刘晓光[1]（2021）在《基于旋转磁场涡流效应的失效卫星电磁消旋方法研究》文中进行了进一步梳理大量残存于太空的空间垃圾对在轨航天器的安全已构成了严重威胁,对它们实施在轨捕获进而主动清除已迫在眉睫。典型的空间垃圾（诸如失效卫星、火箭末级等）通常已失去了姿态调整能力,且长期在失控状态下运行,控制及通信中断使其表现出显着的非合作特征,故空间垃圾一般都属于非合作目标。这类非合作目标受重力梯度、太阳光压等空间摄动力矩以及失效前自身残余角动量等因素的影响,其姿态运动往往会表现为复杂的自由翻滚运动形式。由于翻滚运动的存在,对这类空间翻滚非合作目标实施直接捕获时往往会存在较大的碰撞风险。因此若能在捕获前衰减或消除其高速翻滚运动即消旋,必将降低捕获过程中的风险,但如何实现捕获前的消旋是当前亟待解决的难点问题。本文在分析失效卫星、火箭末级等典型翻滚非合作目标运动形式的基础上,提出了一种基于旋转磁场的电磁消旋方法,深入剖析了旋转磁场与目标表面导体之间的感生涡流阻尼效应对目标翻滚运动的衰减原理,建立了消旋过程中的动力学模型并提出了消旋末端执行器的控制策略,通过搭建的空间非合作目标翻滚运动消旋地面模拟系统,实验验证了翻滚目标电磁消旋的可行性。针对翻滚非合作目标典型的运动特性及表面铝蜂窝板结构特性,基于磁场相对目标导电表层运动时的涡流效应提出了旋转磁场式非接触电磁消旋方法。利用旋转磁场源相对目标表面平行时的阻尼效应衰减目标的自旋运动,利用旋转磁场源相对目标表面倾斜时对不均匀间隙的回复效应衰减目标的章动运动,最终实现目标角速度的完全衰减。建立了由服务航天器、机械臂及电磁消旋末端执行器和翻滚目标构成的电磁消旋动力学模型,并分析了消旋过程中地磁场与电磁消旋磁场源之间相互作用时产生的扰动力和力矩的变化规律,明确了减小地磁扰动时电磁消旋磁场源结构设计的基本原则。针对目标翻滚运动造成的磁场源与目标表面之间的间隙不均匀的现象,建立了间隙不均匀状态下三维电磁力及力矩的解析模型。采用平均半径法及矢量磁位描述了空间三维磁场分布情况,借助分离变量法求解磁场源与整个目标之间相互作用的电磁力及电磁力矩。根据所建立的电磁消旋过程中末端磁场源与目标表面之间间隙不均匀状态下的电磁消旋力及力矩模型,探讨了磁场源的关键设计参数,并分析了工作距离、磁场源结构参数、磁场源排布形式、磁场源励磁参数等对电磁力及电磁力矩的影响规律。所建立的三维理论分析模型为电磁消旋末端执行器的结构设计以及消旋过程中励磁参数选择提供依据。在完成电磁消旋末端执行器结构设计及电磁力、力矩理论建模的基础上,针对高速翻滚目标消旋时机械臂的跟踪受限问题、高速旋转目标消旋过程中目标章动发散的问题,提出了先去章动后去自旋的消旋策略。分析电磁消旋过程中服务航天器与目标航天器相对姿态、相对距离及目标章动角的变化规律,以及稳定服务航天器基座所需要的控制力及力矩。分析了末端执行器跟踪误差及目标章动角辨识误差对消旋的影响。最后探讨了目标惯量非对称对电磁消旋的影响,通过仿真验证了所提出的电磁消旋策略对翻滚运动目标进行消旋的有效性。基于气浮球轴承搭建了目标三自由度翻滚运动模拟平台,利用该平台验证了高速旋转目标及高速翻滚目标的消旋控制策略。首先利用旋转磁场的电磁力实现了非接触式的目标高速旋转及高速翻滚运动的起旋驱动模拟。然后对起旋后的高速翻滚运动目标及高速旋转运动目标分别实施通断及章动跟踪消旋控制策略。同时探讨了不同作用距离、目标初始自旋转速以及末端励磁参数对消旋过程的影响,最后分析了目标惯量不对称情况下电磁消旋方法的有效性,为旋转磁场式电磁消旋方法的实际应用提供依据。
刘金玉[2]（2020）在《混合电动力绳系卫星轨道转移动力学与控制技术研究》文中提出混合电动力绳系卫星轨道转移系统一般指由不同类型的导电系绳将两个或多个航天器连接在一起,具有升轨或降轨能力的空间组合体系统。其作为一种创新的空间推进技术可应用于无人或载人航天器的轨道转移、巨型星座维护或航天员出舱等场景。本文依托国家自然科学基金项目“电动力绳在空间碎片离轨过程中的耦合多物理模型和优化控制”,并在国家留学基金委（No.201806230154）和加拿大自然和工程研究基金（RGPIN-2018-05991）的资助下,以不同的电动力绳组成的多体系统为对象,重点研究混合电动力绳系卫星轨道转移系统的动力学与控制问题,可为卫星自主轨道转移和轨道维持提供理论研究基础和技术储备。本文主要的研究工作及创新点包括:1.为实现绳系卫星系统在推进模式下的可升轨、可降轨能力,提出了混合电动力绳实现航天器轨道转移的技术思路,系统由全绝缘导电绳和全裸导电绳构成,同时考虑电动力绳有效切割长度的变化与周围的电子密度、磁场强度、大气密度的交互作用对系统所受电动力大小的影响。2.提出了将帕克-墨菲定律（Parker-Murphy Law）引入多物理场模型并求解电动力绳系卫星系统在升轨模式下的电流电压特性方程和系统动力学方程的新方法,建立了多物理场模型下的电磁能量耦合的电动力绳系卫星系统动力学模型,可为研究地球电离层特性、地磁场特性和地球大气变化等基础科学问题提供研究途径。3.在分析电动力绳面内/外摆动特性的基础上,针对绳系卫星系统电流开关控制策略中电流频繁通断给系统引入不期望的瞬态阶跃响应问题,提出了基于模糊逻辑的连续电流控制策略,可有效抑制系绳摆动;针对电动力绳初始摆角不为零的现象,提出采用实时模型预测控制,可使摆角快速镇定至平衡位置,并优化混合电动力绳系卫星系统的面内/外摆动运动,从而提高了系统控制的连续性和实时性。
敖厚军[3]（2019）在《航天器电磁操控动力学与控制研究》文中指出随着航天技术的迅猛发展,在轨航天器数量不断增多,太空安全形势日益严峻,以在轨加注、清障、维修、更换为重点的在轨操控技术逐渐成为航天领域研究热点。作为在轨操控技术最新发展,航天器电磁操控是指利用星间可控电磁力/力矩实现对目标航天器非接触操控,电磁操控通过对电磁线圈电流大小与方向的控制来实现航天器相对位置与姿态控制。传统的接触式操控方式和惯性推力操控方式存在碰撞风险、推进剂消耗和羽流污染等不足,电磁操控在避免这些问题的同时,还具有非接触、连续、可逆等控制特性,在航天器对接分离、在轨组装、编队飞行、故障航天器救援和废弃航天器离轨等领域具有广泛应用前景。在同时考虑全驱动目标航天器（目标航天器安装有电磁线圈,且线圈电流的大小与方向均可控）和欠驱动目标航天器（具有不可控常值磁矩）两种情况下,论文针对航天器电磁操控的动力学和控制问题开展了航天器电磁操控系统建模、离轨电磁操控的相对位置控制、航天器电磁操控的角动量管理、姿态修正电磁操控的相对姿态控制以及离轨电磁操控的姿轨耦合控制研究。（1）航天器电磁操控系统建模。基于电磁学理论开展了远场电磁力/力矩模型的研究,并仿真分析了其误差特性。以多航天器系统质心轨道坐标为参考系,基于Hill模型和星间电磁力的内力特性,通过线性叠加推导得到了电磁操控相对位置动力学模型,基于欧拉方程,推导建立了姿态修正电磁操控的姿态动力学模型,在此基础上开展了电磁操控动力学特性分析。