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航天器姿态动力学建模与仿真

共计 30 章节
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01
课程导入与任务全景
目标=航天器姿态动力学建模与仿真的工… · 典型任务场景 · 课程项目目标与交付物定义
课程导入任务全景
02
姿态描述与坐标系
目标=惯性系 · 轨道系 · 本体系定义
姿态描述坐标系
03
姿态运动学建模
目标=角速度与姿态参数微分方程 · 欧拉角运动学奇异性分析 · 四元数运动学方程推导与归一化约束
姿态运动学建模目标=角速度
04
刚体姿态动力学基础
目标=角动量 · 惯性张量 · 欧拉方程推导
刚体姿态动力学基…目标=角动量
05
惯性张量计算与工程处理
目标=从质量分布计算惯性张量 · 平行轴定理 · 典型航天器构型惯性参数估算与不确定性…
惯性张量计算工程处理
06
环境力矩建模
目标=重力梯度力矩 · 气动力矩 · 太阳光压力矩
环境力矩建模目标=重力梯度力…
07
执行机构建模
目标=反作用飞轮 · 控制力矩陀螺 · 磁力矩器
执行机构建模目标=反作用飞轮
08
姿态敏感器建模
目标=星敏感器 · 陀螺仪 · 太阳敏感器
姿态敏感器建模目标=星敏感器
09
姿态确定基础
目标=静态与动态姿态确定问题 · TRIAD · q-method
姿态确定基础目标=静态
10
姿态控制基础
目标=PD控制 · 滑模控制 · 最优控制在小角度姿态机动中的设计与稳…
姿态控制基础PD
11
姿态机动与路径规划
目标=大角度机动 · 时间最优机动 · 四元数插值与避奇异路径规划
姿态机动路径规划
12
姿态稳定与抗扰
目标=自旋稳定 · 双自旋稳定 · 重力梯度稳定被动控制与主动稳定对比
姿态稳定抗扰
13
柔性附件动力学建模
目标=太阳帆板 · 天线等柔性结构对姿态动力学的影响 · 模态截断与耦合建模
柔性附件动力学建…目标=太阳帆板
14
充液航天器动力学建模
目标=液体晃动等效力学模型 · 刚-液-控耦合动力学方程与稳定性分析
充液航天器动力学…目标=液体晃动等…
15
多体航天器动力学建模
目标=带旋转部件 · 机械臂的航天器姿态动力学 · 拉格朗日法与牛顿-欧拉法对比
多体航天器动力学…目标=带旋转部件
16
姿态动力学仿真框架设计
目标=仿真架构 · 数值积分方法 · 状态变量选取
姿态动力学仿真框…目标=仿真架构
17
MATLAB/Simulink姿态仿真实践
目标=搭建刚体姿态动力学模型 · 实现开环仿真与结果可视化
MATLAB/Simul…姿态仿真实践
18
Python姿态仿真实践
目标=使用NumPy/SciPy实现… · 对比不同积分器性能
Python姿态仿真实践
19
姿态确定算法仿真
目标=陀螺+星敏感器组合定姿 · EKF参数调优与蒙特卡洛性能评估
姿态确定算法仿真目标=陀螺+星敏…
20
姿态控制算法仿真
目标=飞轮控制力矩分配 · PD+前馈控制 · 抗饱和与鲁棒性验证
姿态控制算法仿真目标=飞轮控制力…
21
环境力矩对姿态影响仿真
目标=重力梯度 · 气动 · 磁力矩联合作用下的长期姿态演化仿真
环境力矩对姿态影…目标=重力梯度
22
姿态机动任务仿真
目标=从指令生成到执行机构响应的全链… · 机动时间与能耗评估
姿态机动任务仿真目标=从指令生成…
23
柔性航天器姿态控制仿真
目标=柔性振动抑制 · 模态观测器与主动振动控制联合仿真
柔性航天器姿态控…目标=柔性振动抑…
24
充液航天器姿态控制仿真
目标=液体晃动对姿态稳定度的影响 · 晃动抑制控制策略仿真
充液航天器姿态控…目标=液体晃动对…
25
姿态动力学模型验证与确认
目标=模型校核 · 参数辨识 · 地面试验数据对比与置信度评估
姿态动力学模型验…确认
26
姿态控制系统故障仿真
目标=执行机构失效 · 敏感器故障 · 饱和与卡死场景下的容错控制仿真
姿态控制系统故障…目标=执行机构失…
27
姿态动力学实时仿真与硬件在环
目标=实时仿真平台搭建 · HIL测试流程与典型接口设计
姿态动力学实时仿…硬件
28
姿态动力学仿真结果分析
目标=时域 · 频域 · 相平面分析
姿态动力学仿真结…目标=时域
29
课程项目实战
目标=针对给定航天器任务 · 完成姿态动力学建模 · 控制器设计
课程项目实战目标=针对给定航…
30
课程总结与前沿拓展
目标=知识体系回顾 · 数字孪生 · AI辅助控制
课程总结前沿拓展