На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диссертация Выбор параметров магнитной системы стабилизации наноспутника стандарта CubeSat

Информация:

Тип работы: Диссертация. Предмет: Программирование. Добавлен: 22.10.2015. Сдан: 2015. Страниц: 83. Уникальность по antiplagiat.ru: 80.

Описание (план):



СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 Постановка задачи активной магнитной системы стабилизации наноспутника формата CubeSat. 8
1.1 Обзор существующих алгоритмов стабилизации наноспутника стандарта CubeSat c активной магнитной системой 8
1.1.1 Алгоритм демпфирования угловой скорости с помощью магнитных катушек 9
1.1.2 Алгоритм демпфирования угловой скорости с помощью магнитных катушек и маховика 11
1.2 Математическая модель движения управляемого наноспутника 12
1.2.1 Система координат и матрица перехода 12
1.2.2 Модель магнитного поля Земли 16
1.2.3 Модель гравитационного поля Земли 18
1.2.4 Моменты, действующие на наноспутник при движении на низких круговых орбитах 20
1.2.5 Аэродинамические характеристики наноспутника формата CubeSat 24
1.2.6 Уравнения движения наноспутника формата CubeSat 32
2 Анализ бортовых систем наноспутника стандарта CubeSat 35
2.1 Обзор бортовых систем наноспутника 35
2.2 Основные требования к системе энергопитания наноспутника 36
2.3 Обзор системы энергопитания наноспутника 38
2.3.1 Обзор солнечных панелей 39
2.3.2 Обзор аккумуляторных батарей 42
2.3.3 Обзор системы управления и контроля 44
2.4 Магнитные катушки 45
2.4.1 Параметры магнитной катушки 47
2.4.2 Расчет магнитной катушки 48
2.5 Расчет энергобаланса для обеспечения заданных условий функционирования 51
2.5.1 Параметры орбиты 52
2.5.2 Расчет энергопотребления магнитной катушки 55
3 Алгоритм демпфирования угловой скорости «B-dot» 60
3.1 Математическая постановка задачи стабилизации наноспутника стандарта CubeSat с учетом ограничений по энергетике и времени стабилизации 60
3.2 Исследование эффективности демпфирования угловой скорости наноспутника «SamSat-218Д» с использованием алгоритма «B-dot» 62
3.2.1 Описание миссии SamSat-218Д 62
3.2.2 Моделирование 64
4 Методика выбора параметров магнитной системы стабилизации наноспутника 68
4.1 Разработка методики выбора параметров магнитной системы стабилизации наноспутника 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 75