（2）离轨电磁操控的相对位置控制。在不考虑姿态控制问题的前提下,采用带有惯性推力和电磁线圈的主动航天器对只有电磁线圈的目标航天器进行离轨电磁操控,针对两颗电磁航天器协同对一颗失效电磁航天器离轨作用问题,给出了“一”字型和三角形编队的平衡态构型及磁矩求解,在此基础上开展了离轨操控性能分析和磁矩求解研究。（3）航天器电磁操控的角动量管理。基于地磁场模型,分析了地磁场在航天器电磁操控过程中对角动量累积的影响。角动量管理分为正常工作模式和角动量卸载模式,在全驱动条件下,正常工作模式设计了基于正、余弦的线圈电流控制策略和基于磁矩分布优化的角动量管理策略,角动量卸载模式设计了基于交-直流混合的角动量卸载方法,在欠驱动条件下设计了正常工作模式下的角动量分配优化策略和角动量卸载模式下的被动角动量卸载策略。（4）姿态修正电磁操控的相对姿态控制。对于欠驱动条件下的姿态修正电磁操控,对其控制能力展开了分析,考虑在姿态修正过程中减少对目标航天器轨道的影响,设计了“一对一”和“二对一”两种操控构型,在此基础上设计了姿态修正控制算法,并针对欠驱动和全驱动情况开展了角动量管理策略的研究和分析。（5）离轨电磁操控的姿轨耦合控制。考虑到离轨电磁操控的姿轨耦合特性,通过设计合理的操控方案和相对构型,实现在离轨电磁操控过程中的相对状态保持,基于所设计的操控方案,对非接触离轨的系统参数和操控能力展开分析,并设计了考虑姿轨耦合的离轨电磁操控控制律。论文通过航天器电磁操控动力学与控制研究,一方面验证了基于电磁力/力矩的航天器非接触离轨与姿态修正的技术可行性,另一方面为航天器电磁编队、救援与离轨等任务设计分析提供了动力学模型与控制算法支撑,为航天器非接触在轨操控技术进一步深化研究与工程应用打下了基础,创造了条件。
侯振东[4]（2017）在《内编队引力参考敏感器构建的理论和方法研究》文中研究指明卫星重力测量、天基引力波探测等空间引力探测任务的成功实施有赖于对非引力作用的有效剔除或精确测量。通过构造验证质量块的纯引力轨道,内编队引力参考敏感器有效剔除了非引力干扰的影响,为高精度的空间引力探测任务提供了关键支撑。位于航天器质心附近的内编队引力参考敏感器主要由空腔结构、安装在腔体内壁的位移敏感器和包含其间的球形验证质量块组成,利用验证质量块与腔体结构的相对位移测量信息驱动航天器紧密跟踪验证质量块,来维持验证质量块的纯引力飞行状态。内编队引力参考敏感器无需对验证质量块施加悬浮控制力,更容易达到极低的非引力干扰抑制水平,是最为理想的纯引力轨道构造方式。本文以卫星重力测量任务为牵引,针对构建内编队引力参考敏感器亟需解决的相对测量和维持控制问题进行了系统研究,主要内容如下:对影响内编队引力参考敏感器性能的主要因素进行了分析,建立了验证质量块非引力干扰的频域指标分配模型,分别针对基于绝对轨道摄动的长波重力场测量和基于长基线相对轨道摄动的中高阶重力场测量任务,进行了内编队引力参考敏感器的指标分解。针对验证质量块的初始状态捕获和长波重力场测量任务需求,提出了基于光能探测阵列的相对测量系统概念,动态量程与腔体间隙相当,可达cm量级,精度优于1mm。通过提取探测阵列的有效输出单元中心坐标,给出了验证质量块的相对位移确定算法。分析了光压干扰的频谱分布,结果表明在光源周期性发光的工作模式下,测量干扰在10-11m/s2/（?）量级。构建了实验系统对研制的相对测量实验装置进行了性能测试,结果表明,在以验证质量块标称位置为中心,动态量程不小于±10mm的相对运动空间内,基于测量输出的最大定位误差为0.38mm。针对长基线相对轨道摄动重力场测量的高精度任务数据获取需求,采用了基于基掩光能量敏感的相对位移测量方法。考虑敏感器的几何布局,建立了验证质量块三位移与敏感器输出的关系模型。设计了可解析求解验证质量块位移的“三正交”和“两平行”敏感器布局方式。考虑测量光压、灵敏度和动态量程指标,推导了敏感器的主要设计参数约束。基于电子散粒噪声评估了掩光能量测量的极限精度,给出了极限精度为0.09nm/（?）的敏感器设计参数。建立了光斑尺寸变化、光功率波动、光束发散角、光束中心颤振和指向偏角的误差传递模型,并分析了球形边缘效应和光束衍射效应对误差传递关系的影响,结果表明建立的误差传递模型在进行误差预测时,准确度不低于19%。构建了掩光能量测量实验系统,实验结果表明在5mHz～0.1Hz的任务频段内,测量精度优于1μm/（?）。考虑验证质量块的球面波动、质心与形心偏差等球体加工误差,研究了基于掩光能量测量信息的验证质量块质心相对位移确定方法。基于球谐函数级数描述的验证质量块质心到球面距离模型,建立了包含非理想球体特征的掩光能量测量信号模型。基于频率辨识与测量信号拟合的思想,给出了等惯量验证质量块的质心位移确定方法,考虑到验证质量块较大的初始释放偏差,设计了全控制过程的质心位移确定方案。仿真验证了方法的有效性,结果表明在掩光能量测量精度为1nm/（?）、验证质量块转动频率～10Hz的条件下,球体质心位移确定精度在nm/（?）,有效剔除了 10nm量级的球面波动和100nm量级的质心偏差影响。研究了维持控制下的内编队引力参考敏感器任务能力评估问题。考虑航天器与验证质量块的耦合效应,建立了内编队飞行的动力学模型。提出了基于H∞回路成形的鲁棒维持控制方法,能够满足任务频段内的非引力干扰抑制和球体质心位移确定指标要求。结合残余非引力干扰大小和验证质量块相对位移测量精度,分析了内编队引力参考敏感器支持下的长基线相对轨道摄动重力场测量任务能力。提出了内编队引力参考敏感器在低轨导航卫星方面的拓展应用概念,分析了残余非引力干扰对自主轨道预报误差的影响。结果表明,在非引力干扰的常值分量得到充分抑制、随机分量为1×10-11m/s2的条件下,内编队导航星的自主轨道预报可在三个月内保持m级精度。基于LQR控制律的仿真结果表明nm精度的高性能内编队引力参考敏感器可显着降低维持控制对航天器的功率和推进剂质量需求。
杨育伟[5]（2014）在《电动力绳系留位状态的建模与动力学分析》文中进行了进一步梳理电动力绳系作为一种新型航天器,能借助于空间地磁场和电离层实现无燃料推进,在卫星降轨、轨道机动及空间碎片清除等空间任务中具有广泛的应用前景。本文以电动力绳系的留位状态为研究对象,建立该状态下的系统模型,并进行动力学分析,主要研究成果如下:1.介绍了空间物理环境特性和电动力绳系原理。概述了空间地磁场环境和空间电离层环境;总结了典型电动力绳系的主要组成部件和各自的功能,阐述了电动力绳系产生电动力的工作原理。2.建立了留位状态的电动力绳系不同描述模型。采用Lagrange方法建立了电动力绳系哑铃模型;通过Kirchhoff方程建立了电动力绳系弹性杆模型;提出了离散化的电动力绳系珠链模型;建立了用连续坐标函数表示的系绳柔索模型。3.研究了哑铃模型下姿态动力学方程的周期解求解算法。基于摄动法和不动点迭代法,提出了一种摄动法—不动点迭代法相互配合的周期解求解算法,并通过不同参数下的算例验证了该算法的有效性。通过映射矩阵的特征值最大值对周期解进行了稳定性判断,结果表明,系统非线性动力学方程的周期解都是不稳定的。4.研究了不稳定周期解的稳定性控制方法。针对不稳定周期解,提出了3种控制策略:状态反馈控制、时滞自同步控制和扩展时滞自同步控制,并对3种控制方法的效果进行了仿真验证。仿真结果表明,不同参数条件下,3种控制策略的效果存在差异。
