CN107103152A - 一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 - Google Patents
一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107103152A CN107103152A CN201710344055.8A CN201710344055A CN107103152A CN 107103152 A CN107103152 A CN 107103152A CN 201710344055 A CN201710344055 A CN 201710344055A CN 107103152 A CN107103152 A CN 107103152A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- msub
- mrow
- mover
- centerdot
- mfrac
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/18—Network design, e.g. design based on topological or interconnect aspects of utility systems, piping, heating ventilation air conditioning [HVAC] or cabling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/06—Power analysis or power optimisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，包含以下步骤：S1、对充液卫星的姿态进行动力学建模，利用等效单摆模型来分析储箱内液体燃料的小幅晃动对卫星姿态的影响；S2、根据S1建立的动力学模型，对姿控系统进行三轴独立分析和设计；S3、根据S2的结果，代入实际参数，计算出各推力器布局位置及推力大小。利用本发明提出的分析方法对卫星的姿控推力器进行安装布局，可有效避免储箱内液体燃料晃动出现“零极点倒置”的现象，有效提高姿态控制系统对液体燃料晃动的抑制能力。
Description
技术领域
本发明涉及卫星姿态与轨道控制技术领域，具体涉及一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法。
背景技术
受运载能力所限，地球静止轨道卫星需要星上的变轨发动机进行远地点变轨，将卫星由大椭圆轨道送入地球静止轨道。由于变轨发动机推力偏斜及横移、安装误差、卫星质心变化等原因，变轨推力产生的干扰力矩较大，需要控制系统使用推力器来克服。此外，变轨推力产生的加速度较大，卫星储箱内液体燃料晃动会产生较大的扰动力矩，控制系统需要克服常值干扰力矩和液体晃动产生的扰动力矩，要求姿态控制系统能够有效抑制储箱内液体燃料的晃动。
在以往的工程设计中，推力器安装布局只以控制力矩的大小为设计目标，忽略了推力器产生的作用力对储箱内液体燃料晃动的影响，在变轨机动过程中，有可能导致不利于姿态控制系统对储箱内液体燃料晃动的抑制，甚至引发姿态控制系统的“失稳”。
发明内容
针对工程设计中存在的缺点，本发明提供了一种姿控推力器安装布局的设计方法，按照该布局方式可提高卫星变轨机动期间姿态控制系统对储箱内液体燃料晃动的抑制能力。该发明以变轨机动期间储箱内液体燃料晃动动力学模型为基础，通过分析液体晃动对姿态控制系统的增益及相位的影响，提出利用推力器斜装来减弱储箱内液体晃动对姿态控制系统稳定裕度的影响。
一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，包含以下步骤：
S1、对充液卫星的姿态进行动力学建模，利用等效单摆模型来分析储箱内液体燃料的小幅晃动对卫星姿态的影响；
S2、根据S1建立的动力学模型，对姿控系统进行三轴独立分析和设计；
S3、根据S2的结果，代入实际参数，计算出各推力器布局位置及推力大小。
上述的一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，其中，所述步骤S1建立的动力学模型为：
式中，Js为整星相对质心的转动惯量；
ms为整星的质量；
mi为第i个等效单摆的质量；
li为第i个等效单摆的摆长；
为第i个储箱坐标系原点在卫星本体坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆平衡位置在储箱坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆的摆点离开平衡位置的位置矢量；
为单摆摆动方向；
为整星的平动加速度；
为整星的角加速度；
g为变轨发动机产生的卫星平动加速度的大小；
αi为第i个等效单摆的摆角；
为第i个等效单摆的摆角加速度；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力矩。
上述的一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，其中，小幅晃动条件下，忽略等效单摆运动对卫星偏航姿态的耦合影响，所述步骤S2包含：
S21、对滚动姿态回路进行分析，忽略二阶小量，动力学方程式简化为：
式中，Liz为第i个等效单摆的质点在卫星本体坐标系下的z向位置坐标；可通过计算得到。
S22、小角度下以控制力矩Tx为输入，姿态角为输出，对S21的结果进行拉普拉斯变换，得出滚动回路传递函数表达式
S23、考虑孤立的液体晃动振型零极点的情形，可计算出零点频率ωz、极点频率ωp分别满足以下关系：
S24、根据S23的结果，可得滚动姿态控制回路发生零极点倒置的条件为：
S25、重复S21～S25，得到俯仰控制回路发生零极点倒置的条件为：
本发明通过推力器的安装布局设计，使得滚动、俯仰控制推力器的横向力有利于抑制储箱内液体晃动，改善姿态控制系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明中方法的步骤图。
图2是含等效动力学模型的卫星姿态动力学示意图。
图3是“先零点后极点”频率特性图。
图4是“零极点倒置”频率特性图。
图5是滚动回路频域特性曲线图。
图6是俯仰回路频域特性曲线图。
图7是姿控推力器的安装布局的一个实例图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，包含以下步骤：
S1、根据如图2所示的卫星姿态动力学结构所示，对充液卫星的姿态进行动力学建模，利用等效单摆模型来分析储箱内液体燃料的小幅晃动对卫星姿态的影响。卫星动力学分为三个部分：中心刚体、液体静止部分等效质点和液体晃动部分等效摆动质点，经推导计算可得充液卫星姿态动力学方程如下：
式中，Js为整星相对质心的转动惯量；
ms为整星的质量；
mi为第i个等效单摆的质量；
li为第i个等效单摆的摆长；
为第i个储箱坐标系原点在卫星本体坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆平衡位置在储箱坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆的摆点离开平衡位置的位置矢量；
为单摆摆动方向；
为整星的平动加速度；
为整星的角加速度；
g为变轨发动机产生的卫星平动加速度的大小；
αi为第i个等效单摆的摆角；
为第i个等效单摆的摆角加速度；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力矩。