ВВЕДЕНИЕ

В последние два десятилетия наблюдается существенный рост интереса к малым спутникам (далее под малыми спутниками будем понимать спутники массой до нескольких десятков килограмм – наноспутники и микроспутники). Благодаря существующему уровню развития электроники и вычислительной техники были разработаны и выведены на орбиту десятки малых спутников. Напомним, что аппараты массой до 10 килограмм принято относить к наноспутникам, а аппараты массой до 100 килограмм – к микроспутникам.
Далее речь пойдёт в основном о наноспутниках. Интерес к малым спутникам и бурное развитие этого направления объясняется короткими сроками разработки и изготовления, относительно низкой стоимостью самого аппарата и его вывода на орбиту. Немаловажным фактором, обусловленным развитием техники, является способность малых спутников выполнять некоторые задачи, которые ранее были подвластны только большим и дорогостоящим аппаратам. Кроме того, на базе нескольких миниатюрных спутников возможно создание формаций и группировок спутников, предоставляющих возможность проведения одновременных экспериментов в различных, но близких точках пространства. Последнее направление, в англоязычной литературе носящее название «formation flying», в течение нескольких последних лет приобрело особенный интерес для исследователей и разработчиков [1].
За последнее время число запусков наноспутников (1-10 кг) выросло в два раза. Все чаще наноспутники иcпользуются в коммерческих целях, с помощью их наблюдают Землю из космоса, собирают данные удалённых датчиков со всего мира. Приведём примеры известных проектов наноспутников.
Наноспутник «Tubsat-N»(запущен 1 июля 1998 г. РН «Штиль» основной нагрузкой), разработан Берлинским техническим университетом. Он предназначен для сбора данных с наземных радиомаяков, мониторинг миграций животных. Система управления включает в себя две магнитные катушки и маховик.
Наноспутник «Munin»(запущен21 ноября 2000 г. РН «Дельта-2» в качестве дополнительной полезной нагрузкой) разработан Институтом космической физики в Швеции. Он предназначен для изучения полярных сияний и космической погоды. Наноспутник оснащён пассивной магнитной системой управления стабилизацией.
Следующий аппарат «QuakeSat» (запущен в июле 2003 г.) разработан в Стэнфордском университете в США. Он предназначен для исследования землетрясений. Система управления стабилизацией QuakeSat является пассивной и состоит из четырёх магнитов и гистерезисных стержней для демпфирования.
Российский наноспутникТНС-0 №1 (запущен вручную космонавтом С. Шариповым в марте 2005г.) разработан ОАО «Российские космические системы». Он предназначен для испытания миниатюризованных бортовых подсистем, отработка базовой платформы. Пассивная магнитная система управления стабилизацией наноспутника ТНС-0 №1 была разработана в Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН.
Следующий аппарат, ТНС-0 №2, был также оснащён пассивной магнитной системой управления стабилизацией и запущен российским космонавтом, членом экипажа МКС во второй половине 2010 года.
Пикоспутник«UWE-3» третьего поколения «CubeSats», разработанный в Университете Вюрцбург. Он оснащён всеми необходимыми спутниковыми системами, в том числе определением ориентации и системой управления (АDCS), которая позволит спутнику определить собственную ориентацию в пространстве. Система управления стабилизацией базируется на магнитных катушках и миниатюрным маховиком.
В рассмотренных выше наноспутниках используется как пассивная, так и активная магнитная система управления стабилизацией.
Преимущество пассивной системы заключается в том, что она не требует расход рабочего тела и энергии, в отличие от активной, которая расходует энергию. Недостатком пассивной системы является большое количество времени на стабилизацию спутника, в отличие от активной системы.
Предметом исследования является наноспутник. Объектом исследования является активная магнитная система стабилизации.
Задачи:
1 Анализ существующих алгоритмов стабилизации наноспутника использующих магнитные катушки;
2 Расчет энергопотребления магнитными катушками;
3 Реализация выбранного алгоритма стабилизации наноспутника для гашения угловой скорости в проекте SamSat 218Д;
4 Разработка методики выбора параметров магнитной системы стабилизации наноспутника формата Cubesat при различных ограничениях.
Общность проблем гашения угловой скорости малых аппаратов с помощью магнитной системы управления и создания «инструмента» для анализа процесса стабилизации наноспутников с использованием магнитных катушек подтверждают актуальность выпускной квалификационной работы.
Отличие в данной работе заключается в разработке методики выбора параметров магнитной системы стабилизации наноспутника формата Cubesat с учетом различных ограничений.


