SD2910 Rymdfarkosters dynamik 9,0 hp

• Utbildningsnivå

  Avancerad nivå

• Huvudområde

  Maskinteknik
  

• Betygsskala

  A, B, C, D, E, FX, F

• Kurswebb

Lärandemål

Efter avklarad kurs ska studenten kunna:

1. visa brett kunnande och förståelse för den vetenskapliga grunden och beprövade erfarenheten inom attitydreglering av rymdfarkoster, samt insikt i aktuellt forsknings- och utvecklingsarbete.
2. visa grundläggande metodkunskaper och förståelse inom attitydreglering av rymdfarkoster, innefattande tredimensionell rotationskinematik, stelkroppsdynamik och icke-linjär reglering.
3. visa förmåga att kritiskt och systematiskt integrera kunskap från tidigare kurser för att analysera, bedöma och hantera komplexa företeelser, frågeställningar och situationer inom attitydreglering av rymdfarkosters, även med begränsad information.
4. visa förmåga att modellera, simulera, förutsäga och utvärdera rymdfarkosters rotationsrörelse och -stabilitet samt deras passiva och aktiva attitydreglering, även med begränsad information.
5. visa förmåga att i internationella sammanhang muntligt och skriftligt i dialog med olika grupper klart redogöra för och diskutera sina slutsatser och den kunskap och de argument som ligger till grund för dessa.

För de högsta betygen ska studenten även kunna

       6. visa fördjupade metodkunskaper och förståelse inom attitydreglering av rymdfarkoster, innefattande tredimensionell kinematik, stelkroppsdynamik och icke-linjär reglering.

Kursens huvudsakliga innehåll

Del 1: Parametrisering av stelkroppsrotation i tre dimensioner: riktningscosinsmatris, Euler-vinklar, huvudaxelrotationsvektor, Euler-parametrar (kvaternioner), klassiska och modifierade Rodrigues-parametrar.

Del 2: Stelkroppsdynamik: rörelsemängdsmoment, rörelseenergi och masströghetsmoment i tre dimensioner, Eulers rörelseekvationer, momentfri stelkroppsrotation, tvådelsroterande rymdfarkost, momentutbytesenheter och gravitationsgradientstabilisering.

Del 3: Ickelinjär stabilitet och reglering av rymdfarkoster: stabilitetsdefinitioner, Lyapunov-stabilitet, Lyapunv-funktioner, ickelinjära regulatorer, Lyapunov-optimala reglersamband och linjär dynamik i sluten krets.

Kursupplägg

Föreläsningarna introducerar ämnet och metoder som används för att lösa delproblemen på problembladen under räknestugor. Räknestugorna är handledda och studenterna uppmanas att arbeta i grupper om två eller tre studenter. Problembladen kommer inte att hinnas avslutas under de schemalagda räknestugorna, så arbete utöver schemalagd tid krävs för att hinna lämna in uppgifterna innan slutdatumen.

Behörighet

Slutfört examensarbete på grundnivå.

Litteratur

Schaub, H. & Junkins, J. L. Analytical Mechanics of Space Systems, 2nd edition, AIAA Education Series, 2009.

Tilläggsmaterial i form av forskningsartiklar delas ut under kursens gång.

Utrustningskrav

Datorprogrammet Matlab används genom hela kursen. Studenterna förväntas använda sina egna datorer för att lösa uppgifterna i kursen.

Examination

• PRO1 - Problemuppgifter med muntlig presentation, 4,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
• TEN1 - Muntlig tentamen, 5,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Deltagarna måste slutföra följande:

• Fyra problemblad, relaterade till de fyra delarna i kursen. Problembladen släpps vid givna datum och måste lämnas in före specificerade slutdatum.
• Muntliga presentationer av utvalda problem från problembladen inför hela klassen. Slumpen avgör vilka studenter som blir utvalda att presentera.
• Muntlig sluttentamen på alla fyra delar av kursen. 

Ges av

SCI/Farkost och flyg

Examinator

Gunnar Tibert <tibert@kth.se>

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2019.
Examinationsinformation gäller från och med HT2014.