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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
绳系卫星技术是21世纪航天工程中一项非常重要的新兴技术，是当前国际航天领域研究的热点之一。本文从当前和未来航天发展对绳系卫星的技术需求出发，开展绳系卫星系统动力学和控制题目的研究，目的是为我国未来绳系卫星任务提供相应的理论基础和技术储备。论文首先回顾了绳系卫星发展的历程，总结了绳系卫星系统动力学与控制基础理论及应用领域的研究历史和现状，分析了绳系卫星技术的发展趋势和尚需突破的关键技术，从基本动力学出发，并以实际可能的应用需求为导向，分别研究了绳系卫星技术的几个关键题目。然后，建立了空间二体TSS的完整动力学模型，其中考虑了诸多实际因素，因此模型具有通用性；进一步的，根据现有理论研究和实际任务中TSS的构型特点，对中心辐射式和串珠式两种拓扑形式不同的多体TSS，分别采用Lagrange方程和Kane方程建立了TSS的动力学方程。利用所建立的TSS动力学模型，开展了回收、滞留和释放等TSS任务三个典型阶段的控制题目研究。文中给出了两种张力控制律，即基于鲁棒控制理论的线性张力控制律和基于退步控制理论的非线性张力控制律。其中前者适用于圆轨道和近圆轨道TSS任务，并且通过在控制律中引入平衡点参数使三个阶段的控制题目能够统一处理；后者包含非线性项，最终将控制律设计转化为PID参数调节题目，能够实现运行于椭圆轨道的TSS各阶段稳定控制。在总结了已有的模态连续模型和集中质量离散模型（后者又包括钢珠模型和铰接刚性杆模型）基础上，针对传统铰接杆模型通常仅能用于处理不变绳长的不足，文中给出了一种改进的铰接杆模型。该模型可以模拟系绳的释放和回收，并且综合了钢珠模型和传统铰接刚性杆模型的优点。其后，论文研究了两个面向工程应用的TSS题目。首先分析了一种不回收系绳的TSS变轨控制方案，以避免绳系结构的变轨失效。假设TSS质心运动满足经典的二脉冲Hohmann转移，分析变轨过程的约束条件，基于直接配点法并利用未变形绳长加速率实现了对TSS绳长和摆角等各状态的能量消耗最优控制；文中还考虑了实际脉冲时间有限等工程约束，结合滚动时域控制和直接配点方法实现了对最优路径的跟踪。最后，研究了匀速旋转TSS在共线平动点附近的动力学特性。文中分析了TSS质心运动周期轨道的存在性，并提出了一种结合微分延拓和分段微分修正的数值方法构造周期解。通过数值仿真研究了绳端卫星质量比、系绳长度和旋转速度等参数对TSS周期轨道特性的影响，以及TSS运行过程中的张力变化。 |
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发表于 2022-9-2 23:01:36
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