Ce cours fait partie de la Spécialisation Advanced Spacecraft Dynamics and Control

Hanspeter Schaub

Offert par

Spécialisation Advanced Spacecraft Dynamics and ControlUniversité du Colorado à Boulder

À propos de ce cours

4 458 consultations récentes

This course is part 1 of the specialization Advanced Spacecraft Dynamics and Control. It is a direct continuation of the Coursera specialization Spacecraft Dynamics and Control.  This first course focuses on nonlinear attitude feedback control using a range of angular momentum devices.  The course provides a comprehensive review of prerequisite material.  Next it develops equations of motion of a spacecraft with momentum exchange devices such as reaction wheels (RWs), control momentum gyroscopes (CMGs) and variable speed control moment gyroscopes (VSCMGs). 
The course discusses developing a complex spacecraft simulation with a number VSCMGs and how to approach debugging such complex software.  The use of the work/energy theorem is discussed to assist with debugging the simulation by validating angular momentum, energy, changes in momentum and mechanical power. 

Further, the use of null motion is explored to reconfigure the attitude control devices to avoid singularities and gimbal lock.  The redundancy is exploited to seek control solutions that avoid classical CMG singularities.

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Cours 1 sur 3 dans le

Spécialisation Advanced Spacecraft Dynamics and Control

Niveau avancé

G​raduate course on Spacecraft Dynamics and Control, background in vector calculus, linear algebra, basic differential equations.

Approx. 43 heures pour terminer

Anglais

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Ce que vous allez apprendre

Developing spacecraft equations of motion with momentum exchange devices
Writing and validating complex spacecraft simulations
Exploiting momentum device nullmotion to avoid singularities.

Compétences que vous acquerrez

Variable Speed Control Moment Gyroscopes
Control Moment Gyroscopes (CMGs)
Nonlinear Attitude Control
RW Performance Envelopes
Reaction Wheels

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Enseignant

Hanspeter Schaub

Glenn L. Murphy Chair in Engineering, Professor

Department of Aerospace Engineering Sciences

27 354 étudiants

7 cours

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Université du Colorado à Boulder

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Programme de cours : ce que vous apprendrez dans ce cours

Semaine

Semaine 1

4 heures pour terminer

Revisiting Basics of Spacecraft Kinematics

4 heures pour terminer

8 vidéos (Total 116 min)

8 vidéos

Welcome to the Course!2 min

Vector Notation 17 min

Angular Velocity Vector4 min

Vector Differentiation13 min

Direction Cosine Matrix7 min

Principal Rotation Vector17 min

Euler Parameters (Quaternions)23 min

Modified Rodrigues Parameters (MRPs)29 min

7 exercices pour s'entraîner

Vector Notation10 min

Angular Velocity Vector 10 min

Vector Differentiation30 min

Direction Cosine Matrix10 min

Principal Rotation Vector20 min

Euler Parameters30 min

Modified Rodrigues Parameters (MRPs)30 min

Semaine

Semaine 2

4 heures pour terminer

Revisiting Basics of Spacecraft Kinetics

4 heures pour terminer

7 vidéos (Total 101 min)

7 vidéos

Super Particle Theorem17 min

Kinetic Energy6 min

Momentum of a General System4 min

Rigid Body Rotational Angular Momentum10 min

Inertia Matrix Properties53 min

Rigid Bodies Equations of Motion3 min

Rigid Body Kinetic Energy4 min

7 exercices pour s'entraîner

Super Particle Theorem15 min

Kinetic Energy10 min

Momentum of a General System10 min

Rigid Body Rotational Angular Momentum 15 min

Inertia Matrix Properties 30 min

Rigid Bodies Equations of Motion45 min

Rigid Body Kinetic Energy15 min

Semaine

Semaine 3

7 heures pour terminer

Revisiting the Basics of Nonlinear Spacecraft Control

7 heures pour terminer

11 vidéos (Total 158 min)

11 vidéos

Stability Definitions12 min

Stability of a Linearized System14 min

Definite Definitions14 min

Lyapunov Functions12 min

Stability Definitions of Time Dependent Systems4 min

Stability Analysis of Time Dependent Systems22 min

Rigid Body Detumbling16 min

Rigid Body Detumbling (Part 2)13 min

Lyapunov Functions for Attitude Coordinates7 min

3-Axis Attitude Feedback Control27 min

Asymptotic Convergence of Attitude Control11 min

9 exercices pour s'entraîner

Stability Definitions15 min

Stability of a Linearized System30 min

Definite Definitions20 min

Lyapunov Functions30 min

Stability and Time Dependent Systems30 min

Rigid Body Detumbling20 min

Lyapunov Functions for Attitude Coordinates10 min

3-Axis Attitude Feedback Control1h 30min

Asymptotic Convergence of Attitude Control20 min

Semaine

Semaine 4

14 heures pour terminer

VSCMG Dynamics

14 heures pour terminer

12 vidéos (Total 139 min)