.............
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Ролдугин, Д.С. Исследование быстродействия и точности алгоритмов активной магнитной системы ориентации малого спутника [Текст]: дисс. на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.
2 SticklerA.C., Alfriend K.T., Elementary Magnetic Attitude ControlSystem // Journal of Spacecraft and Rockets, 1976, V. 13, № 5, с. 282–287.
3 Alfriend K.T., A Magnetic Control System for Attitude Acquisition // Ithaco, Inc., report N 90345, 1972.
4 Alfriend K.T., Magnetic attitude control system for dual-spin satellites // AIAA Journal, 1975, V. 13, № 6, с. 817–822.
5 Guelman M., Waller R., Shiryaev A., Psiaki M., Design and testing of magnetic controllers for Satellite stabilization // ActaAstronautica, 2005, V. 56, № 1-2, с. 231–239.
6 Fortescue P., Stark J., Swinerd G., Spacecraft systems engineering, John Wiley & Sons, 2003, 768 с.
7 Meng T., Wang H., Jin Z., Han K., Attitude stabilization of a pico-satellite by momentum wheel and magnetic coils // Journal of Zhejiang University, 2009, V. 10, № 11, с. 1617–1623.
8 Jung J., Kuzuya N., Alvarez J., The design of the OPAL attitude control system // 10th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Utah, 1969, 6 с.
9 Flatley T.W., Morgenstern W., Reth A., Bauer F., A B-dot acquisition controller for the RADARSAT spacecraft // Flight Mechanics Symposium, Greenbelt, 1997, с. 79–89.
10 School of Aerospace and Mechanical Engineering, Hankuk Aviation University: Attitude Control Strategy for HAUSAT-2 with Pitch Bias Momentum System.
11 Л.В. Глухов, И.А. Тимбай. Определение максимального значения пространственного угла атаки наноспутника при движении на низких круговых орбитах. Самара, 2013 г.
12 Коваленко, А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами [Текст]/ А.П. Коваленко. – М.: Машиностроение, 1976.-250 с.
13 «СПУТНИКС Моделер» - виртуальный имитатор спутника. С. Карпенко.
14 Barthelmes F., Definition of Functionals of Geopotential and Their Calculation from Spherical Harmonic Models [Текст]. Potsdam, Germany, March 2009, 36 с.
15 ACTIVE MAGNETIC CONTROL SYSTEM FOR GRAVITY GRADIENT STABILIZED SPACECRAFT by Francois Martel, Parimal K. Pal, ITHACO, Inc. and Mark Psiaki, Cornell University
16 Краснов Н.Ф. , Аэродинамика, часть 1. Основы теории профиля и крыла, 16 с.
17 Авдуевский В.С., Галицейский Б.М., Глебов Г.А., основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике, 1992 г.
18 Tamas I. Gombosi., Physics of the Space Environment (Cambridge Atmospheric and Space Science Series), Cambridge University Press 1998 г., 358 с.
19 Бондарев Е.Н., Дубасов В.Т., Рыжов Ю.А., Аэрогидромеханика. Учебник для студентов высших технический учебных заведений 1993 г., 608 с.
20 Мантуров А.И. Механика управления движением космических аппаратов: Учеб, пособие / Самар, гос. аэрокосм. ун-т. Самара, 2003., 62 с.
21 Проектирование систем энергопитания для микроспутников Андрей Карандаев.Молодежный космический центр МГТУ им. Н.Э. Баумана
22 © 2013 GomSpaceApS., «NanoPower P110 Series Datasheet» [Online].
23 W. J.R.Wertz, Space Mission Analysis and Design.
24 George Mason University, [Online]. Доступ: ~pceperle/WebProjts19xx/st1/mag_torq.htm. [Конференция июль 2014].
25 A. Aydinlioglu, Design development and production of electromagnetic coils for attitude control of a picosatelllite, Aachen, University of Applied Sciences, 2006.
26 Художественная энциклопедия зарубежного классического искусства [Электронный ресурс] – https://ru.wikipedia.org .
27 STEPHEN WILLIAM JOHN CUPIDO, Augmentation of a Nano-Satellite Electronic Power System using a Field-Programmable-Gate-Array, Supervisor: Dr. M. Adonis, Co-supervisor: Mr. A. Barnard Bellville September 2013
28 Куприянова Н.В., Ролдугин Д.С., Пеньков В.И., Повышение эффективности работы магнитной системы ориентации наноспутника ТНС-0 // Актуальные проблемы российской космонавтики, Материалы XXXIV Академических Чтений по космонавтике, секция “Прикладная небесная механи


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.