As they tumble through space, objects like spacecraft move in dynamical ways. Understanding and predicting the equations that represent that motion is critical to the safety and efficacy of spacecraft mission development. Kinetics: Modeling the Motions of Spacecraft trains your skills in topics like rigid body angular momentum and kinetic energy expression shown in a coordinate frame agnostic manner, single and dual rigid body systems tumbling without the forces of external torque, how differential gravity across a rigid body is approximated to the first order to study disturbances in both the attitude and orbital motion, and how these systems change when general momentum exchange devices are introduced.
Ce cours fait partie de la Spécialisation Spacecraft Dynamics and Control
Offert par
Spécialisation Spacecraft Dynamics and ControlUniversité du Colorado à BoulderÀ propos de ce cours
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Résultats de carrière des étudiants
50%
ont commencé une nouvelle carrière après avoir terminé ce cours
50%
ont bénéficié d'un avantage concret dans leur carrières grâce à ce cours
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Cours 2 sur 4 dans le
Dates limites flexibles
Réinitialisez les dates limites selon votre disponibilité.
Niveau avancé
Approx. 21 heures pour terminer
Anglais
Sous-titres : Anglais
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Université du Colorado à Boulder
CU-Boulder is a dynamic community of scholars and learners on one of the most spectacular college campuses in the country. As one of 34 U.S. public institutions in the prestigious Association of American Universities (AAU), we have a proud tradition of academic excellence, with five Nobel laureates and more than 50 members of prestigious academic academies.
Programme du cours : ce que vous apprendrez dans ce cours
6 heures pour terminer
Continuous Systems and Rigid Bodies
The dynamical equations of motion are developed using classical Eulerian and Newtonian mechanics. Emphasis is placed on rigid body angular momentum and kinetic energy expression that are shown in a coordinate frame agnostic manner. The development begins with deformable shapes (continuous systems) which are then frozen into rigid objects, and the associated equations are thus simplified.
6 heures pour terminer
19 vidéos (Total 158 min)
19 vidéos
Module 1 Introduction53s
Overview of Kinetics2 min
1: Continuous System Super Particle Theorem13 min
2: Continuous System Kinetic Energy9 min
3: Continuous System Linear Momentum2 min
4: Continuous System Angular Momentum7 min
Optional Review: Continuous Momentum and Energy Properties19 min
5: Rigid Body Angular Momentum6 min
6: Rigid Body Inertia Tensor3 min
6.1: Rigid Body Inertia about Alternate Points3 min
6.2: Rigid Body Inertia about Alternate Body Axes6 min
7: Rigid Body Kinetic Energy6 min
8: Rigid Body Equations of Motion13 min
8.1: Integrating Rigid Body Equations of Motion1 min
8.2 Example: Slender Rod Falling19 min
(Tips for Solving Spring Particle Systems)5 min
Optional Review: Rigid Body Properties14 min
Optional Review: Rigid Body Equations of Motion19 min
9 exercices pour s'entraîner
Concept Check 1 - Super Particle Theorem30 min
Concept Check 2 - Kinetic Energy40 min
Concept Check 3 - Linear Momentum5 min
Concept Check 4 - Angular Momentum5 min
Concept Check 5 - Rigid Body Angular Momentum10 min
Concept Check 6 - Parallel Axis Theorem6 min
Concept Check 6.1 - Coordinate Transformation30 min
Concept Check 7 - Kinetic Energy8 min
Concept Check 8 - Equations of Motion40 min
7 heures pour terminer
Torque Free Motion
The motion of a single or dual rigid body system is explored when no external torques are acting on it. Large scale tumbling motions are studied through polhode plots, while analytical rate solutions are explored for axi-symmetric and general spacecraft shapes. Finally, the dual-spinner dynamical system illustrates how the associated gyroscopics can be exploited to stabilize any principal axis spin.
