1.一種月球探測航天器多狀態(tài)轉(zhuǎn)動慣量計算方法,其特征在于,其步驟包括:
步驟1,初始化,進行航天器上所有構(gòu)成要素的信息輸入;
步驟2,航天器所有計算狀態(tài)的定義;
步驟3,計算航天器所有計算狀態(tài)的總重量;
步驟4,計算航天器所有計算狀態(tài)的質(zhì)心;
步驟5,一種狀態(tài)下的所有要素的轉(zhuǎn)動慣量旋轉(zhuǎn)變換;
步驟6,該狀態(tài)下的所有要素的轉(zhuǎn)動慣量平移變化;
步驟7,該狀態(tài)的轉(zhuǎn)動慣量計算;
步驟8,狀態(tài)切換,進行下一狀態(tài)計算,直至完成所有狀態(tài)計算;
所述計算方法中,不同狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動慣量與其質(zhì)心有關(guān);每一個組成部分的慣量隨著總質(zhì)心的變化而變化,需要不斷切換狀態(tài),以得到不同狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動慣量,最終得到不同狀態(tài)下的航天器的轉(zhuǎn)動慣量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種月球探測航天器多狀態(tài)轉(zhuǎn)動慣量計算方法,其特征在于,所述步驟1中:
步驟1,初始化,各要素信息輸入
航天器由眾多要素組成,部分要素在不同狀態(tài)下的質(zhì)量特性數(shù)據(jù)和安裝極性數(shù)據(jù)有所不同,將所有不同數(shù)據(jù)均視為獨立的要素;本步驟進行計算初始化,完成各組成要素的信息輸入:任一要素i的重量 、其質(zhì)心在航天器坐標系O-XYZ中的位置和安裝極性、其相對于自身質(zhì)心坐標系Oi-UiViWi的轉(zhuǎn)動慣量;
其中:
O-XYZ:航天器根據(jù)右手準則確定的正交坐標系;
Oi-UiViWi:任一要素i根據(jù)右手準則確定的本體正交坐標系;
、、:任一要素i的質(zhì)心在O-XYZ中的坐標值;
、、:任一要素i在Oi-UiViWi坐標軸上的正交單位矢量;
、、:單位矢量在O-XYZ中X、Y、Z三軸上的分量;
、、:單位矢量在O-XYZ中X、Y、Z三軸上的分量;
、、:單位矢量在O-XYZ中X、Y、Z三軸上的分量;
、、、、、:任一要素i相對于自身質(zhì)心坐標系Oi-UiViWi的轉(zhuǎn)動慣量的六個分量。
3.如權(quán)利要求2所述的一種月球探測航天器多狀態(tài)轉(zhuǎn)動慣量計算方法,其特征在于,所述步驟2~4中:
步驟2,所有計算狀態(tài)的定義
任一計算狀態(tài)j,是步驟1中部分要素的組合;本步驟主要明確任一狀態(tài)的組成要素,體現(xiàn)在后續(xù)步驟的數(shù)據(jù)加總計算中;
步驟3,每一計算狀態(tài)的總重量計算
任一計算狀態(tài)j下的總重量為該狀態(tài)下所有組成要素的重量累加:
步驟4,每一計算狀態(tài)的質(zhì)心計算
任一計算狀態(tài)j下的航天器質(zhì)心:
其中:
、、為狀態(tài)j下的航天器質(zhì)心在O-XYZ中的位置數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種月球探測航天器多狀態(tài)轉(zhuǎn)動慣量計算方法,其特征在于,所述步驟5中:
步驟5,一種狀態(tài)下所有要素的轉(zhuǎn)動慣量旋轉(zhuǎn)變換
將要素i的質(zhì)心坐標系Oi-UiViWi繞其質(zhì)心旋轉(zhuǎn)為與航天器坐標系平行的新質(zhì)心坐標系Oi′-Ui′Vi′Wi′,要素i相對于Oi′-Ui′Vi′Wi′的轉(zhuǎn)動慣量為:
其中:
OCGj-XCGjYCGjZCGj的原點為狀態(tài)j下質(zhì)心,坐標系與O-XYZ平行;
、、、、 、 為 的六個分量。
5.如權(quán)利要求1所述的一種月球探測航天器多狀態(tài)轉(zhuǎn)動慣量計算方法,其特征在于,所述步驟6~8中:
步驟6,一種狀態(tài)下所有要素的轉(zhuǎn)動慣量平移變換
狀態(tài)j下的任一要素i相對于航天器質(zhì)心坐標系OCGj-XCGjYCGjZCGj的轉(zhuǎn)動慣量:
步驟7,一種狀態(tài)的航天器轉(zhuǎn)動慣量計算結(jié)果
對狀態(tài)j下的所有組成部分進行轉(zhuǎn)動慣量集成加總:
步驟8,狀態(tài)切換,進行下一狀態(tài)計算,直至完成所有狀態(tài)計算
如果所有需要計算的狀態(tài)已經(jīng)計算完成則結(jié)束計算,如未完成將狀態(tài)切換到下一狀態(tài),進行新狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動慣量計算,最終得到所需航天器所有狀態(tài)下的轉(zhuǎn)動慣量。