哈工大航天学院课程空间飞行器动力学与控制空间飞行器轨道控制上课件

哈工大航天学院课程空间飞行器动力学与控制空间飞行器轨道控制上课件目录contents课程简介空间飞行器动力学基础空间飞行器控制基础轨道控制技术课程实践环节课程简介01掌握空间飞行器动力学与控制的基本原理和关键技术。理解空间飞行器轨道控制的方法和策略。培养学生在空间飞行器设计、开发和运行方面的实践能力和创新思维。课程目标空间飞行器控制原理介绍控制理论在空间飞行器中的应用，如PID控制、最优控制等。轨道控制系统设计与实践结合实际案例，讲解轨道控制系统的设计方法、实现过程和测试技术。空间飞行器动力学基础包括轨道力学、姿态动力学等。课程内容123结合多媒体课件，系统介绍空间飞行器动力学与控制、轨道控制的基本概念、原理和方法。理论授课学生在实验室进行实际操作，完成轨道控制系统的设计和测试，加深对理论知识的理解和应用。实验环节学生分组进行项目实践，结合实际需求进行空间飞行器轨道控制系统的设计和实现，培养实践能力和创新思维。项目实践课程安排空间飞行器动力学基础02描述了作用力和反作用力的关系，是动力学的基本原理。牛顿第三定律动量定理角动量定理描述了物体动量的变化与作用力的关系，是理解动力学行为的重要基础。描述了旋转物体角动量的变化与作用力矩的关系，是分析空间飞行器姿态变化的重要工具。030201动力学基本概念03姿态动力学方程描述了空间飞行器姿态变化的方程，是控制空间飞行器姿态的重要依据。01牛顿第二定律描述了物体加速度与作用力的关系，是建立空间飞行器运动方程的基础。02空间飞行器运动方程根据牛顿第二定律和空间飞行器的受力情况，推导出的描述空间飞行器运动的方程。空间飞行器运动方程姿态动力学基本概念描述了空间飞行器姿态变化的基本原理，包括俯仰、偏航和滚动三个自由度的变化。姿态动力学方程描述了空间飞行器姿态变化的方程，包括角速度和角加速度等状态变量。控制力矩描述了作用在空间飞行器上的控制力矩，是实现空间飞行器姿态控制的重要手段。空间飞行器姿态动力学空间飞行器控制基础03控制系统由控制器、受控对象和传感器等组成的整体，用于实现某种控制目标。控制方式根据控制系统的结构和性能，可以分为开环控制和闭环控制。控制品质评价控制系统性能的指标，包括稳定性、快速性和准确性。控制基本概念根据输入的指令信号和反馈信号，产生控制作用，使输出达到期望值的装置。控制器指被控制的设备或系统，是控制系统中接受控制的部分。受控对象将输入的物理量转化为电信号，供控制器接收的装置。传感器控制系统组成通过人工操作控制器来实现对受控对象的控制。手动控制通过自动化的控制器来实现对受控对象的控制，无需人工干预。自动控制利用人工智能技术来实现对受控对象的控制，具有自适应性、自学习和自决策能力。智能控制控制方法分类轨道控制技术04轨道控制的基本概念01轨道控制是利用外力作用改变航天器的运行轨道，实现航天器的轨道转移、轨道维持和轨道机动等任务的过程。轨道力学基础02轨道力学是研究航天器在空间运动规律的科学，是轨道控制的基础。包括轨道要素、轨道根数、轨道类型、轨道转移等基本概念。作用力分析03作用在航天器上的力主要包括地球引力、太阳辐射压、大气阻力等，这些力决定了航天器的运动状态。分析这些力的作用方式和影响，是实现轨道控制的基础。轨道控制原理通过航天器上的推进系统产生推力，改变航天器的运动状态。包括轨道机动、轨道保持和轨道修正等。主动控制方法利用航天器的特殊构型或附加质量等特性，通过改变航天器的重心位置或转动惯量等方式，实现轨道控制。被动控制方法将主动控制和被动控制相结合，利用各自的优势，实现更高效、精确的轨道控制。组合控制方法轨道控制方法空间站轨道维持通过定期的轨道机动，保持空间站的稳定运行，避免因大气阻力等因素导致的轨道衰减。卫星编队飞行通过精确的轨道控制，使多颗卫星按照一定的相对位置和间距编队飞行，实现特定的任务需求。卫星轨道转移将卫星从一个圆轨道转移到一个椭圆轨道，或从一个椭圆轨道转移到另一个椭圆轨道，实现卫星的变轨任务。轨道控制应用实例课程实践环节05高精度卫星轨道测量设备、卫星控制计算机、传感器等。实验设备卫星地面站、仿真实验室、控制中心等。实验环境实验设备与环境学生需要掌握卫星轨道测量、控制的基本原理和方法，通过实际操作，掌握卫星轨道控制技术。学生需要独立完成实验，并撰写实验报告，同时需要掌握实验过程中的安全操作规范。实验内容与要求实验要求实验内容实验目的学生需要清晰阐述实验的目的和意义。实验过程学生需要详细记录实验过程