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《基于STK的電磁航天器編隊飛行仿真研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第32卷第5期計算機仿真2015年5月文章編號：1006—9348(2015)05—0095-05基于STK的電磁航天器編隊飛行仿真研究徐增文，師鵬，趙育善(北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院，北京100191)摘要：電磁航天器編隊飛行能有效降低發(fā)射成本并延長編隊在軌壽命，具有廣闊的發(fā)展前景。針對其強非線性和姿軌耦合的特點，采用STK軟件對電磁航天器編隊飛行進行仿真研究。首先對電磁航天器編隊飛行基本原理進行分析，給出了軌道姿態(tài)動力學(xué)模型及解耦控制方案。然后設(shè)計了仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，解決了電磁航天器三維建模
2、、軌道和姿態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、可視化實現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)，還討論了STK接口規(guī)范。最后采用搭建的仿真系統(tǒng)對電磁航天器編隊重構(gòu)進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明，電磁航天器編隊控制效果良好，仿真系統(tǒng)能夠滿足電磁航天器編隊飛行仿真研究的需要，對其它類型航天器編隊仿真研究具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：電磁航天器；編隊飛行；編隊重構(gòu)；衛(wèi)星工具箱中圖分類號：V412．4文獻標(biāo)識碼：BDesignofElectromagneticSpacecraftFormationSimulationSystembasedonSTKXUZen
3、g-wen，SHIPeng，ZHA0Yu—shan(CoUegeofAstronautics，BeihangUniversity，Beijing100191，China)ABSTRACT：Electromagneticspacecraftformationisahopefultechnologytodecreaselaunchcostsandextendlife—timesofspacemissions．Inconsiderationofitscomplexity，nonlinearityand
4、couplingoforbitandattitudemotions，simulationresearchofelectromagneticspacecraftformationwasinvestigatedbasedonSTK．Firstly，basicprinciplesofelectromagneticspacecraftformation，includingdynamicmodelsanddecouplingstrategies，wereanalyzed．Thentheframeworko
5、fthesimulationsystemwasdesigned．3Dmodeling，orbitandattitudedataconversion，andvisualizationtechnologieswereinvestigated．Inaddition，STKprograminterfacewasdiscussed．Reconfignrationsofelectromagnet—icspacecraftformationwereanalyzedusingthesimulationsyste
6、m．Resultsshowthefeasibilityofthecontrollawsandthesimulationsystem．Theproposedsimulationsystemhasaguidingsignificancetoothernon—contractspacecraftfor·mationflyingsimulations．KEYWORDS：Electromagneticspacecraft；Formationflying；Formationreeonfiguration；S
7、TK1引言近年來，電磁航天器編隊飛行逐漸受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注【1．2J。由于該技術(shù)不僅能夠避免火箭發(fā)動機羽流污染，還能降低發(fā)射質(zhì)量和發(fā)射成本、延長衛(wèi)星編隊的在軌運行壽命，在未來的空間任務(wù)中具有廣闊的應(yīng)用前景【3'4J。電磁航天器編隊飛行表現(xiàn)出復(fù)雜性、非線性和姿軌耦合性等特點¨]。其復(fù)雜性表現(xiàn)在研究對象為兩顆或多顆電磁航天器，航天器之間有著復(fù)雜的電磁相互作用并受地磁場的影響。其非線性表現(xiàn)在電磁航天器相對運動的動力學(xué)模型基金項目：國家自然科學(xué)基金(11102007)；國家基本科研業(yè)務(wù)費資助項目(Yw
8、F一14一YHxY一012)收稿日期：2015—02—06修回日期：2015-03—06和電磁力／力矩模型均為非線性模型，還存在不確定性參數(shù)和未知干擾力。而由于電磁作用固有的性質(zhì)，電磁航天器的軌道運動和姿態(tài)運動是高度耦合的。針對這些特點，已有文獻中基于xPC搭建了電磁航天器編隊飛行仿真系統(tǒng)”1，但是該仿真系統(tǒng)存在計算量大，系統(tǒng)搭建難度高等缺點。因此，需要一套簡單易用且靈活高效的仿真系統(tǒng)對電磁航天器編隊飛行進行仿真研究，從而避免大量重復(fù)的復(fù)雜運算，同時還能夠通過圖像、動畫等對仿真結(jié)果進行直觀展示∞