12 vidéos

Motivation for Studying VSCMG's18 min

VSCMG Coordinate Frames14 min

VSCMG Momentum Vectors15 min

Time Varying Gimbal Frame Vectors15 min

VSCMG Equation of Motion Development9 min

VSCMG Equation of Motion Discussion16 min

RW Motor Torque Equation13 min

CMG Motor Torque Equation5 min

Single RW or CMG Simplification8 min

Spacecraft with Multiple VSCMGs2 min

How to Debug VSCMG Numerical Simulations9 min

Work/Energy Principle for VSCMGs8 min

10 exercices pour s'entraîner

Motivation for Studying VSCMG's 10 min

VSCMG Coordinate Frames10 min

VSCMG Momentum Vectors45 min

Time Varying Gimbal Frame Vectors30 min

VSCMG Equations of Motion3 h

RW Motor Torque Equation30 min

CMG Motor Torque Equation10 min

Single VSCMG Simulation4 h

Spacecraft Simulation with 4 VSCMGs2 h

Work/Energy Principle for VSCMGs30 min

À propos du Spécialisation Advanced Spacecraft Dynamics and Control

This Specialization on advanced spacecraft dynamcis and control is intended for experienced spacecraft dynamics and GNC engineers and researchers. It is assumed the viewer has completed the prior spacecraft dynamics specialization already. Through 3 courses we cover the topics of momentum-based attitude dynamics and control, we derive analytical methods to model complex spacecraft systems, and finally conclude with a captstone project course. After this course you will be prepared to model the dynamics of spacecraft systems with time varying components (reacton wheels, CMS, deployable panels, etc.).

Foire Aux Questions

Quand aurai-je accès aux vidéos de cours et aux devoirs ?
L’accès à des vidéos de cours et des devoirs dépend de votre type d’inscription. Si vous suivez un cours en mode auditeur libre, vous pourrez voir la plupart des contenus de cours gratuitement. Pour accéder aux devoirs notés et obtenir un certificat, vous devrez acheter une expérience de certificat, pendant ou après avoir assister au cours en tant qu’auditeur libre. Si vous ne visualisez pas l’option auditeur libre :
Il est possible que le cours ne propose pas d’option auditeur libre. Vous pouvez en revanche accéder à un essai gratuit ou faire une demande d'aide financière.
Le cours propose peut-être « Cours complet, aucun certificat » à la place. Cette option vous permet de voir tous les contenus de cours, de soumettre les évaluations requises et d'obtenir une note finale. Cependant, vous ne pourrez pas acheter une expérience de certificat.
À quoi ai-je droit si je m'abonne à cette Spécialisation ?
Lorsque vous vous inscrivez au cours, vous bénéficiez d'un accès à tous les cours de la Spécialisation, et vous obtenez un Certificat lorsque vous avez réussi. Votre Certificat électronique est alors ajouté à votre page Accomplissements. À partir de cette page, vous pouvez imprimer votre Certificat ou l'ajouter à votre profil LinkedIn. Si vous souhaitez seulement lire et visualiser le contenu du cours, vous pouvez accéder gratuitement au cours en tant qu'auditeur libre.
Une aide financière est-elle possible ?
Oui. Dans certains programmes d’apprentissage, vous pouvez demander une aide financière ou une bourse d’études si vous ne pouvez pas payer les frais d’inscription. Si une aide financière ou une bourse d’études est disponible pour le programme d’apprentissage choisi, vous trouverez un lien pour faire une demande sur la page de description.
I have not complete the first coursera specialization on "Spacecraft Dynamics and Control". Can I jump right into this advanced version?
No, that is not recommended. This course assumes you know the content of the earlier courses and only provides a review of prerequisite material, not an in depth discussion.

D'autres questions ? Visitez le Centre d'Aide pour les Étudiants.

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Attitude Control with Momentum Exchange Devices

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Revisiting Basics of Spacecraft Kinematics

Revisiting Basics of Spacecraft Kinetics

Revisiting the Basics of Nonlinear Spacecraft Control

VSCMG Dynamics

Momentum Based 3-Axis Attitude Control

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