范增[6]（2013）在《我国高中物理核心概念及其学习进阶研究》文中指出以上世纪90年代《国家科学教育标准》的颁布为标志,美国各州开展了基于标准的科学课程改革。然而十余年的课程改革效果不佳,尤其是美国学生在国际性的科学测试中表现不佳。对此,美国各界开展了深刻反思,普遍认为各州的科学课程内容标准及国家科学教育内容标准中包含的知识太宽泛,表浅地覆盖了诸多科学知识,导致“一公里宽一英尺深”的课程,学生无法随年级的增长而拓展和加深对核心科学概念的理解。而且,美国的科学课程、课堂教学、考试评价三者“各自为政”。针对这些弊端,华盛顿州、新泽西州率先修订了各自的课程标准。美国国家研究理事会也在2012年颁布了国家科学教育新标准的概念框架。这些新修订的科学课程标准都围绕少数的核心概念组织知识并对每个核心概念规定了12年一贯的学习进阶（即规定了各学段的学生对核心概念应达到的理解程度）,使学生在小学、初中、高中各学段的学习中持续加深对核心概念的理解。围绕核心概念组织并整合学科知识、通过学习进阶发展学生对核心概念的理解,能帮助学生形成良好的知识结构、透彻理解核心概念、提高解决问题的能力,已成为当代基础教育科学课程改革的核心理念。目前,我国基于课程标准的物理课程改革已进行了10年左右,从小学到高中所设置的综合科学课程与分科课程在衔接上略显不足,影响了学生问题解决能力、思维能力的发展。因此,调查我国高中物理核心概念是什么并建构出核心概念的学习进阶,对于课程的衔接、学生的学习、教师的教学、考试评价的发展等具有重要意义。基于以上认识,本研究要解决的问题是：①我国高中物理核心概念（名称）是什么、其内涵是什么?②每个核心概念的学习进阶是什么,即小学、初中、高中各个学段的学生对高中物理核心概念应该达到怎样的理解程度?为达到以上研究目的,本研究主要包含两个内容。第一个研究内容是：我国高中物理核心概念的调查研究。通过对高中物理教科书进行文本分析,笔者对力学、电学、热学、光学及近代物理的内容进行了概念梳理,并进而概括出了高中物理核心概念。为验证其合理性,笔者用问卷调查了高中物理教师心目中最核心的知识,并统计了问卷中这些知识出现的频次,检验和调整了自己概括出的核心概念。第二个研究内容是：高中物理核心概念的学习进阶研究。笔者研读了国内外基础教育阶段的物理（或科学）课程标准中与核心概念直接相关的知识点,着重分析了这些标准中要求某个学段的学生就某一核心概念应学习的知识点,统计了这些知识点出现的频次并分析了这些知识点的内涵。此外,笔者还梳理了国内外学者对学生理解核心概念的情况的研究。着重分析了每一个学段的学生对某一核心概念的典型错误理解,以及某一核心概念在各学段的教学效果。综合课标比较及相关研究证据的梳理,笔者对“能量守恒”、“稳定的电场”、“力与运动”这三个核心概念分别构建了学习进阶。通过以上研究过程,得出了以下结论：（1）高中物理核心概念共有11个,分别是力与运动,能量、动量的守恒,稳定的电磁场,变化的电磁场,分子动理论,热力学定律,几何光学初步,物理光学初步,原子的结构,原子的变化,波粒二象性和相对论,笔者详述了每个核心概念的内涵。对高中物理教师的问卷调查显示,分布在力、电、热、光、近代物理五个领域中的这11个核心概念能很好地涵盖教师心目中的各领域的核心知识,且11个核心概念中有9个得到了较高的频次,说明被选择的核心概念及其内涵是基本合理的。“热力学定律”与“波粒二象性和相对论”这两个核心概念得到的频次相对最低。经分析,“波粒二象性和相对论”仍然应作为核心概念,但热力学定律是否要与其它核心概念合并是需要进一步研究的问题。（2）笔者对核心概念“能量守恒”构建出了学习进阶。在能量的定义和表现形式方面,小学生应学习常见形式的能量（光、电、热、声）,也要认识到运动是能量的一种形式,不必学习能量的概念。初中生要开始明确地学习动能、势能、热的本质（不学内能）并初步学习核能,学习近似的、初步的能量概念。高中生应定量地理解动能、势能,开始学习内能、电势能,进一步理解核能,学习更加精确和抽象的能量概念（从守恒的角度）；在能量的转移、转化和守恒方面,小学生仅学习能量转移和转化的典型现象,涉及光、电、热的转移以及电能、热能与其它能量间的转化。初中生应继续深入学习热的转移（热传递的方式、用分子动理论解释热传导）、电能的转化和转移,开始学习动能与势能间的相互转化并初步认识通过碰撞的动能传递,学习“能量可以转化和转移”这一观念及能量守恒定律的半定量表述。高中生应学习更加抽象复杂的能量转移和转化现象,涉及辐射及其本质、通过碰撞的动能传递和转化、原子能核能释放和转化的机制、电势能的转化等,要定量掌握机械能守恒和能量守恒定律；在做功与能量转化或转移的关系方面,从初中开始学习一些做功过程中发生能量转化的典型实例,高中生要定性和定量地掌握做功与能量变化间的关系,尤其是定量掌握做功与动能变化之间的关系以及做功与重力势能变化之间的关系。（3）笔者对核心概念“稳定的电场”构建了学习进阶。在静电场方面,小学生要知道物体经摩擦带电后,能隔一段距离吸引其它物体。在6年级时要区分静电和电流。初中生要知道电荷的种类以及正负电荷间的相互作用。高中生应学习物体带电的微观本质、库仑定律、静电场、电场强度、电势差、电势能、电场线的概念,不必学习电势的概念；在恒定电流方面,小学生要认识到完整的闭合回路是形成电流、电力元件正常工作的前提,能认识电路中的各元件及其功能,尤其是开关；初中生要开始学习电压、电流、电阻的概念,认识电压和电流之间的因果关系,区分电流与电能的概念。理解电路图、短路、电压表电流表的用法,定性掌握欧姆定律,认识到在简单串联电路中的任意位置新增加一个电阻都会对整个电路造成同样的影响,认识到外电路上电力元件的变化会对干路电流产生影响。识别串并联电路并知道其电压和电流的特点,尤其是电压在串联电路中的分配以及电流在并联电路中的分配。此外,还要定性掌握电功率和焦耳定律；高中生应从电场的观点来理解电路中产生电流的微观机制,定量掌握欧姆定律,知道局部电路的变化会对整个电路造成影响。定量掌握串、并联电路中电阻的特点,定性掌握电阻定律,定量掌握电功率和焦耳定律。（4）针对核心概念“力与运动”中的“运动学”和“动力学”,笔者分别构建了学习进阶。在运动学方面,小学生应学习物体运动的多种形式,认识到描述物体的位置需要相对于另一物体,描述物体的运动则要跟踪其位置的变化。初中生要定量掌握速度概念及其与路程和时间之间的关系。认识到物体的运动要通过其位置、运动方向和速度来描述,学习匀速直线运动,用距离-时间图像描述物体的运动。高中生要开始掌握加速度的概念,学习匀加速直线运动的相关规律。区分位移和距离、速度和速率等标量和矢量,区分瞬时速度和平均速度等瞬时值和平均值。用位移-时间图像、速度-时间图像来描述运动；在动力学方面,小学生要学习力能改变物体的运动和物体的形状。初步认识摩擦力的存在及其对运动的阻碍作用。初中生要认识到非平衡力对物体运动状态的影响,认识到生活中静止的物体往往受到一对平衡力。知道力的作用总是相互的。9年级时认识到物体不受力或受到一对平衡力时将保持静止或匀速运动。高中生应继续深入学习牛顿第一定律,对于惯性,知道物体保持的是失去力的一瞬间的速度。学习牛顿第二和第三定律,认识力与加速度产生的同时性以及加速度产生的真正原因。学习平抛运动、圆周运动及两者产生的原因,学习万有引力充当向心力的行星运动。根据以上结论,本研究对教师的教学、教科书的编制以及后续的研究提出了相关的建议。
