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a、b、c、d、e代表 着五种情况 1、以恒定角速度绕 最大惯量轴转动ob1 2、c、c“为不稳定 平衡轴ob2 3、以恒定角速度绕 最小惯量轴转动ob3
一般刚体自由姿态运动的本体极迹
一个绝对刚体无论绕最大惯量轴或者绕最小惯量轴的旋转都是稳定 的，但是由于鞭状天线的弯曲提供了一种通过结构阻尼耗散能量的机构。 因为损失了机械能，动量矩守恒原理迫使卫星绕着一根与旋转对称轴倾 斜的轴进动，进动和弯曲运动的动力学耦合能使能量耗散过程继续下去， 直到获得最小能量动力学状态，绕最大惯量轴旋转。 假设用μ 来表示自旋轴惯量与横向惯量之比：
液体运动 横向晃动 纵向晃动 旋转晃动 内部旋涡 力学模型 等效力学模型
液体固有频率很低
液体压缩效应小 忽略粘性 忽略表面张力 液体做微幅度运动
1、仍能反应液体对航 天器的作用 2、全部为离散型坐标， 方程阶数尽可能的低 3、钢体姿态参数仍然 保留 4、简化后具有简单机 械系统的物理直观性
旋涡形成
是德科技示波器，拥有较多优点： 1、让产品更快上市，因为我们屡获 殊荣的示波器提供超快的更新速率、 超深的存储器，以及优质的电容触 摸屏和种类繁多的示波器软件选件。 2、生产高性能的产品，因为我们的 示波器具有出色的信号完整性和广 泛的示波器探头，能够为您带来值 得信赖的测量。 3、实现更低的总体拥有成本，因为 我们能够将多台仪器的功能整合到 一台主机中，并支持轻松升级。 4、是德科技精简系列 USB 示波器外 形紧凑，而功能毫不逊色。
卫星姿态动力学与控制 （ 1）
汇报人：
2018年10月15日
1、卫星姿态动力学 2、卫星姿态控制系统
3、卫星姿态敏感器
4、卫星执行机构
姿态：指卫星相对于空间某参考坐标系的方位或指向
姿 态 稳 定 姿 态 控 制
自旋稳定，重力梯度稳 定，磁稳定，气动稳定， 辐射压稳定 例子（动量轮） A，质量排出 B，动量交换 C，磁控制 D，利用环境力矩
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欧拉轴/角坐标变换示意图
运动学方程：运动参数之间的相互关系。 动力学方程：运动和作用力之间的关系。
动力学基本定 理
拉个朗日方程
哈密尔顿
1、动量定理 2、动量矩定理
对于完整系统用广 义坐标表示的动力 方程。
哈密顿原理是以变 分为基础，设系统 的动能为T，势能 为V，非保守力的 虚元功为δw时， 则哈密顿原理可以 表示为
使用最广泛的特定应用软件，实现更深层 次的故障诊断或执行一键式测量 产品通过售后升级服务可以伴随技术的变化 演进，包括频率、带宽、实时、CPU 等 不论您使用哪一款仪器，从研发到生产都能 保持 100% 的代码兼容性，可确保在公司内 部实现一致性测量。
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重力梯度被动稳定就是航天器利用地球或其他天体的引 力场，在不依赖飞轮、推力器和伺服系统等主动控制部件的 情况下，获得对地球或其他天体姿态定向的一种稳定方式。
优点是长寿命，功耗需求低； 缺点则是制力矩小，需要天平动阻尼， 且指向精度低， 例如各轴精度在1°～10°左右。
(1)增大起稳定作用的恢复力矩和限制扰动力矩。 (2)捕获重力场。 (3)必须包含阻尼天平动。
质量消耗
扰性附件
把推进剂作为固体质点，设置偏置角动量， 推进剂的消耗对卫星具有反作用力和力矩
模态阶段：为了方便起见，在工程设计中，对动力 学方程进一步降阶，截区对系统影响较小的模态，保 留影响较大的模态坐标。 模态溢出：在实际情况中，任然会激发被截取的模 态坐标，被称为控制溢出。 测量与分析时，留有足够的增益裕量或相位裕量， 使得被截去的模态不会影响系统的稳定性和性能。
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带有管球型章动阻尼器的自旋卫星
假设自旋部分和消旋部分都近似于刚体，均相对于自旋轴对 称，消旋体绕自旋轴角速度为零，则： (1)由于星体内可动部件的影响，惯量比μ 大于1(短粗) 的双自旋卫星的自旋运动是稳定的。 (2)惯量比μ 小于1(细长)的双自旋卫星，只要消旋部分 的可动部件引起的能量耗散足够快，其运动也是稳定的。 (3) 短粗双自旋卫星的惯量比 μ 设计准则与自旋卫星相 同。 (4) 细长双自旋卫星，为保证稳定，须在消旋部分安装 被动章动阻尼器，或者在星上设置主动章动控制系统。
考虑到在无外力矩作用下，航天器动量矩 H 守恒，即在 空间中固定不变， (1)航天器动量矩H、瞬时转速ω 和自旋轴Ox 3个矢量必 定在同一平面内。 (2)ω 在空间的运动由两种圆锥运动合成，一是绕自旋轴 Ox( 即 方向 )的圆锥运动，其转速速率为Ω ；二是绕动量矩H 的圆锥运动，其转速速率为 r H It
大 型 挠 性 体 系 统
航天器环境力矩相对幅值
dA
vVRC源自nA大气密度分布图
卫星所受气动示意图
太阳光压造成，地球返照及大气红外辐射是次要的辐射源。
中巴资源一号卫星 (太阳光压力矩较大的例子)
反射类型 A、镜面反射，b、漫反射，c、部分漫反射
自旋：钢体
双自旋：陀 螺体
由于ω y和 ω z周期性变化，所以在本体坐标系Oyz平面内， ω 绕Ox轴以速率Ω 旋转，而幅值ω 恒定。由此可见，星体的瞬时 转速ω 绕自旋轴Ox 作圆锥运动。

ya

xa xb

ya
基元旋转矩阵
Zb Z2
Za Z1 Yb
Zb
Z2
Z a Z1
Z1



Y2 Y1



Y2 Yb




Ya
Y1

Xa

O
Ya Xb
Xa
O

X1 X 2
X1 X 2
Xb
zxz旋转顺序
zxy旋转顺序
e
v
e
zb
Ox沿H动量矩空间锥运动
考虑到在无外力矩作用下，航天器动量矩 H 守恒，即在 空间中固定不变， 由于ω 绕Ox轴旋转，因此Ox也必然作圆锥运动，才可能 使得它们的合矢量H在空间定向 (1)航天器动量矩H、瞬时转速ω 和自旋轴Ox 3个矢量必 定在同一平面内。 (2)ω 在空间的运动由两种圆锥运动合成，一是绕自旋轴 Ox( 即 方向)的圆锥运动，其转速速率为Ω ；二是绕动量矩H 的圆锥运动，其转速速率为
被动姿态控制
半被动和半主动
主动姿态控制
概念研究
姿态 捕获
姿态 确定
姿态 稳定
卫星变轨时 姿态稳定 姿态 机动
其他分系统 部件的控制 模型验证、分析
方案设计
姿态控制系统 建立系统 数学模型
技术设计
接口 电磁匹配
安全性、可靠性
姿态参数-欧拉角
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