Este curso forma parte de Programa especializado: Advanced Spacecraft Dynamics and Control

Hanspeter Schaub

Ofrecido Por

Programa especializado: Advanced Spacecraft Dynamics and ControlUniversidad de Colorado en Boulder

Acerca de este Curso

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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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Curso 1 de 3 en

Programa especializado: Advanced Spacecraft Dynamics and Control

Nivel avanzado

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

Aprox. 45 horas para completar

Inglés (English)

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Qué aprenderás

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

Habilidades que obtendrás

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

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Programa especializado: Advanced Spacecraft Dynamics and Control

Nivel avanzado

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

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Instructor

Hanspeter Schaub

Glenn L. Murphy Chair in Engineering, Professor

Department of Aerospace Engineering Sciences

28.356 alumnos

7 cursos

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Universidad de Colorado en Boulder

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Programa - Qué aprenderás en este curso

Semana

Semana 1

4 horas para completar

Revisiting Basics of Spacecraft Kinematics

4 horas para completar

8 videos (Total 116 minutos)

8 videos

Welcome to the Course!2m

Vector Notation 17m

Angular Velocity Vector4m

Vector Differentiation13m

Direction Cosine Matrix7m

Principal Rotation Vector17m

Euler Parameters (Quaternions)23m

Modified Rodrigues Parameters (MRPs)29m

7 ejercicios de práctica

Vector Notation10m

Angular Velocity Vector 10m

Vector Differentiation30m

Direction Cosine Matrix10m

Principal Rotation Vector20m

Euler Parameters30m

Modified Rodrigues Parameters (MRPs)30m

Semana

Semana 2

4 horas para completar

Revisiting Basics of Spacecraft Kinetics

4 horas para completar

7 videos (Total 101 minutos)

7 videos

Super Particle Theorem17m

Kinetic Energy6m

Momentum of a General System4m

Rigid Body Rotational Angular Momentum10m

Inertia Matrix Properties53m

Rigid Bodies Equations of Motion3m

Rigid Body Kinetic Energy4m

7 ejercicios de práctica

Super Particle Theorem15m

Kinetic Energy10m

Momentum of a General System10m

Rigid Body Rotational Angular Momentum 15m

Inertia Matrix Properties 30m

Rigid Bodies Equations of Motion45m

Rigid Body Kinetic Energy15m

Semana

Semana 3

7 horas para completar

Revisiting the Basics of Nonlinear Spacecraft Control

7 horas para completar

11 videos (Total 158 minutos)

11 videos

Stability Definitions12m

Stability of a Linearized System14m

Definite Definitions14m

Lyapunov Functions12m

Stability Definitions of Time Dependent Systems4m

Stability Analysis of Time Dependent Systems22m

Rigid Body Detumbling16m

Rigid Body Detumbling (Part 2)13m

Lyapunov Functions for Attitude Coordinates7m

3-Axis Attitude Feedback Control27m

Asymptotic Convergence of Attitude Control11m

9 ejercicios de práctica

Stability Definitions15m

Stability of a Linearized System30m

Definite Definitions20m

Lyapunov Functions30m

Stability and Time Dependent Systems30m

Rigid Body Detumbling20m

Lyapunov Functions for Attitude Coordinates10m

3-Axis Attitude Feedback Control1h 30m

Asymptotic Convergence of Attitude Control20m

Semana

Semana 4

14 horas para completar

VSCMG Dynamics

14 horas para completar

12 videos (Total 139 minutos)

12 videos

Motivation for Studying VSCMG's18m

VSCMG Coordinate Frames14m

VSCMG Momentum Vectors15m

Time Varying Gimbal Frame Vectors15m

VSCMG Equation of Motion Development9m

VSCMG Equation of Motion Discussion16m

RW Motor Torque Equation13m

CMG Motor Torque Equation5m

Single RW or CMG Simplification8m

Spacecraft with Multiple VSCMGs2m

How to Debug VSCMG Numerical Simulations9m

Work/Energy Principle for VSCMGs8m

10 ejercicios de práctica

Motivation for Studying VSCMG's 10m

VSCMG Coordinate Frames10m

VSCMG Momentum Vectors45m

Time Varying Gimbal Frame Vectors30m

VSCMG Equations of Motion3h

RW Motor Torque Equation30m

CMG Motor Torque Equation10m

Single VSCMG Simulation4h

Spacecraft Simulation with 4 VSCMGs2h

Work/Energy Principle for VSCMGs30m

Acerca de Programa especializado: 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.).

Preguntas Frecuentes

¿Cuándo podré acceder a las lecciones y tareas?
El acceso a las clases y las asignaciones depende del tipo de inscripción que tengas. Si tomas un curso en modo de oyente, verás la mayoría de los materiales del curso en forma gratuita. Para acceder a asignaciones calificadas y obtener un certificado, deberás comprar la experiencia de Certificado, ya sea durante o después de participar como oyente. Si no ves la opción de oyente:
es posible que el curso no ofrezca la opción de participar como oyente. En cambio, puedes intentar con una Prueba gratis o postularte para recibir ayuda económica.
Es posible que el curso ofrezca la opción 'Curso completo, sin certificado'. Esta opción te permite ver todos los materiales del curso, enviar las evaluaciones requeridas y obtener una calificación final. También significa que no podrás comprar una experiencia de Certificado.
¿Qué recibiré si me suscribo a este Programa especializado?
Cuando te inscribes en un curso, obtienes acceso a todos los cursos que forman parte del Programa especializado y te darán un Certificado cuando completes el trabajo. Se añadirá tu Certificado electrónico a la página Logros. Desde allí, puedes imprimir tu Certificado o añadirlo a tu perfil de LinkedIn. Si solo quieres leer y visualizar el contenido del curso, puedes auditar el curso sin costo.
¿Hay ayuda económica disponible?
Sí. En ciertos programas de aprendizaje, puedes postularte para recibir ayuda económica o una beca en caso de no poder costear los gastos de la tarifa de inscripción. Si hay ayuda económica o becas disponibles para tu selección de programa de aprendizaje, verás un enlace para postularte en la página de descripción.
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.

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Attitude Control with Momentum Exchange Devices

Acerca de este Curso

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Habilidades que obtendrás