Ce cours fait partie de la Spécialisation Spacecraft Dynamics and Control

4.8
étoiles
122 évaluations

Hanspeter Schaub

9 475 déjà inscrits

Offert par

Spécialisation Spacecraft Dynamics and ControlUniversité du Colorado à Boulder

À propos de ce cours

6 276 consultations récentes

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.
After this course, you will be able to...

*Derive from basic angular momentum formulation the rotational equations of motion and predict and determine torque-free motion equilibria and associated stabilities
* Develop equations of motion for a rigid body with multiple spinning components and derive and apply the gravity gradient torque
* Apply the static stability conditions of a dual-spinner configuration and predict changes as momentum exchange devices are introduced
* Derive equations of motion for systems in which various momentum exchange devices are present

Please note: this is an advanced course, best suited for working engineers or students with college-level knowledge in mathematics and physics.

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Cours 2 sur 4 dans le

Spécialisation Spacecraft Dynamics and Control

Niveau avancé

Approx. 21 heures pour terminer

Anglais

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Enseignant

Évaluation de l'enseignant

4,88/5 (25 évaluations)

Hanspeter Schaub

Glenn L. Murphy Chair in Engineering, Professor

Department of Aerospace Engineering Sciences

28 292 étudiants

7 cours

Offert par

Université du Colorado à Boulder

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Programme de cours : ce que vous apprendrez dans ce cours

Semaine

Semaine 1

6 heures pour terminer

Continuous Systems and Rigid Bodies

6 heures pour terminer

19 vidéos (Total 158 min)

19 vidéos

Kinetics: Course Introduction1 min

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

Semaine

Semaine 2

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

Module 2 Introduction1 min

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

Semaine

Semaine 3

2 heures pour terminer

Gravity Gradients

2 heures pour terminer

7 vidéos (Total 77 min)

7 vidéos

Module 3 Introduction1 min

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

Semaine

Semaine 4

6 heures pour terminer

Equations of Motion with Momentum Exchange Devices

6 heures pour terminer

7 vidéos (Total 95 min)

7 vidéos

Module 4 Introduction1 min

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

4.8

28 avis

5 stars
84,42 %
4 stars
13,93 %
3 stars
1,63 %

Meilleurs avis pour KINETICS: STUDYING SPACECRAFT MOTION

par MK28 août 2020

great lectures highly recommended for space enthusiasts

par NB25 févr. 2019

excellent course content with knowledgeable professor. Challenging to learn and focused on both analytical theory and practical example.

par RP24 août 2021

Good course. Buying the book by Prof. Schaub will help you a lot in succeeding in this course.

par OM30 avr. 2021

Great course, interesting and well taught.

For future updates to the course my suggestion is to give a computational example regarding the material covered in week 4

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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

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.

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Kinetics: Studying Spacecraft Motion

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