7 heures pour terminer
17 vidéos (Total 166 min)
17 vidéos
1: Torque Free Motion Polhode Plots33 min
1.1 Example: Special Polhode Plots3 min
2: Torque Free Motion Axisymmetric Solution5 min
3: Torque Free Motion General Inertia Case14 min
4: Torque Free Motion Integrals of Motion6 min
5: Torque Free Motion Phase Space Plots9 min
5 Example: Phase Space Plots for Varying Energy Levels4 min
6: Torque Free Motion Attitude Precession11 min
6 Example: Phase Space Plot of Duffing Equation4 min
Optional Review: Torque Free Motion10 min
7: Dual Spinner Equations of Motion11 min
8: Dual Spinner Spin Equilibria7 min
9: Dual Spinner Linear Stability11 min
9 Example: Dual Spinner Stability10 min
9.1: Spin Up Considerations13 min
Optional Review: Dual Spinner EOM and Equilibria7 min
9 exercices pour s'entraîner
Concept Check 1 - Rigid Body Polhode Plots30 min
Concept Check 2 - Torque Free Motion with Axisymmetric Body30 min
Concept Check 3 - Torque Free Motion General Inertia1h 10min
Concept Check 4 - Torque Free Motion Integrals of Motion30 min
Concept Check 5 - Torque Free Motion Phase Space Plots30 min
Concept Check 6 - Torque Free Motion Precession15 min
Concept Check 7 - Dual Spinner Equations of Motion15 min
Concept Check 8 - Dual Spinner Equilibria30 min
Concept Check 9 - Dual Spinner Linear Stability25 min
2 heures pour terminer
Gravity Gradients
The differential gravity across a rigid body is approximated to the first order to study how it disturbs both the attitude and orbital motion. The gravity gradient relative equilibria conditions are derived, whose stability is analyzed through linearization.
2 heures pour terminer
7 vidéos (Total 77 min)
7 vidéos
1: Gravity Gradient Torque Development19 min
1.1: Gravity Gradient Torque in Body Frame7 min
1.2: Gravity Gradient Net Spacecraft Force9 min
2: Gravity Gradient Relative Equilibria Orientations10 min
3: Gravity Gradient Linear Stability about Equilibria22 min
Extra Example: Gravity Gradient Polar Pear Mission5 min
3 exercices pour s'entraîner
Concept Check 1 - Gravity Gradient Derivation15 min
Concept Check 2 - Gravity Gradient Equilibria6 min
Concept Check 3 - Gravity Gradient Linear Stability30 min
6 heures pour terminer
Equations of Motion with Momentum Exchange Devices
The equations of motion of a rigid body are developed with general momentum exchange devices included. The development begins with looking at variable speed control moment gyros (VSCMG), which are then specialized to classical single-gimbal control moment devices (CMGs) and reaction wheels (RW).
6 heures pour terminer
7 vidéos (Total 95 min)
7 vidéos
1: Introduction to Momentum Exchange Devices2 min
1.2: Overview of Momentum Control Devices16 min
2: VSCMG Equations of Motion Development41 min
3: VSCMG Motor Torque Equations8 min
4: VSCMG EOM Variations9 min
Optional Review of Momentum Exchange Devices15 min
4 exercices pour s'entraîner
Concept Check 1 - Overview of Momentum Exchange Devices30 min
Concept Check 2 - VSCMG Equations of Motion1 h
Concept Check 3 - VSCMG Motor Torque Equations30 min
Concept Check 4 - VSCMG EOM Variations30 min
Avis
Meilleurs avis pour KINETICS: STUDYING SPACECRAFT MOTION
par RS16 août 2020
Great teacher, great course. I recommend studying with the book since it's not an easy topic. The first course was a bit better since there were more programming exercises to train.
par JP22 sept. 2020
A good course to understand concept and practical evaluation process to useit on field.
par H20 juil. 2020
It's hard, but you learn a lot. Mr Schaub is great teacher.
par MK28 août 2020
great lectures highly recommended for space enthusiasts
À propos du Spécialisation Spacecraft Dynamics and Control
Spacecraft Dynamics and Control covers three core topic areas: the description of the motion and rates of motion of rigid bodies (Kinematics), developing the equations of motion that prediction the movement of rigid bodies taking into account mass, torque, and inertia (Kinetics), and finally non-linear controls to program specific orientations and achieve precise aiming goals in three-dimensional space (Control). The specialization invites learners to develop competency in these three areas through targeted content delivery, continuous concept reinforcement, and project applications.
Foire Aux Questions
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- 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 ?
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