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编队飞行构形设计.doc

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上传者: 墨三氵 2013-12-28 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《编队飞行构形设计doc》,可适用于高等教育领域,主题内容包含编队飞行构型设计编队飞行构形设计基于CW方程的空间圆构形设计()设计原理图相对运动示意图为地球惯性坐标系为参考航天器轨道坐标系为追踪航天器轨道坐标系符等。

编队飞行构型设计编队飞行构形设计基于CW方程的空间圆构形设计()设计原理图相对运动示意图为地球惯性坐标系为参考航天器轨道坐标系为追踪航天器轨道坐标系。以此坐标系建立的CW方程为:()方程的解为:()实现饶飞的条件为:()把()式代入()式并把三角函数合并得()其中图环绕卫星的轨道根数确定流程图设计实例参考卫星的初始轨道根数空间构形圆的半径取m即对()式各分式平方相加得分析上式要想使得其能成为空间圆构形再加上饶飞的条件则需要满足的条件为用MATLAB编程计算相对运动初值为:x(m)y(m)z(m)vx(ms)vy(ms)vz(ms)航天器航天器航天器用MATLAB编程计算饶飞卫星的轨道六要素为:航天器:航天器:航天器:()STK验证图构形设计STK仿真效果二、基于运动学的空间圆构形设计()设计原理图相对运动示意图为地球惯性坐标系为参考航天器轨道坐标系为追踪航天器轨道坐标系。以此坐标系建立的相对运动学方程为()其中通过一阶近似得到:()通过进一步简化主要是通过为:()其中基于运动学卫星饶飞的条件为:()()设计实例参考卫星的初始轨道根数空间构形圆的半径取m即对()式平方相加得分析上式可得实现空间圆编队的条件为:()我们取。用MATLAB编程计算相对运动差值为航天器:航天器:航天器:用MATLAB编程计算饶飞卫星的轨道六要素为:航天器:航天器:航天器:()STK验证图构形设计STK仿真效果基于运动学方法的CarPe构形设计()设计原理运动学相对运动方程:()其中CarePe构形是指由三颗航天器组成一个航天器围绕参考中心只在XY平面内做椭圆饶飞运动且长半轴是短轴的倍另两颗航天器只在Z平面做相对直线振动并且当XY平面的航天器到达椭圆长半轴端点时Z平面的两个航天器正好到达Z方向最远点来保证三个航天器之间有最大基线距离当XY平面的航天器到达椭圆短半轴端点时Z平面的两个航天器正好穿过XY平面。并且去Z方向的振幅等于椭圆的半长轴。()设计实例参考卫星的初始轨道根数对于在XY平面运动的航天器选取其相对运动椭圆半长轴为mXY平面初始相位为度。则可得条件为:()用MATLAB编程计算相对运动差值为航天器:用MATLAB编程计算饶飞卫星的轨道六要素为:航天器:对于只在Z平面做相对直线振动两颗航天器取Z方向的振动幅值为m与XY平面的初始相位角分别为度和度。则可得条件为:()用MATLAB编程计算相对运动差值为航天器:航天器:用MATLAB编程计算饶飞卫星的轨道六要素为:航天器:航天器:()STK验证图构形设计STK仿真效果构形的重构由空间圆构形变换CarPe构形()设计原理)相对运动方程的另一种表达形式:其中::XY平面内椭圆短半轴:Z方向的振幅:编队构形中心与参考卫星的距离。)冲量作用与相对运动关系:)用三冲量法实现Cartwheel构形的捕获径向冲量作用产生的相对运动:法向冲量作用产生的相对运动:()设计实例参考卫星轨道根数由半长轴计算轨道周期和角速度:Cartwheel构形的捕获我们选择实现Cartwheel构形捕获的初始空间圆构形。采用三冲量法实现Cartwheel构形的捕获施加两次径向冲量实现XY方向的运动施加一次法向冲量实现Z向的运动轨道初始化个周期后开始进行队形的捕获令此时时间为那么为实现相位差为的三星Cartwheel构形三颗星施加冲量的时间为(每颗星施加两次冲量):环绕卫星:环绕卫星:环绕卫星:冲量的大小可由公式进行计算其中n为轨道角速度施加的冲量及时刻为:时间:TT*T环绕卫星=(ms)=(ms)=(ms)时间:T*TT*T*T环绕卫星=(ms)=(ms)=(ms)时间:T*TT*T*T环绕卫星=(ms)=(ms)=(ms))队形的变换在个周期后进行队形变换对环绕卫星将其变换为只有XY向的运动那么只需消除Z向的运动对环绕卫星与环绕卫星要实现Pendulum构形的运动那么就需要消除XY方向的运动经计算所施加的冲量及时间为:时间:T*T环绕卫星=(ms)时间:T*T*TT*T*T*T环绕卫星=(ms)=(ms)时间:T*T*TT*T*T*T环绕卫星=(ms)=(ms)()STK验证图构形设计STK仿真效果结论本文用动力学方法和运动学方法对分布式卫星的构形进行设计并用简单三冲量法实现队形的捕获与队形的重构。用动力学方法和运动学方法设计空间圆构形用运动学方法设计CarPe构形用加两次径向冲量一次发向冲量的简单三冲量方法实现空间圆队形的捕获及空间圆到CarPe构形的控制队形变换。最终将以上三个过程在STK上实现可视化仿真。

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