系繩式InSAR衛(wèi)星系統(tǒng)動力學(xué)建模與展開控制研究.pdf

1、空間系繩技術(shù)在上個世紀(jì)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域并得到了快速的發(fā)展,將空間系繩與衛(wèi)星聯(lián)系起來能夠用到很多方面。本文主要研究了系繩式InSAR衛(wèi)星系統(tǒng)的建模與展開控制,并對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)保持階段進(jìn)行了分析。
　　系繩式InSAR衛(wèi)星系統(tǒng)在工作時要求基線相對穩(wěn)定,因此在建立系統(tǒng)的動力學(xué)模型時要將系繩的柔性特性考慮進(jìn)去以求相對準(zhǔn)確,由于繩系衛(wèi)星系統(tǒng)又比較復(fù)雜,在對系統(tǒng)進(jìn)行合理假設(shè)的基礎(chǔ)上,使用牛頓力學(xué)分析法建立了系統(tǒng)的珠點(diǎn)式動力學(xué)模型。然后分析了系統(tǒng)的展

2、開過程,確定了系統(tǒng)展開過程中的參數(shù)變化關(guān)系。
　　在建立了系統(tǒng)的動力學(xué)模型之后,分析了系統(tǒng)在展開時的性能,得出了系統(tǒng)面內(nèi)擺角在展開時的大致變化情況。接著使用兩種常用的展開控制方法對系統(tǒng)的展開進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真,結(jié)果表明在較小初始速度指數(shù)型展開控制律下系統(tǒng)的展開終止?fàn)顟B(tài)比較理想。但是與繩長速率控制相比,系繩張力控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)更加精確,因此又推導(dǎo)了一種系繩張力控制律,該控制律是基于系統(tǒng)的線性化模型推導(dǎo)得到的,在對該控制律進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真驗證

3、后可以知道,該方法在系統(tǒng)展開過程中釋放速度變化平緩且系繩擺動頻率較低,但是展開結(jié)束時系繩的面內(nèi)擺角相比于繩長速率展開偏大。
　　在此情況下,使用了最優(yōu)控制方法以求系統(tǒng)能夠展開的目標(biāo)位置。但是所選用的直接配點(diǎn)法不適用于狀態(tài)變量數(shù)目變化的系統(tǒng),因此在研究系統(tǒng)的最優(yōu)控制展開時對系統(tǒng)的模型進(jìn)行了簡化,且系統(tǒng)質(zhì)心軌道為圓軌道。在對系統(tǒng)的最優(yōu)控制展開進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真。結(jié)果表明系繩在該控制律下釋放能夠展開的目標(biāo)位置附近,與預(yù)期目標(biāo)差距很小。