基于库仑力的非接触式目标消旋研究

发布时间：2017-09-16 04:32

  本文关键词：基于库仑力的非接触式目标消旋研究

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【摘要】：自从人类开展太空探索以来,伴随着数量众多航天器发射升空,越来越多失效的飞行器或由于各种原因产生的太空垃圾成为日益严峻的问题。为了应对这一问题,主动移除技术就成为必然的选择。很多机构或个人对主动移除空间碎片或失效航天器进行了很多方式的探索,由于空间中失效航天器可能存在角速度较大的旋转,这就给捕获回收带来巨大的安全挑战。本文选择利用库仑力的方式对空间碎片或失效航天器进行消旋,并建立目标航天器在库仑力作用下的动力学模型,同时分析航天器编队稳定性等问题。本文首先讨论了航天器在太空中飞行时所涉及的空间离子环境,并分析德拜屏障效应对航天器充放电的影响以及在库仑力影响下航天器在地球同步轨道飞行的适用性,分析了充电过程中可能产生的扰动。在假设的质心模型条件下,建立航天器编队的动力学模型。考虑到消旋目标的复杂性,本文对常见的近似圆柱体航天器进行多球体模化。通过研究航天器的这种简化模型,来探讨在库仑力影响下主动航天器对失效航天器产生的扭矩,并建立主动航天器与目标航天器在不同距离上的消旋动力学模型。主动航天器与目标航天器在编队飞行过程中可能产生扰动,针对这种情况考虑到两航天器编队连线方向与轨道切线方向相同,分析这种状态下航天器编队的稳定性。通过设计反馈控制律、分析控制方案,对航天器编队在切线方向上相对位置偏差进行控制。最后本文对航天器消旋的稳定性进行分析,并研究在库仑力作用下主动航天器的速率控制。对两航天器在规定范围内的消旋进行仿真分析,并取得了较为理想的控制效果。该方案稍加改造也可应用到航天器交会对接,编队飞行以及航天器捕捉等方面。
【关键词】：库仑力消旋 稳定性分析 航天器编队 多球体模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V448.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究的目的和意义8-11
• 1.2 国内外发展现状及趋势11-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 相关理论基础与动力学模型18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 库仑力空间充放电的可行性18-19
• 2.3 德拜屏蔽效应19-20
• 2.4 充放电过程的扰动20-22
• 2.4.1 带电粒子干扰力分析20-21
• 2.4.2 库仑力的分析21-22
• 2.4.3 干扰力与库仑力对比分析22
• 2.5 质心模型的建立22-26
• 2.5.1 建立模型22-25
• 2.5.2 模型的简化25-26
• 2.6 库仑力充电的实验支撑26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 多球体模型方法的建立28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 多球体方法动力学分析28-31
• 3.3 参数的选取31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 两航天器相对稳定性分析与控制34-47
• 4.1 引言34
• 4.2 基本平衡条件34-36
• 4.3 两个航天器编队构型问题分析36-38
• 4.3.1 ，
  
  本文编号：860928
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