第七章航天器姿态机动控制 71自旋稳定卫星的喷气姿态机动 72自旋稳定卫星磁线圈姿态机动 73航天器的姿态捕获 子餐
第七章 航天器姿态机动控制 7.1 自旋稳定卫星的喷气姿态机动 7.2 自旋稳定卫星磁线圈姿态机动 7.3 航天器的姿态捕获
第七章航天器姿态机动控制 姿态机动控制是研究航天器 从一个初始姿态转变到另一个姿 态的再定向过程。如果初始姿态 未知,例如当航天器与运载工具 分离时,航天器还处在未控状态; 或者由于受到干扰影响,航天器 姿态未控姿态机动到预定姿态的 为姿态捕获或对准。 姿态机动控制最典型的要算 自旋卫星姿态机动,也就是说自 旋轴进动。实现自旋轴进动最常 用的方法是采用喷气和磁力
姿态机动控制是研究航天器 从一个初始姿态转变到另一个姿 态的再定向过程。如果初始姿态 未知，例如当航天器与运载工具 分离时，航天器还处在未控状态； 或者由于受到干扰影响，航天器 姿态未控姿态机动到预定姿态的 过程称为姿态捕获或对准。 姿态机动控制最典型的要算 自旋卫星姿态机动，也就是说自 旋轴进动。实现自旋轴进动最常 用的方法是采用喷气和磁力。 第七章 航天器姿态机动控制
71自旋稳定卫星的喷气姿态机动 利用喷气对航天器姿态进行机动控制,若航天器为 非自旋稳定,则机动控制与第六章所介绍的采用喷气姿 态稳定系统基本相同,只要姿态基准指向按机动姿态要 求进行改变。现在着重讨论自旋稳定卫星自旋轴机动, 即利用装在卫星上的喷气推力器产生横向控制力矩,使 卫星的动量矩矢量进动,调整卫星自旋轴在空间中的方 喷气推力器在自旋卫星上的固联安装方式如图 7.1(a)所示。推力器的反作用推力方向与自旋轴平行且 和自旋轴之间有尽量大的距离,以增大力臂,从而推力
利用喷气对航天器姿态进行机动控制，若航天器为 非自旋稳定，则机动控制与第六章所介绍的采用喷气姿 态稳定系统基本相同，只要姿态基准指向按机动姿态要 求进行改变。现在着重讨论自旋稳定卫星自旋轴机动， 即利用装在卫星上的喷气推力器产生横向控制力矩，使 卫星的动量矩矢量进动，调整卫星自旋轴在空间中的方 向。 喷气推力器在自旋卫星上的固联安装方式如图 7.1(a)所示。推力器的反作用推力方向与自旋轴平行且 和自旋轴之间有尽量大的距离，以增大力臂，从而推力 7.1 自旋稳定卫星的喷气姿态机动
器产生的横向控制力矩与自旋轴始终垂直。自旋稳定卫 星相当于一个自由陀螺,其自旋动量矩矢量在垂直力矩 的作用下会沿着最短的路径向力矩方向发生进动,进动 角速度正比于外力矩。此外,自旋轴还发生章动振荡, 其振幅和频率取决于卫星参数和外力矩 自旋轴角动量矢量 喷嘴排气 H 切喷嘴 力矩 45745 喷嘴2 扇形太阳敏感器视场 喷嘴排气 自旋方向 图7.1自旋卫星喷气机动
器产生的横向控制力矩与自旋轴始终垂直。自旋稳定卫 星相当于一个自由陀螺，其自旋动量矩矢量在垂直力矩 的作用下会沿着最短的路径向力矩方向发生进动，进动 角速度正比于外力矩。此外，自旋轴还发生章动振荡， 其振幅和频率取决于卫星参数和外力矩
令喷气力矩为M,,卫星的自旋转速为o,自旋动 量矩为H。在初始时刻,卫星处于纯自旋状态。如喷气 力矩很小,且配置章动阻尼器,则可以忽略章动。在卫 星自旋到某相位角的前后△T/2时间内,推力器控制 生的动量矩增量H的数值等于 /O△T S AH≈cT2 M coS atdt=M△ (7.1) O△T △垂直于初始动量矩10。由于喷气时卫星在自旋,带 动控制力矩M在空间中旋转,动量矩从初始状态应0沿 圆弧进动到H1,见图7.1()。特殊地,若喷气推力器 随着卫星自旋一周而采用连续喷气,即△T=2x/0
令喷气力矩为 ，卫星的自旋转速为 ，自旋动 量矩为 。在初始时刻，卫星处于纯自旋状态。如喷气 力矩很小，且配置章动阻尼器，则可以忽略章动。在卫 星自旋到某相位角的前后 时间内，推力器控制产 生的动量矩增量 的数值等于 (7.1) 垂直于初始动量矩 。由于喷气时卫星在自旋，带 动控制力矩 在空间中旋转，动量矩从初始状态 沿 圆弧进动到 ，见图7.1(b)。特殊地，若喷气推力器 随着卫星自旋一周而采用连续喷气，即 ， Mc ω H T / 2 H 2 2 sin cos / 2 / 2 T T H M tdt M t c T T c = = − H0 Mc H H0 H1 T = 2