本刊编辑部试题工作室[7]（2012）在《高中物理最新试题精选》文中认为必修1一、选择题:在下列每小题给出的四个答案中,至少有一个是正确的,把正确答案全选出来1.下列表述正确的是A.牛顿发现了万有引力定律并且通过实验测出了引力常数B.伽利略通过实验和逻辑推理提出质量并不是影响物体运动快慢的原因C.亚里士多德通过理想实验提出力并不是维持物
华道宽,陈忠明[8]（2010）在《2010年全国高考物理试题分类汇编与解析（上）》文中研究说明
徐大富[9]（2010）在《电动力绳系离轨系统的建模与动力学分析》文中认为电动力绳系是近年来出现的一项新兴技术,在废弃卫星离轨、辅助轨道机动、航天器防护等方面具有广阔的应用前景。电动力绳系具有强非线性且运动过程中存在复杂的多场耦合,现有动力学模型难以满足电动力绳系方案设计、特性分析及展开控制等应用要求。为此本文围绕电动力绳系展开过程和留位状态下动力学建模、展开控制及离轨时间预估等展开研究,取得如下创新性研究成果:离轨时间是评价电动力绳系离轨策略优劣的一项重要指标,为实现较为精确的离轨时间预估,首先建立了考虑弯曲变形的电动力绳系柔索模型,理论分析和数学仿真表明了该柔索模型与刚性杆模型本质上的一致性,柔索模型具有更高的精度;基于所建立的柔索模型,考虑电动力绳系离轨过程中地磁场强度、环境摄动力等的变化,提出了一种轨道六要素迭代累加离轨时间预估算法;最后,采用数值计算手段,分析了系绳长度、横截面积、末端质量等不同绳系系统参数,以及不同轨道参数对离轨时间的影响,为电动力绳系离轨系统方案设计提供参考。在各种干扰影响下留位状态电动力绳系系统动力学特性极其复杂,为便于分析需建立其动力学模型。首先,将系绳作为有质量的柔性连续体,考虑系绳所受电动力拉力、重力梯度力、张力等影响,建立了留位状态电动力绳系非线性动力学方程,数值分析结果表明留位状态下系统表现出与两端固定的绳索相类似的振动特性;基于上述结论,研究留位状态绳系短期内振动及张力变化,将系绳简化为两端固定的绳索,并建立了该简化假设下的电动力绳系系统2D和3D振动模型,研究横向振动与纵向振动、面内振动与面外振动的耦合关系。仿真结果显示系绳参数λ与系绳的非线性动力学行为密切相关,横向振动与纵向振动可以互相激发,但不能激发面外振动,面外振动可以激发面内的纵向和横向振动;最后,为降低绳系系统振动,提出在电动力绳系离轨系统中增加阻尼器的方案,并基于上述简化模型建立了具有阻尼器的离轨系统动力学模型,仿真结果表明离轨系统振动振幅得到明显衰减,验证了阻尼器在抑制系绳振动方面的有效性。针对电动力绳系展开动力学与控制问题,首先利用Hamilton原理建立了包括系绳、末端质量、绕线盘摩擦以及末端球体上推力等作用下的绳系系统展开动力学方程,并分析了绳系自由展开过程中绕线盘出线、系绳振动以及末端质量的运动规律。针对匀速展开和指数展开两种模式,采用极点配置法设计了系绳张力/绕线盘摩擦力/推力器推力混合的展开控制算法,仿真结果表明展开过程中系绳张力变化平稳,微幅振荡抑制效果明显,系绳平稳快速展开,验证了上述控制算法的有效性。
袁幸伟[10]（2010）在《摄动因素对航天器轨道设计的影响分析》文中提出本文主要围绕航天器在地球上空200km处飞离地球开始一直到目标星球即火星入轨点的转移轨道段轨道设计所做的轨道任务分析、摄动因素分析及近地轨道航天器姿态所受干扰力矩进行理论与仿真研究。在所提出的行星际轨道任务分析的基础上,着重研究基于多体问题的探测器的轨道动力学模型的建立,各种摄动因素分析对轨道设计的影响。首先,建立了不同轨道描述参数和姿态描述参数下的轨道模型,分析了不同状态描述形式对系统计算效率和轨道设计的影响;其次,考虑到深空探测器所处的深空环境,研究了中心球体的非球形、大气阻力、太阳光压以及第三体引力等摄动因素对航天器轨道设计的影响,并对摄动因素的量级进行计算;第三,基于所建立的轨道方程,将各种轨道任务中所涉及的摄动因素考虑在内,利用航天器控制工具箱（SCT）软件进行仿真验证和分析,得出轨道任务分析所假设的各个轨道段的理论轨道以及加入摄动后的轨道,并进行误差分析,提出解决办法。为轨道设计提供了良好的理论基础和实验基础。最后,对航天器在受到的干扰力矩计算,为航天器姿态控制提供必要的依据。
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 非合作目标消旋方法研究现状 |
| 1.2.1 接触式消旋方法研究现状 |
| 1.2.2 非接触式消旋方法研究现状 |
| 1.3 导电非合作目标与电磁场相互作用特性研究现状 |
| 1.4 消旋过程地面实验模拟研究现状 |
| 1.5 国内外文献综述的简析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 失效卫星电磁消旋原理与动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 失效卫星包覆铝蜂窝板导电结构及运动学特性分析 |
| 2.2.1 失效卫星包覆铝蜂窝板导电结构分析 |
| 2.2.2 失效卫星翻滚运动特性分析 |
| 2.3 基于旋转磁场涡流效应的失效卫星电磁消旋原理 |
| 2.3.1 旋转磁场规避目标太阳翼的消旋原理及任务场景 |
| 2.3.2 旋转磁场涡流效应作用下失效卫星自旋运动衰减原理 |
| 2.3.3 旋转磁场涡流效应作用下失效卫星章动运动衰减原理 |
| 2.4 基于旋转磁场涡流效应的失效卫星电磁消旋动力学模型 |
| 2.4.1 坐标系的定义及基本假设 |
| 2.4.2 电磁消旋服务航天器与目标航天器相对运动动力学模型 |
| 2.5 地磁场对电磁消旋的影响分析 |
| 2.5.1 电磁消旋磁场源与地磁场之间作用力及力矩分析 |
| 2.5.2 减小地磁场扰动的磁场源磁化方向排布原则 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 电磁消旋末端执行器电磁作用特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不均匀间隙下旋转磁场与铝蜂窝板作用电磁力及力矩建模 |
