tài)是相互耦合的。當這兩顆衛(wèi)星的各慣量相同時，由于軌道高度為2000km的比200km的角速度小，故其滾動和偏航姿態(tài)間的相互耦合強于軌道高度為200km的衛(wèi)星。衛(wèi)星做的是復合運動，其各旋轉(zhuǎn)軸的角速度是相互耦合的，因而導致各通道間的耦合。 .8 所示, 分析比較軌道高度分別為200 , 500 , 1 000 , 2 000 km 的圓軌道衛(wèi)星所受的最主要的兩種干擾力矩的異同。答：200km和500km所受的最主要的兩種干擾力矩是：氣動力矩和重力梯度力矩；1000km和2000km所受的最主要的兩種干擾力矩是：重力梯度力矩和磁力矩。敏感器類型優(yōu)點缺點地球敏感器（地平儀）176。太陽敏感器、質(zhì)量輕′星敏感器176。、成本高，需要第二個姿態(tài)確定系統(tǒng)磁強計、功耗低176。慣性敏感器，易磨損、質(zhì)量大射頻敏感器176。？為什么認為電推力器是最有發(fā)展前景的推力器？推力器是目前航天器控制使用最廣泛的執(zhí)行機構(gòu)之一。它根據(jù)牛頓第二定律，利用質(zhì)射排出，產(chǎn)生反作用推力，這也正是這種裝置被稱為推力器或噴氣執(zhí)行機構(gòu)的原因。當推安裝使得推力方向通過航天器質(zhì)心，則成為軌道控制執(zhí)行機構(gòu)；而當推力方向不過質(zhì)心，則必然產(chǎn)生相對航天器質(zhì)心的力矩，成為姿態(tài)控制執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)產(chǎn)生推力所需能源的行駛不同，質(zhì)量排出型推力器尅分為冷氣推力器、熱氣推力器和電推力器。其中冷氣推力器和熱氣推力器小號的工質(zhì)需由航天器從地面攜帶，有限其無法在軌補充；而電推力器消耗電能，可以通過太陽能電池在軌補充，工質(zhì)消耗大大減少。因此電推力器成為今后長壽命、高精度航天器推力器的一個重要發(fā)展方向。？各種的區(qū)別是什么？根據(jù)飛輪的結(jié)構(gòu)特點和產(chǎn)生控制作用的形式可以分為慣性輪、控制力矩陀螺和框架動量輪三種，其中慣性輪又分為反作用輪和動量輪兩種。 當飛輪的支承與航天器固連時，飛輪動量矩方向相對于航天器本體坐標系Oxyz不變，但飛輪的轉(zhuǎn)速可以變化，這種工作方式的飛輪通常稱為慣性輪。其中如果飛輪的轉(zhuǎn)速可以正負改變，且平均動量矩為零，則稱為反作用輪。如果飛輪的平均動量矩是一個不為零的常值——偏置值，也就是說飛輪儲存了一個較大的動量矩，飛輪的轉(zhuǎn)速可以相對于偏置值有一定的變化，從而產(chǎn)生控制力矩。具有這種特點的飛輪稱為動量輪或偏置動量輪。如果把恒速旋轉(zhuǎn)的輪子裝在框架上，而框架又可以相對于航天器本體轉(zhuǎn)動，即框架角變化，那么就得到了動量矩的大小恒定不變而方向可變的飛輪，這種飛輪稱為控制力矩陀螺。根據(jù)支承輪子的框架數(shù)量的不同，控制力矩陀螺分為單框架控制力矩陀螺和雙框架控制力矩陀螺兩種。前者動量矩的方向變化在一個平面內(nèi)，后者則可在三維空間任意改變。如果在控制力矩陀螺的基礎上，輪子旋轉(zhuǎn)的速度也可變化，即動量矩的大小和方向均可變，這種飛輪稱為框架動量輪，也有單框架和雙框架之分。磁力矩與軌道高度的3次方成反比，軌道高度越低，磁力矩越大。所以磁力矩作為控制力矩比較適用于低軌道航天器。重力梯度力矩適用于中高度軌道航天器。太陽輻射力矩適用于同步軌道衛(wèi)星等高軌道航天器。氣動力矩也適用于低軌道。但是最后兩種力矩較少用來作為控制力矩。利用環(huán)境力矩產(chǎn)生控制力矩的裝置可稱為環(huán)境型執(zhí)行機構(gòu)。自旋穩(wěn)定系統(tǒng)和環(huán)境力矩穩(wěn)定系統(tǒng)不需要消耗星上能源，且不具有機動能力，因此稱為無源系統(tǒng)或被動控制系統(tǒng)。其余系統(tǒng)是由星上攜帶的控制力矩產(chǎn)生器作執(zhí)行機構(gòu)，需要消耗星上能源，且又具有機動能力，因此稱為有源系統(tǒng)或主動控制系統(tǒng)。各種航天器通常根據(jù)其任務的需要選擇合適的控制系統(tǒng)。對復雜結(jié)構(gòu)航天器，通常由若干分體組成，每個分體各有相對獨立的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為多體控制系統(tǒng)，也稱混合控制系統(tǒng)。 , 雙自旋衛(wèi)星的主要優(yōu)缺點是什么?雙自旋穩(wěn)定原理如何?與單自旋衛(wèi)星相比，雙自旋衛(wèi)星的主要優(yōu)缺點：雙自旋衛(wèi)星既能保持自旋穩(wěn)定的優(yōu)點,又能容許用一個定向的平臺來設置科學儀器和天線等（P89）。由于雙自旋衛(wèi)星存在自旋和消旋兩部分,因此與單自旋衛(wèi)星相比,如何設計消旋控制系統(tǒng)和消旋軸承組合件就成為雙自旋衛(wèi)星的特色（P90）。雙自旋衛(wèi)星的穩(wěn)定性可以總結(jié)如下 :假設自旋部分和消旋部分都近似于剛體,均相對于自旋軸對稱,消旋體繞自旋軸角速度為零
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