基于机器人仿真平台的卫星帆板遮挡影响研究

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1、硕士学位论文基于机器人仿真平台的卫星帆板遮挡影响研究THESHADOWUPONSATELLITEPANELSRESEARCHBASEDONTHEROBOTPLATFORMM刘彦哈尔滨工业大学2016年7月国内图书分类号：TM615学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于机器人仿真平台的卫星帆板遮挡影响研究硕士研究生：刘彦导师：王宏副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3Dissertati

2、onfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHESHADOWUPONSATELLITEPANELSRESEARCHBASEDONTHEROBOTPLATFORMMCandidate：LiuYanSupervisor：Asso.Prof.WangHongAcademicDegreeAppliedfor：Master’sofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2016Degree

3、-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要卫星太阳能帆板是卫星重要的能源供应，其安全稳定运行是卫星正常工作的保障。历史上发生多次由于太阳能帆板故障所导致的卫星事故。对各种情况进行分析，在设计中进行优化，是减少故障的有效方法。本文主要是针对太阳能帆板被遮挡情况进行分析，对卫星优化设计提供参考。本文利用坐标变换的方法建立了地心惯性坐标系下太阳入射光线及卫星轨道的方程。讨论在卫星帆板处于对日定向、垂直于轨道平面、处于轨道切线方向三种姿态下，太阳入射角与帆板转轴夹角的变化关系

4、。并用STK软件对三种情况的发电量进行仿真，通过仿真结果验证模型的正确性。本文通过建立的入射光线模型，对卫星被地球遮挡进行分析。得到被地球遮挡的条件及遮挡的时长。并用Matlab仿真得到一个周期及一年卫星被遮挡的累积时长及单周期最大时长，同时用STK软件对地球被遮挡的情况进仿真。两种情况得到的地影区的时长可以作为卫星电源蓄电池容量设计的参考。本文建立太阳入射光线在卫星平面的方程，用光线投影的方法得到在遮挡在卫星帆板上的投影。分别分析圆形遮挡及网状遮挡在帆板上投影面积的变化。并分析由于天线振动所引起的帆板输出功率的波动。用Matlab仿真得到遮挡面积的变化规

5、律，得到一年中最大的遮挡面积，为卫星帆板的尺寸设计提供参考。由于理论和计算机仿真无法分析遮挡位置的影响。建立机器人实物仿真平台。由于要求模拟帆板被遮挡的相对运动，先对机械臂运动学进行分析。在建立的实验平台下分别做不同遮挡角度下的输出功率实验，不同遮挡角度下IV曲线的绘制实验，及帆板遮挡输出功率实验。关键词：太阳能帆板；遮挡；天线；卫星姿态；机器人I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractSolarpanelsareimportantenergysupplyforsatellites,whichisveryimportantforthesafeandsta

6、bleoperationofsatelliteworking.Sincemanyaccidentshappenedinthehistorybecauseofsolarpanels.Toanalyzesituationsandoptimizedinthedesign,isoneoftheeffectivemethodstoreducethefault.Thisarticleismainlyaimedatanalyzingshadowuponsolarpanels,andprovidedreferenceforoptimizationdesignofthesa

7、tellite.Inthispaper,coordinatetransformationmethodwasusedtoestablishtheincidentraysandsatelliteorbitequationingeocentricinertialcoordinatesystem.Theanglebetweenthesunandthepanelswasanalyzedinthreekindsofgesture.AndthreeconditionsofpowergenerationwasgivenbySTKsoftwaresimulation.The

8、simulationresultsverifiedthecorre