S2、为简化稳定性分析，根据S1建立的动力学模型，对姿控系统进行三轴独立分析和设计。小幅晃动条件下，忽略等效单摆运动对卫星偏航姿态的耦合影响，具体包含以下步骤：
S21、对滚动姿态回路进行分析，考虑到滚动姿态主要受俯仰方向摆动的影响，俯仰方向的横向推力引起等效单摆的摆动方向沿负y方向，故令τix＝0,τiycosαi＝1，摆角为小角度，忽略二阶小量，动力学方程式简化为：
式中，Liz为第i个等效单摆的质点在卫星本体坐标系下的z向位置坐标；可通过计算得到。
S22、小角度下以控制力矩Tx为输入，姿态角为输出，对S21的结果进行拉普拉斯变换可得：Ay＝bTx，其中，f为Fy与Tx的比值。由Ay＝bT1可进一步计算，得出滚动回路传递函数表达式
通过利用尼柯尔斯Nichols图对液体晃动模态的频率特性进行分析，若先经过零点频率后过极点频率，开环系统的增益先降低后上升、相位先增加后减少，如图3所示，此时谐振圈具有相位超前作用，从而获得主动阻尼，有利于系统的稳定；若先经过极点频率后过零点频率，开环系统的增益先上升后降低、相位先减少后增加，如图4所示，此时称为“零极点倒置”，此时谐振圈具有相位滞后作用，使阻尼减小，不利于系统的稳定。在推力器安装布局设计中，应尽量加以避免出现“零极点倒置”现象发生。
S23、为简化分析过程，考虑孤立的液体晃动振型零极点的情形，系统的开环传递函数，分子、分母表达式分别为：
式中，λ2＝g/l1，λ为等效单摆的频率，单位为rad/s；
由N(s)、D(s)表达式可计算出零点频率ωz、极点频率ωp分别满足以下关系：
S24、根据S23的结果，可得滚动姿态控制回路发生零极点倒置的条件为：
考虑到等效单摆的摆长l1＞0,由式(4)可看出：当横向力f＝0时，若L1z·(l1+L1z)＜0，即卫星的质心位置处在摆杆上时就会发生零极点倒置；当横向力f<0时，则零极点倒置区域变小；当横向力f>0时，零极点倒置区域变大。滚动姿态控制回路f不同条件下开环系统频率特性曲线如图5所示。
S25、重复S21～S25，得到俯仰控制回路发生零极点倒置的条件为：
由式(5)可以看出，当横向推力f＝0时，若L1z·(l1+L1z)＜0，即卫星的质心位置处在摆杆上时就会发生零极点倒置；当横向力f<0时，则零极点倒置区域变小，有利于开环系统的稳定；当横向力f>0时，零极点倒置区域变大，不利于系统的稳定。f不同条件下俯仰姿态控制回路开环系统频率特性曲线如图6所示。
通过对滚动、俯仰控制回路不同条件下的系统频率特性进行分析，给出了f取不同值条件下系统的稳定性指标，如表1所示。
表1 f取不同值条件下系统稳定裕量
由分析结果可以看出：滚动姿态控制回路，当存在横向力f<0时，可减小系统零极点倒置区，有利于系统的稳定；俯仰姿态控制回路，当存在横向力f>0时，可减小系统零极点倒置区，有利于系统的稳定。
因此，可通过推力器的安装布局设计，使得滚动、俯仰控制推力器的横向力有利于抑制储箱内液体晃动，改善姿态控制系统的稳定性。
S3、根据S2的结果，代入实际参数，计算出各推力器布局位置及推力大小。
以某地球静止轨道卫星为例，490N发动机装在星体的-Z面，产生沿星体+Z向的推力。由于推力偏心的影响，发动机点火期间在滚动、俯仰方向产生较大的干扰力矩。姿控推力器6A、7A、6B、7B用来产生俯仰方向控制力矩；推力器8A、9A、8B、9B用来产生滚动方向控制力矩。同时，为了有效抑制变轨机动过程中储箱内液体燃料的晃动，尽可能防止“零极点倒置”的情况出现，将滚动方向姿控推力器8A、9A、8B、9B进行偏置安装，保证推力器产生的横向推力Fy与控制力矩Tx的比值f<0；俯仰姿控推力器6A、7A、6B、7B进行偏置安装,保证推力器产生的横向推力Fx与控制力矩Ty的比值f>0，推力器的安装布局示意如图7所示。
如图7中推力器的安装布局，推力器在卫星本体下坐标系下产生的推力及力矩如下表所示。
表2姿控推力器产生的推力及力矩
由表中数据可以看出，滚动推力器(8A、9A、8B、9B)产生的横向推力(Y向推力)与滚动控制力矩之比f1<0(f1＝Fy/Tx)；俯仰推力器(6A、7A、6B、7B)产生的横向推力(X向推力)与俯仰控制力矩之比f2>0(f2＝Fx/Ty),保证推力器的安装布局有利于防止液体晃动“零极点倒置”现象的发生。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (3)
1.一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、对充液卫星的姿态进行动力学建模，利用等效单摆模型来分析储箱内液体燃料的小幅晃动对卫星姿态的影响；
S2、根据S1建立的动力学模型，对姿控系统进行三轴独立分析和设计；
S3、根据S2的结果，代入实际参数，计算出各推力器布局位置及推力大小。
2.如权利要求1所述的一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，其特征在于，所述步骤S1建立的动力学模型为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mover>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&tau;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>F</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>E</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>J</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mover>
<mi>&omega;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mrow>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&times;</mo>
<msup>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mi>g</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mi>T</mi>
</msup>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>c</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&tau;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>T</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>E</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mover>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&tau;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>c</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&times;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&tau;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<mover>
