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清华大学学报(自然科学版)  2015, Vol. 55 Issue (10): 1130-1134    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2015.22.013
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充液卫星地面物理仿真方法
王天舒, 张鹏飞
清华大学 航天航空学院, 北京 100084
Ground simulations of liquid-filled satellites
WANG Tianshu, ZHANG Pengfei
School of Aerospace, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(1640 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 充液卫星地面物理仿真中, 受重力影响, 无法在气浮台上直接放入液体贮箱进行仿真。为实现充液卫星整星模型的地面物理仿真, 该文提出利用飞轮施加卫星充液贮箱内液体的晃动力矩的方案。该试验方案基于液体晃动的等效单摆模型, 得到了实时获取卫星液体晃动力矩数值, 并通过飞轮实时施加等效晃动力矩, 来等效液体晃动, 进行整星运动仿真。仿真结果及理论分析表明: 考虑采样时间、延时效应、外力矩的影响, 该地面物理仿真方案能够很好地模拟在轨卫星的运动规律; 对飞轮求解方程进行等效处理可以简化飞轮角速度指令计算及相应陀螺力分析。
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王天舒
张鹏飞
关键词 动力试验气浮台液体晃动地面物理仿真    
Abstract:Because of earth gravity, liquid fuel tanks cannot be fixed on air-bearing tables to simulate satellite movements in space. This paper describes the use of fly wheels to simulate the sloshing liquid torques for ground simulations. A liquid sloshing model is used to compute the sloshing torques with fly wheels then designed to output the same torques in real time for satellite sloshing liquid simulations. Simulations show that the influences of sampling time, delay, and external moments are well simulated and that an equivalent treatment of the fly wheel dynamics equations can simplify the computations of the fly wheels' angular velocity and the gyro force analysis.
Key wordsdynamic experiment    air-bearing table    liquid sloshing    ground simulation
收稿日期: 2013-01-15      出版日期: 2015-10-15
ZTFLH:  V416.2  
基金资助:国家自然科学基金资助项目(11172145)
作者简介: 王天舒(1969-),男(汉),湖北,教授,E-mail:tswang@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
王天舒, 张鹏飞. 充液卫星地面物理仿真方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2015, 55(10): 1130-1134.
WANG Tianshu, ZHANG Pengfei. Ground simulations of liquid-filled satellites. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2015, 55(10): 1130-1134.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2015.22.013  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2015/V55/I10/1130
  图1 充液卫星地面仿真原理图
  图2 地面仿真系统晃动力矩与充液卫星晃动力矩
  图3 飞轮角速度角加速度变化曲线
  图4 地面仿真系统与充液卫星运动角速度随时间变化
  图5 地面仿真系统与充液卫星运动本体角速度误差
[1] 李青. 充液挠性系统动力学分析及在航天工程中的应用研究[D]. 北京: 清华大学, 2010.LI Qing. Dynamic Analysis of Liquid-Filled Flexible Systems and Its Application Studies on Aerospace Engineering [D]. Beijing: Tsinghua University, 2010. (in Chinese)
[2] 李青, 马兴瑞, 王天舒. 非轴对称贮箱液体晃动的等效力学模型 [J]. 宇航学报, 2011, 32(2): 242-249.LI Qing, MA Xingrui, WANG Tianshu. Equivalent mechanical model for liquid sloshing in non-axisymmetric tanks [J]. Journal of Astronautics, 2011, 32(2): 242-249. (in Chinese)
[3] Fisher M F, Schmidt G R, Martin J J. Analysis of cryogenic propellant behavior in microgravity and low thrust environments [J]. Cryogenics, 1992, 32(2): 230-235.
[4] Dodge F T, Garza L R. Experimental and theoretical studies of liquid sloshing at simulated low gravity [J]. Journal of Applied Mechanics, 1967, 34(3): 555-562.
[5] Likins P. Spacecraft attitude dynamics and control: A personal perspective on early developments [J]. J Guidance, 1986, 9(2): 129-134.
[6] Schwartz J L, Peck M A, Hall C D. Historical review of air-bearing spacecraft simulators [J]. J Guidance, 2003, 26(4): 513-522.
[7] 李季苏, 牟小刚, 张锦江. 卫星控制系统全物理仿真 [J]. 航天控制, 2004, 22(2): 37-41.LI Jisu, MU Xiaogang, ZHANG Jinjiang. Physical simulation for satellite control systems [J]. Aerospace Control, 2004, 22(2): 37-41. (in Chinese)
[8] 李季苏, 曾海波, 牟小刚. 地球观测卫星轮控系统单通道全物理仿真 [J]. 系统仿真学报, 2002, 14(2): 211-214.LI Jisu, ZENG Haibo, MU Xiaogang. Single axis physical simulation for wheel control system of the earth observation satellite [J]. Journal of System Simulation, 2002, 14(2): 211-214. (in Chinese)
[9] 陈欢龙, 周军, 刘莹莹, 等. 三轴气浮台挠性航天器动力学模拟方法研究 [J]. 宇航学报, 2011, 32(4): 940-946.CHEN Huanlong, ZHOU Jun, LIU Yingying, et al. Method for flexible satellite dynamics simulation on three-axis air-bearing table [J]. Journal of Astronautics, 2011, 32(4): 940-946. (in Chinese)
[10] 向东, 杨庆俊, 包钢, 等.三轴气浮平台常值干扰力矩的分析与补偿 [J].宇航学报, 2009, 30(2): 448-452.XIANG Dong, YANG Qingjun, BAO Gang, et al. Research on analyzing and compensation of the steady disturbing torque of the three axis air bearing table [J]. Journal of Astronautics, 2009, 30(2): 448-452. (in Chinese)
[11] 李青, 王天舒, 马兴瑞. 充液航天器液体晃动和液固耦合动力学的研究与应用 [J]. 力学进展, 2012, 42(4): 472-481.LI Qing, WANG Tianshu, MA Xingrui. Reviews on liquid sloshing dynamics and liquid-structure coupling dynamics in liquid-filled spacecrafts [J]. Advances in Mechanics, 2012, 42(4): 472-481. (in Chinese)
[12] 樊勇, 李俊峰. 挠性充液卫星姿态动力学建模研究 [J]. 清华大学学报: 自然科学版, 2002, 42(2): 194-197.FAN Yong, LI Junfeng. Attitude dynamics model and control of liquid filled flexible spacecraft [J]. J Tsinghua Univ: Sci and Tech, 2002, 42(2): 194-197. (in Chinese)
[13] 郭经经, 齐乃明, 董锴. 模态分析在液体晃动等效力学模型建模中的应用 [J]. 上海航天, 2010, 27(6): 11-15.GUO Jingjing, QI Naiming, DONG Kai. Modal analysis utilization in liquid sloshing equivalent mechanics [J]. Aerospace Shanghai, 2010, 27(6): 11-15. (in Chinese)
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