| 3.3 电磁消旋末端执行器结构设计分析 |
| 3.3.1 考虑地磁影响的磁场源设计原则 |
| 3.3.2 磁场源主要结构参数分析 |
| 3.3.3 提升电磁消旋力矩的展开式磁场源方案设计 |
| 3.3.4 磁场源设计结果及空间磁场分布实验验证 |
| 3.4 电磁消旋末端执行器电磁特性分析 |
| 3.4.1 磁场源磁化方向排布对电磁消旋力矩的影响分析 |
| 3.4.2 相对距离对电磁消旋力矩的影响分析 |
| 3.4.3 励磁参数对电磁消旋力矩的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高速翻滚及旋转目标电磁消旋控制策略研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电磁消旋两航天器姿态及相对距离控制策略 |
| 4.2.1 末端指向偏差时电磁消旋目标航天器姿态稳定性分析 |
| 4.2.2 末端指向偏差时电磁消旋目标航天器章动稳定性分析 |
| 4.2.3 服务航天器姿态及机械臂控制策略 |
| 4.2.4 两航天器相对距离控制策略 |
| 4.3 高速翻滚目标去章动过程中的末端通断控制仿真及分析 |
| 4.3.1 高速翻滚目标去章动过程中末端执行器的通断控制仿真 |
| 4.3.2 高速翻滚目标去章动过程中目标惯量非对称的影响分析 |
| 4.4 高速旋转目标去自旋过程中的末端跟踪控制仿真及分析 |
| 4.4.1 高速旋转目标去自旋过程中的末端执行器的跟踪控制仿真 |
| 4.4.2 高速旋转目标去自旋过程中目标惯量非对称的影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 失效卫星电磁消旋地面模拟实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电磁消旋地面实验系统搭建 |
| 5.2.1 铝蜂窝板包覆的失效卫星模拟平台硬件系统搭建 |
| 5.2.2 消旋监测软件系统搭建 |
| 5.3 失效卫星电磁起旋实验验证及分析 |
| 5.3.1 失效卫星电磁起旋实验方案设计 |
| 5.3.2 失效卫星电磁起旋实验结果及分析 |
| 5.4 失效卫星电磁消旋实验验证及分析 |
| 5.4.1 失效卫星电磁消旋实验方案设计 |
| 5.4.2 高速旋转目标的电磁消旋实验结果及分析 |
| 5.4.3 高速翻滚目标的电磁消旋实验结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.2 空间绳系卫星系统应用 |
| 1.3 空间绳系卫星系统关键技术研究现状 |
| 1.3.1 空间绳系卫星系统国内外研究机构和学者 |
| 1.3.2 空间绳系卫星系统的系绳展开/回收技术研究现状 |
| 1.3.3 空间绳系卫星系统轨道转移技术研究现状 |
| 1.3.4 空间绳系卫星系统控制技术研究现状 |
| 1.4 论文的研究目的和意义 |
| 1.5 论文的研究内容和结构 |
| 第二章 两体电动力绳系卫星升轨动力学 |
| 2.1 两体电动力绳系卫星系统动力学建模 |
| 2.1.1 坐标系定义 |
| 2.1.2 系统轨道动力学建模 |
| 2.1.3 系统摆动动力学建模 |
| 2.2 外部作用力 |
| 2.2.1 电动力 |
| 2.2.2 大气阻力 |
| 2.2.3 地球扁率摄动 |
| 2.3 仿真结果及动力学特性分析 |
| 2.3.1 两体电动力绳系卫星系统仿真参数 |
| 2.3.2 两体电动力绳系卫星系统电流-电压特性 |
| 2.3.3 两体电动力绳系卫星系统升轨动力学特性 |
| 2.3.4 两体电动力绳系卫星电动力绳摆动稳定性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 混合电动力绳系卫星轨道转移动力学 |
| 3.1 混合电动力绳系卫星系统动力学建模 |
| 3.1.1 坐标系定义 |
| 3.1.2 三体混合电动力绳系卫星系统动力学模型 |
| 3.1.3 系统摆动动力学建模 |
| 3.2 升轨阶段全绝缘电动力绳的电动力 |
| 3.3 降轨阶段全裸电动力绳的电动力 |
| 3.4 仿真结果与动力学特性分析 |
| 3.4.1 混合电动力绳系卫星系统仿真参数 |
| 3.4.2 混合电动力绳系卫星系统电流-电压特性 |
| 3.4.3 混合电动力绳系卫星系统外部作用力特性 |
| 3.4.4 混合电动力绳系卫星系统轨道变化特性 |
| 3.4.5 全绝缘和全裸电动力绳面内/外摆动特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 电动力绳系卫星系统摆动控制 |
| 4.1 基于开关电流控制的电动力绳摆动控制 |
| 4.1.1 基于面内/外角摆幅的最优开关控制律设计 |
| 4.1.2 基于电动力做功的最优开关控制律设计 |
| 4.2 基于连续电流控制的摆角控制律设计 |
| 4.2.1 基于哈密尔顿能量函数的模糊逻辑控制律设计 |
| 4.3 基于实时模型预测控制的电动力绳摆动控制 |
| 4.3.1 基于实时MPC的电动力绳摆动控制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要工作总结 |
| 5.2 后续研究展望 |
| 附录 A 缩略语表 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间已申请的专利 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 攻读博士学位期间参与的国际交流 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 航天器电磁操控的基本概念 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 相关项目研究进展 |
| 1.2.1 星间电磁力作用项目 |
| 1.2.2 其他星间非接触内力作用项目 |
| 1.3 相关技术研究进展 |
| 1.3.1 动力学建模分析 |
| 1.3.2 角动量管理 |
| 1.3.3 非线性鲁棒控制 |
| 1.3.4 多航天器协同控制 |
| 1.4 研究思路与主要内容 |
| 1.4.1 基本研究思路 |
| 1.4.2 论文组织结构与主要内容 |
| 1.4.3 主要创新点 |
| 第二章 航天器电磁操控系统建模 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 航天器电磁操控系统描述 |
| 2.2.1 参考坐标系定义 |
