航天器姿态动力学与控制——李立涛PPT课件

Cz




C S
SC SC S
C S SSC CC
S S SCC
CS
S

CC



tan
1

C21 C22

sin1 C23


tan1

C13 C33

SC

CC


tan
1

C12 C11

sin1 C13


tan 1

C23 C33

姿态参数 – 欧拉轴/角
Cba cos E3 1 cos e eT sin e

ex
cos ex2
Cba Cz Cx Cz SC CC S

S S
CS SCC SS CCC
S C
SS
C S

C



tg
1

C31 C32

cos1 C33


tg 1
QuickBird卫星
对地定向卫星(气象卫星、资源、侦查卫星等)
哈勃太空望远镜
对天体定向的航天器
嫦娥一号卫星(三体定向)
绪论
对其他卫星跟踪和定向的航天器
绪论
天线对其他卫星跟踪和定向的航天器
日本技术实验卫星7号(ETS VII)
对地->对日定向 姿态机动
太阳光方向
对日->对地定向 姿态机动
cos cos



ey ex
sin sin


cos ez2 1 cos
姿态参数 – 欧拉轴/角
e
v

u' b
a
u


欧拉轴/角坐标变换示意图
姿态参数 – 欧拉轴/角
zb
za
e

z
y
x
xa xb
yb ya
姿态参数 – 欧拉参数(姿态四元数)
姿态参数 - 欧拉角
3. 方向余弦矩阵和zyx顺序的欧拉角的关系
CC
Czyx , , Cx Cy Cz CS SSC
SS CSC
C S CC SS S SS CS S
S
对地定向工作
对地观测卫星的姿态机动
对日定向模式
绪论
章节安排
第一部分 航天器姿态动力学
绪论 第1章 航天器姿态运动学 第2章 航天器姿态动力学基本方程 第3章 空间环境力矩 第4章 自旋、双自旋航天器的姿态动力学 第5章 重力梯度稳定航天器的姿态动力学 第6章 三轴稳定航天器的姿态动力学
航天器常用坐标系
黄道、赤道、春分点
航天器常用坐标系
zi
春分点方向
xi
r
Oe


飞行器
yi
赤道面
地心赤道惯性坐标系
Biblioteka Baidu
航天器常用坐标系
ze
Greenwich子午面
r 航天器
Oe
xe

地心赤道旋转坐标系
ye
赤道面
航天器常用坐标系
xb
zo
ω0
xo
zb
地球
yb yo
轨道坐标系和星体坐标系的示意图
姿态参数-欧拉角
zb
za

za
za

xb xa
O

yb
O
ya
xa
O
ya

ya
yb
xa
ya
xb
基元旋转矩阵
姿态参数-欧拉角
Zb Za
Z2
Z1
Yb


O
Xb

Y2
Y1
Ya
Xa
X1 X2
zxz旋转顺序
姿态参数 - 欧拉角
方向余弦矩阵和zxz顺序欧拉角的关系
CC SC S
绪论
章节安排
第二部分 航天器姿态控制
第7章 航天器姿态确定基础 第8章 自旋、双自旋航天器的姿态确定 第9章 三轴稳定航天器的姿态确定 第10章 自旋、双自旋航天器的姿态控制 第11章 三轴稳定航天器的姿态控制 第12章 航天器姿态控制系统设计概述
绪论
参考书目
1. 《空间飞行器姿态控制系统》
ey 1 cos
1 cos ez sin
exez 1 cos ey sin
exey 1 cos ez sin cos ey2 1 cos
eyez 1 cos ex sin
ex ez ey ez
1 1
航天器姿态动力学与控制
讲授教师：李立涛 学科专业：飞行器设计
绪论
绪论
航天器
无人航天器
人
造
空
地
间
球
探
卫
测
星
器
载人航天器
空 间 站
载 人 飞 船
航 天 飞 机
技
科
术
应
学
试
用
卫
验
卫
星
卫
星
星
行
星
月
和
球
行
探
星
测
际
器
探
测
器
卫 星 式 载 人 飞 船
登 月 载 人 飞 船
单自旋稳定航天器
风云二号卫星
双自旋稳定航天器
2q1q3 q2q0 2q2q3 q1q0

q02 q12 q22 q32
q0


1 2
1 C11 C22 C33
q1

1 4q0
C23

C32

q2

1 4q0
C31

C13

q3

1 4q0
C12

C21
q1


1 2
1 C11 C22 C33
杨大明编著.哈尔滨工业大学出版社, 2002
2.《卫星姿态动力学与控制》
屠善澄主编. 宇航出版社, 2001
3. 《卫星轨道姿态动力学与控制》
1998
章仁为编著. 北京航空航天大学出版社,
4.《空间飞行器飞行动力学》
刘暾、赵均著。哈尔滨工业大学出版 社,2003
5. 《空间飞行器动力学与控制》
第1章 航天器姿态运动学
欧拉参数与方向余弦矩阵的关系
Cba q02 qTq E3 2qqT 2q0q

q202
q12 q22 q32 q1q2 q3q0
2q1q3 q2q0
2q1q2 q3q0
q02 q12 q22 q32
2q2q3 q1q0

C13 C23

姿态参数 - 欧拉角
Z2
Za Z1
Z1
Zb

O

Xa
X1 X2
Xb
Y2 Yb
Y1
Ya
zxy旋转顺序
姿态参数 - 欧拉角
2. 方向余弦矩阵和zxy顺序的欧拉角的关系
CC SS S
Cba

Cy

Cx
q2

1 4q1
C12
C21