<mover>
<mi>&omega;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>g</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，Js为整星相对质心的转动惯量；
ms为整星的质量；
mi为第i个等效单摆的质量；
li为第i个等效单摆的摆长；
为第i个储箱坐标系原点在卫星本体坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆平衡位置在储箱坐标系中的位置矢量；
为第i个等效单摆的摆点离开平衡位置的位置矢量；
为单摆摆动方向；
为整星的平动加速度；
为整星的角加速度；
g为变轨发动机产生的卫星平动加速度的大小；
αi为第i个等效单摆的摆角；
为第i个等效单摆的摆角加速度；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力；
为除发动机作用外，整星的所受到的外力矩。
3.如权利要求2所述的一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法，其特征在于，小幅晃动条件下，忽略等效单摆运动对卫星偏航姿态的耦合影响，所述步骤S2包含：
S21、对滚动姿态回路进行分析，忽略二阶小量，动力学方程式简化为：
<mfenced open = "{" close = "">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>y</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&omega;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>x</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mi>g</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>y</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&omega;</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>x</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>&alpha;</mi>
<mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo>
</mover>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>g</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>&alpha;</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
式中，Liz为第i个等效单摆的质点在卫星本体坐标系下的z向位置坐标；可通过计算得到。
S22、小角度下以控制力矩Tx为输入，姿态角为输出，对S21的结果进行拉普拉斯变换，得出滚动回路传递函数表达式
S23、考虑孤立的液体晃动振型零极点的情形，可计算出零点频率ωz、极点频率ωp分别满足以下关系：
<mrow>
<msubsup>
<mi>&omega;</mi>
<mi>z</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>f</mi>
</mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>fL</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<msubsup>
<mi>&omega;</mi>
<mi>p</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<msubsup>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
</mrow>
<msub>
<mi>I</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
S24、根据S23的结果，可得滚动姿态控制回路发生零极点倒置的条件为：
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>fI</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo><</mo>
<mn>0</mn>
<mo>;</mo>
</mrow>
S25、重复S21～S25，得到俯仰控制回路发生零极点倒置的条件为：
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>fI</mi>
<mi>y</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mi>z</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>)</mo>
<mo><</mo>
<mn>0.</mn>
</mrow>
2
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710344055.8A CN107103152B (zh) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710344055.8A CN107103152B (zh) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107103152A true CN107103152A (zh) | 2017-08-29 |
| CN107103152B CN107103152B (zh) | 2021-02-02 |
Family
ID=59669773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710344055.8A Active CN107103152B (zh) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107103152B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108639384A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-10-12 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于姿控推力器复用的卫星推进剂管理方法 |
| CN108873920A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-23 | 上海卫星工程研究所 | 充液航天器姿态动力学全物理仿真试验系统及方法 |
