第五章 航天器的被动姿态控制系统.ppt

第五章航天器的被动姿态控制系统
自旋卫星的稳定性和章动性
自旋卫星的章动阻尼
双自旋卫星稳定系统
重力梯度稳定系统
重力梯度稳定卫星的天平动阻尼
自旋稳定的原理:利用航天器绕自旋轴旋转所获得的陀螺定轴性,使航天器的自旋轴方向在惯性空间定向。
主要优点:简单。
抗干扰。
因为当自旋航天器受到恒定干扰
力矩作用时,其自旋轴是以速度漂移,
而不是以加速度漂移。自旋稳定能使航天器发动机的推力偏心影响减至最小。
自旋卫星的稳定性和章动性
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自旋卫星的稳定性
令坐标系是卫星的主轴本体坐标系,从而卫星的主惯量分别为, , ;惯量积为零。那么卫星姿态自由转动( )的欧拉动力学方程即可由式()
()
自旋卫星的稳定性
令坐标系是卫星的主轴本体坐标系,从而卫星的主惯量分别为, , ;惯量积为零。那么卫星姿态自由转动( )的欧拉动力学方程即可由式()得
()
式中, , , 是卫星对空间的瞬时转速在本体坐标系各轴上的分量。要分析自旋体自由运动的性质,必须从欧拉动力学方程式()中解出星体角速率, , 。
不失一般性,假设卫星绕轴自旋,且
(1)星体相对于自旋轴是轴对称的,即;
(2) , 。
为此,式()可以进行简化,得出  ()
  ()
()
将式()和()相互替代,则上式化为
= 常数()
()
()
式中()
显然,要使卫星绕自旋轴旋转稳定,必须使, 始终为微量,满足条件, ,即动力学方程式()的, 解必须是李雅普诺夫意义下稳定的。其充要条件是

由式()分析得满足的条件是:
(a) 且,即星体绕最大主惯量轴旋转;
(b) 且,即星体绕最小主惯量轴旋转。
当条件(a)或(b)成立时, 和将在有限值内振荡;反之, 和将发散,并导致自旋轴翻滚。
由上述简单分析得知,自旋轴为最大惯量轴(a)和最小惯量轴(b)都是稳定的,。