| 2.2.2 星间电磁力/力矩模型 |
| 2.3 基于矢量力学方法的动力学建模 |
| 2.3.1 相对轨迹运动动力学 |
| 2.3.2 相对姿态运动动力学 |
| 2.3.3 外界干扰建模 |
| 2.3.4 动力学特性分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 离轨电磁操控的相对位置控制 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 问题建模 |
| 3.2.1 惯性推力与星间电磁力的耦合与协同 |
| 3.2.2 离轨电磁操控动力学模型 |
| 3.3 动力学分析与控制设计 |
| 3.3.1 相对构型保持磁矩设计 |
| 3.3.2 离轨性能分析及惯性推力设计 |
| 3.3.3 数值分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 航天器电磁操控的角动量管理 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 地磁场建模 |
| 4.3 基于地磁场作用的角动量管理 |
| 4.3.1 正常工作模式 |
| 4.3.2 角动量饱和模式 |
| 4.3.3 仿真分析 |
| 4.4 基于电流设计的角动量管理 |
| 4.4.1 基于交变电流的角动量管理 |
| 4.4.2 基于混合电流的角动量管理 |
| 4.5 姿态控制/角动量管理综合设计策略 |
| 4.5.1 设计思路 |
| 4.5.2 磁矩求解 |
| 4.5.3 姿态/角动量综合设计 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 姿态修正电磁操控的相对姿态控制 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 姿态修正策略 |
| 5.4 姿态修正动力学建模 |
| 5.4.1 参考坐标系转换定义 |
| 5.4.2 地磁场数学模型 |
| 5.4.3 姿态动力学模型 |
| 5.4.4 干扰力矩分析 |
| 5.5 姿态修正控制算法设计 |
| 5.5.1 主动航天器磁矩与飞轮转速求解 |
| 5.5.2 角动量管理设计 |
| 5.6 考虑欠驱动和全驱动目标航天器的仿真分析 |
| 5.6.1 “二对一”模式 |
| 5.6.2 “一对一”模式 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 离轨电磁操控的姿轨耦合控制 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.3 离轨电磁操控方案设计 |
| 6.4 主动航天器参数设计 |
| 6.4.1 主动航天器磁矩设计 |
| 6.4.2 惯性推力设计 |
| 6.4.3 星间距离设计 |
| 6.5 姿轨耦合控制算法设计 |
| 6.5.1 离轨电磁操控动力学模型 |
| 6.5.2 角动量管理设计 |
| 6.5.3 惯性推力控制律设计 |
| 6.6 考虑角动量管理的姿轨耦合控制仿真分析 |
| 6.6.1 不考虑角动量管理的离轨电磁操控 |
| 6.6.2 考虑电流正负切换的角动量管理 |
| 6.6.3 考虑电流正/余弦控制的角动量管理 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间引力探测任务概况 |
| 1.2.2 内编队引力参考敏感器构建的关键问题 |
| 1.2.3 验证质量块的相对位移测量技术 |
| 1.2.4 球形验证质量块的质心位移确定方法 |
| 1.2.5 纯引力轨道维持控制方法 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 第2章 内编队引力参考敏感器机理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 内编队引力参考敏感器性能的影响因素 |
| 2.2.1 相对测量精度的影响因素 |
| 2.2.2 非引力干扰的影响因素 |
| 2.3 非引力干扰的指标分配模型 |
| 2.3.1 干扰和测量误差的传播关系 |
| 2.3.2 验证质量块的非引力干扰 |
| 2.4 面向卫星重力测量的指标分解 |
| 2.4.1 基于绝对轨道摄动的长波重力场测量 |
| 2.4.2 基于长基线相对轨道摄动的中高阶重力场测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于光能探测阵列的相对测量系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光能探测阵列相对测量系统的概念设计 |
| 3.2.1 相对测量原理 |
| 3.2.2 位置确定算法 |
| 3.2.3 验证质量块定位误差分析 |
| 3.3 光压干扰分析 |
| 3.3.1 辐射光压建模 |
| 3.3.2 光压干扰的功率谱分析 |
| 3.4 实验系统设计与结果分析 |
| 3.4.1 相对测量实验装置 |
| 3.4.2 实验系统 |
| 3.4.3 标校实验和精度评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 验证质量块的掩光能量测量方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 验证质量块的掩光能量测量概念 |
| 4.3 测量信号模型 |
| 4.3.1 平行光束下的光信号模型 |
| 4.3.2 考虑光束发散角的光信号模型 |
| 4.3.3 二维位移与测量信号的关系模型 |
| 4.3.4 三维位移与测量信号的关系模型 |
| 4.4 敏感器系统设计 |
| 4.4.1 多敏感器布局设计 |
| 4.4.2 敏感器参数设计 |
| 4.5 敏感器误差分析 |
| 4.5.1 极限测量精度 |
| 4.5.2 光斑尺寸变化 |
| 4.5.3 光功率波动 |
| 4.5.4 光束发散角 |
| 4.5.5 光束中心颤振 |
| 4.5.6 光束方向偏角 |
| 4.5.7 误差综合 |
| 4.5.8 测量信号模型偏差对误差传递关系的影响 |
| 4.5.9 验证质量块三维位移的误差预测 |
| 4.6 掩光能量测量方法的实验验证 |
| 4.6.1 实验系统构建 |
| 4.6.2 标校实验 |
| 4.6.3 误差评估 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于掩光能量测量的球体质心位移确定方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自由转动下的球体表面半径模型 |
| 5.2.1 验证质量块的转动动力学 |
| 5.2.2 残余力矩和能量耗散的影响 |
| 5.2.3 基于球谐函数级数的表面半径模型 |
| 5.3 考虑非理想球体特征的测量输出模型 |
| 5.3.1 球体质心与敏感器输出的关系模型 |
| 5.3.2 敏感器输出的频率特性分析 |
| 5.4 基于频率辨识与输出拟合的质心位移确定方法 |
| 5.4.1 旋转频率的辨识方法 |
| 5.4.2 输出信号的拟合方法 |
| 5.4.3 全控制过程的质心位移确定方案 |
| 5.4.4 球体转动频率对质心位移确定的影响 |
| 5.4.5 仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 内编队引力参考敏感器的任务能力分析与评估 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 内编队飞行的动力学分析 |
| 6.3 匹配频域指标的鲁棒维持控制方法 |
| 6.3.1 规范化互质因式扰动系统的鲁棒镇定理论 |
| 6.3.2 H∞回路成形法 |
| 6.3.3 频域模型和模型不确定性分析 |
| 6.3.4 指标约束与开环频率响应设计 |
| 6.4 卫星重力测量的任务能力与平台需求分析 |
| 6.4.1 维持控制律设计 |
| 6.4.2 地球重力场测量性能分析 |
| 6.4.3 维持控制对航天器平台的需求分析 |
| 6.5 内编队引力参考敏感器的拓展应用概念 |
| 6.5.1 自主轨道预报分析 |
| 6.5.2 维持控制设计与结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 相关技术国内外研究进展 |
| 1.2.1 电动力绳系在轨试验与地面实验研究 |
| 1.2.2 电动力绳系空间任务规划 |
| 1.2.3 留位状态下电动力绳系相关研究 |
| 1.3 论文主要研究工作 |
| 第二章 电动力绳系基本原理 |
| 2.1 与电动力绳系相关的空间物理环境 |
| 2.1.1 空间地磁场概述 |
| 2.1.2 空间电离层概述 |
| 2.2 典型电动力绳系组成及工作原理 |
| 2.2.1 电动力绳系统的主要组成 |
| 2.2.2 电动力绳系工作原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 电动力绳系留位状态的建模 |
| 3.1 哑铃模型 |
| 3.1.1 哑铃模型假设及坐标系 |
| 3.1.2 哑铃模型电动力绳系动力学方程 |
| 3.2 弹性杆模型 |
| 3.2.1 弹性杆模型假设与坐标系 |
| 3.2.2 弹性杆模型动力学方程建立 |
| 3.3 珠链模型 |
| 3.3.1 珠链模型假设 |
| 3.3.2 珠链模型动力学方程 |
| 3.4 柔索模型 |
| 3.4.1 柔索模型基本假设 |
| 3.4.2 柔索模型动力学方程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 电动力绳系周期解求解算法与仿真 |
| 4.1 问题的描述 |
| 4.2 非线性微分方程组周期解求解算法 |
| 4.2.1 摄动法 |
| 4.2.2 不动点迭代法的基本原理与步骤 |
| 4.2.3 摄动法—不动点迭代法算法 |
| 4.3 电动力绳系周期解求解 |
| 4.3.1 圆轨道上电动力绳系周期解 |
| 4.3.2 椭圆轨道上电动力绳系周期解 |
| 4.4 电动力绳系周期解稳定性分析 |
| 4.4.1 周期解稳定性判断准则 |
| 4.4.2 周期解的稳定性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 电动力绳系不稳定周期解的稳定性控制 |
| 5.1 状态反馈控制 |
| 5.1.1 状态反馈控制方法原理 |
| 5.1.2 状态反馈控制方法验证 |
| 5.2 时滞自同步控制 |
| 5.2.1 时滞自同步控制原理 |
| 5.2.2 时滞自同步控制方法验证 |
| 5.3 扩展时滞自同步控制 |
| 5.3.1 扩展时滞自同步控制原理 |
| 5.3.2 扩展时滞自同步控制验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 结束 语 |
| 工作总结 |
| 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景 |
| 1.2 研究的意义 |
| 1.3 研究的问题 |
| 1.4 研究设计与研究方法 |
| 1.4.1 研究设计 |
| 1.4.2 研究的方法 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 西方科学教育界常用的“科学概念”及其表述 |
| 2.1.1 “概念”(concept)的界定 |
| 2.1.2 “科学概念”(scientific concept)的界定 |
| 2.1.3 西方科学教育界常用的“科学概念”的含义 |
| 2.1.4 科学概念的表述方式 |
| 2.2 “核心概念”的概念界定 |
| 2.3 学习进阶(Learning Progression)的概念界定 |
| 2.4 调查核心概念及其学习进阶的已有研究 |
| 2.4.1 通过分析教学内容梳理核心概念和大概念 |
| 2.4.2 构建核心概念的选择标准 |
| 2.4.3 参考国内外已有的科学教育标准和相关研究证据 |
| 2.4.4 参考专家、教师和公众的意见 |
| 2.4.5 通过调查各学段学生理解核心概念的程度来构建学习进阶 |
| 2.4.6 美国科学教育新标准的概念框架中的核心概念与学习进阶 |
| 第3章 我国高中物理核心概念的调查研究 |
| 3.1 高中物理核心概念的文本梳理 |
| 3.1.1 高中物理力学概念的梳理 |
| 3.1.2 高中物理电学概念的梳理 |
| 3.1.3 高中物理热学概念的梳理 |
| 3.1.4 高中物理光学概念的梳理 |
| 3.1.5 高中近代物理概念的梳理 |
| 3.1.6 高中物理核心概念的初步分析 |
| 3.2 高中物理教师对核心概念的意见 |
| 3.2.1 调查对象和内容 |
| 3.2.2 数据的初步分析和处理 |
| 3.2.3 调查结果及分析 |
| 3.3 本研究的结论 |
| 第4章 高中物理核心概念的学习进阶研究——以“能量守恒”、“稳定的电场”、“力与运动”为例 |
| 4.1 核心概念“能量守恒”的学习进阶研究 |
| 4.1.1 “能量的定义和表现形式”的学习进阶研究 |
| 4.1.2 “能量的转移、转化和守恒”的学习进阶研究 |
| 4.1.3 “做功与能量转化或转移的关系”的学习进阶研究 |
| 4.1.4 本研究的结论 |
| 4.2 核心概念“稳定的电场”的学习进阶研究 |
| 4.2.1 “静电场”的学习进阶研究 |
| 4.2.2 “恒定电流”的学习进阶研究 |
| 4.2.3 本研究的结论 |
| 4.3 核心概念“力与运动”的学习进阶研究 |
| 4.3.1 “运动学”的学习进阶研究 |
| 4.3.2 “动力学”的学习进阶研究 |
| 4.3.3 本研究的结论 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 高中物理课程标准实验教科书(人教版)各章概念图 |
| 附录二 国际课标比较中取样的课程标准名称与详情 |
| 附录三 国内外课标对各年级段学生学习“能量守恒”的规定 |
| 附录四 国内外课标对各年级段的学生学习“稳定的电场”的规定 |
| 附录五 国内外课标对各年级段学生学习“力与运动”的规定 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.1.1 课题的背景 |
| 1.1.2 研究的目的和意义 |
| 1.2 空间绳系研究简述 |
| 1.2.1 空间绳系的概念 |
| 1.2.2 空间绳系研究现状 |
| 1.3 电动力绳系离轨的研究现状 |
| 1.3.1 电动力绳系试验 |
| 1.3.2 电动力绳系理论研究 |
| 1.4 当前研究存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容和章节安排 |
| 第2章 基于电动力绳系的卫星离轨原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航天器轨道动力学理论 |
| 2.2.1 轨道六根数 |
| 2.2.2 轨道运动学模型 |
| 2.3 地磁场模型 |
| 2.3.1 地磁场概述 |
| 2.3.2 地磁场模型的建立 |
| 2.3.3 倾斜偶极子模型与13 阶精确地磁场模型 |
| 2.4 电动力绳系系统 |
| 2.4.1 系统基本组成 |
| 2.4.2 电动力拉力的产生 |
| 2.5 大气阻力和J2 项摄动对离轨的影响 |
| 2.5.1 轨道摄动方程 |
| 2.5.2 大气阻力摄动 |
| 2.5.3 地球扁率摄动 |
| 2.6 数值仿真与分析 |
| 2.6.1 偶极子模型和精确地磁场模型离轨仿真 |
| 2.6.2 考虑摄动力影响的离轨仿真 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 电动力绳系离轨时间预估研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离轨时间预估 |
| 3.3 柔索模型 |
| 3.3.1 模型描述 |
| 3.3.2 弯曲变形对感生电动势和洛仑兹力的影响 |
| 3.3.3 仿真验证 |
| 3.4 绳系系统参数对离轨时间的影响分析 |
| 3.4.1 系绳长度的影响 |
| 3.4.2 系绳横截面直径的影响 |
| 3.4.3 末端质量的影响 |
| 3.5 轨道参数对离轨时间的影响分析 |
| 3.5.1 真近角的影响 |
| 3.5.2 轨道倾角的影响 |
| 3.5.3 偏心率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 电动力绳系留位状态动力学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电动力绳系留位状态动力学建模 |
| 4.2.1 建模方法 |
| 4.2.2 电动力绳系动力学模型 |
| 4.2.3 仿真验证 |
| 4.3 绳系2D 振动模型 |
| 4.3.1 索的动力学研究 |
| 4.3.2 模型描述 |
| 4.3.3 参数λ对振动特性的影响 |
| 4.4 绳系3D 振动模型 |
| 4.4.1 模型描述 |
| 4.4.2 仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电动力绳系展开状态动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 绳系展开动力学建模 |
| 5.2.1 建模方法 |
| 5.2.2 绳系展开的动力学模型 |
| 5.2.3 仿真验证 |
| 5.3 绳系展开控制研究 |
| 5.3.1 控制策略比较 |
| 5.3.2 匀速展开控制与指数展开控制 |
| 5.3.3 控制器的构建 |
| 5.3.4 数值仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 摄动理论与航天器轨道设计研究现状 |
| 1.2.1 摄动理论的研究现状 |
| 1.2.2 航天器轨道设计的研究现状 |
| 1.3 本论文的主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 航天器轨道动力学研究及轨道任务分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航天器轨道动力学模型 |
| 2.2.1 参考坐标系 |
| 2.2.2 轨道动力学模型 |
| 2.3 姿态运动学模型 |
| 2.4 姿态动力学模型 |
| 2.5 航天器轨道任务分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 航天器轨道设计摄动因素研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 轨道设计方案的选择 |
| 3.3 摄动因素的动力学建模 |
| 3.3.1 中心天体的非球形摄动项 |
| 3.3.2 大气阻力摄动 |
| 3.3.3 太阳光压摄动项 |
| 3.3.4 第三体引力摄动项 |
| 3.3.5 其他摄动 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 地火轨道仿真及摄动量级计算分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 地球影响球段轨道设计及精度分析 |
| 4.3 太阳影响球轨道段设计及精度影响分析 |
| 4.4 火星影响球段轨道设计及精度影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 航天器姿态干扰力矩研究 |
| 5.1 太阳光压力矩 |
| 5.2 重力梯度力矩分析 |
| 5.3 磁力矩分析 |
| 5.4 气动力矩分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