| CN111347413A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于等效单摆的机器人液体搬运方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011009009A1 (en) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparati for predicting and quantifying threat being experienced by a modeled system |
| CN103792945A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 南京航空航天大学 | 一种充液航天器系统的姿态控制和燃料晃动抑制方法 |
| CN106248300A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 上海航天控制技术研究所 | 基于成对推力器连续工作的卫星质心位置测量方法 |
-
2017
- 2017-05-16 CN CN201710344055.8A patent/CN107103152B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011009009A1 (en) * | 2009-07-15 | 2011-01-20 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparati for predicting and quantifying threat being experienced by a modeled system |
| CN103792945A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 南京航空航天大学 | 一种充液航天器系统的姿态控制和燃料晃动抑制方法 |
| CN106248300A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 上海航天控制技术研究所 | 基于成对推力器连续工作的卫星质心位置测量方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 孙航: "充液航天器液晃抑制及其姿态控制研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 屠善澄: "《卫星姿态动力学与控制》", 31 December 1998 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108639384A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-10-12 | 上海航天控制技术研究所 | 一种基于姿控推力器复用的卫星推进剂管理方法 |
| CN108873920A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-11-23 | 上海卫星工程研究所 | 充液航天器姿态动力学全物理仿真试验系统及方法 |
| CN111347413A (zh) * | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于等效单摆的机器人液体搬运方法 |
| CN111347413B (zh) * | 2018-12-20 | 2022-12-13 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种基于等效单摆的机器人液体搬运方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107103152B (zh) | 2021-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107103152A (zh) | 一种有利于抑制液体晃动的推力器安装布局方法 | |
| CN104345738B (zh) | 一种绳系释放稳定控制方法及电动力绳系末级离轨稳定控制方法 | |
| CN103303495B (zh) | 一种动力下降过程干扰力矩的估计方法 | |
| CN105159310B (zh) | 一种惯性系航天器姿态控制/角动量管理方法 | |
| CN106915477A (zh) | 一种姿态控制方法 | |
| CN106873611A (zh) | 一种多通道线性自抗扰控制器的设计方法 | |
| CN105700536A (zh) | 基于绳系拖曳系统的主动星姿态和系绳摆振联合控制方法 | |
| CN107065916B (zh) | 亚轨道卫星全被动稳定姿控系统及方法 | |
| CN104570742A (zh) | 基于前馈pid控制的异面交叉快变轨道快速高精度相对指向控制方法 | |
| CN102163057A (zh) | 一种自治飞艇平面路径跟踪控制方法 | |
| CN104656447A (zh) | 一种航天器抗干扰姿态跟踪的微分几何非线性控制方法 | |
| CN104176275A (zh) | 一种使用动量轮与磁力矩器联合的速率阻尼方法 | |
| CN106054906A (zh) | 基于非线性空间绳系系统的欠驱动释放控制方法 | |
| CN110758774B (zh) | 带有挠性附件和液体晃动航天器的自抗扰姿态控制方法 | |
| CN108427272A (zh) | 基于挠性模态观测的挠性航天器姿态控制和振动抑制方法 | |
| CN104898418A (zh) | 一种挠性卫星自适应神经网络滑模姿态控制方法 | |
| Zhong et al. | Attitude stabilization of tug–towed space target by thrust regulation in orbital transfer | |
| Wang et al. | A novel reduced-order guidance and control scheme for hypersonic gliding vehicles | |
| Sebsadji et al. | Vehicle roll and road bank angles estimation | |
| Shahbazzadeh et al. | Development and verification of a flexible tethered satellite system model considering the fuel slosh | |
| Liu et al. | Preliminary research on optimal design based on control demands for hypersonic morphing vehicle | |
| Su et al. | Nonlinear state observer and control design for triangular tethered satellite formation | |
| CN107679016B (zh) | 一种基于lms算法的船用捷联惯导系统水平阻尼方法 | |
| CN106054912B (zh) | 一种挠性航天器的高精度姿态镇定方法 | |
| CN111483619B (zh) | 航天器引力加速度计算方法及轨道控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |