Différencier un vecteur vu par un autre système de rotation et dériver des vecteurs de vitesse et d'accélération dépendant du système de rotation
Appliquer le théorème de transport pour résoudre les problèmes de particules cinématiques et passer d'un ensemble de descriptions d'attitude à un autre
Ajouter et soustraire des descriptions d'attitudes relatives et intégrer ces descriptions numériquement pour prédire les orientations dans le temps
Dériver les propriétés fondamentales des coordonnées d'attitude des corps rigides et déterminer l'attitude à partir d'une série de mesures de cap
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Il y a 4 modules dans ce cours
Le mouvement des corps dans l'espace (comme les engins spatiaux, les satellites et les stations spatiales) doit être prédit et contrôlé avec précision afin de garantir la sécurité et l'efficacité. La cinématique est un domaine qui développe des descriptions et des prédictions du mouvement de ces corps dans l'espace 3D. Ce cours de cinématique couvre quatre domaines principaux : une introduction à la cinématique des particules, une plongée profonde dans la cinématique des corps rigides en deux parties (en commençant par les descriptions classiques du mouvement à l'aide de la matrice cosinus directionnelle et des angles d'Euler, et en concluant par un examen des descripteurs modernes tels que les quaternions et les paramètres de Rodrigues classiques et modifiés). Le cours se termine par un examen de la détermination statique de l'attitude, en utilisant des algorithmes modernes pour prédire et exécuter les orientations relatives des corps dans l'espace. Après ce cours, vous serez en mesure de...
* Différencier un vecteur vu par un autre cadre tournant et dériver des vecteurs de vitesse et d'accélération dépendant du cadre * Appliquer le théorème de transport pour résoudre des problèmes cinématiques de particules et passer d'un ensemble de descriptions d'attitude à un autre * Ajouter et soustraire des descriptions d'attitude relative et intégrer ces descriptions numériquement pour prédire les orientations dans le temps * Dériver les propriétés fondamentales des coordonnées d'attitude des corps rigides et déterminer l'attitude à partir d'une série de mesures de cap Le matériel couvert est tiré du livre "Analytical Mechanics of Space Systems" disponible sur https://arc.aiaa.org/doi/book/10.2514/4.105210.
Ce module couvre la cinématique des particules. L'accent est mis sur une notation vectorielle indépendante du cadre. La position, la vitesse et l'accélération des particules sont calculées à l'aide de cadres rotatifs en utilisant le théorème de transport.
Inclus
13 vidéos1 lecture3 devoirs
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13 vidéos•Total 154 minutes
Présentation du professeur•7 minutes
Introduction au cours de cinématique•2 minutes
Module 1 : Cinématique des particules Introduction•1 minute
1 : Cinématique des particules•13 minutes
Examen facultatif : Vecteurs, vitesses angulaires, cadres de coordonnées•17 minutes
2 : Vecteur de vitesse angulaire•9 minutes
3 : Différenciation vectorielle•25 minutes
3.1 : Exemples de différentiation vectorielle•26 minutes
3.2 : Exemple de cinématique des particules planes avec le théorème de transport•17 minutes
3.3 : Exemple de cinématique des particules en 3D avec le théorème de transport•15 minutes
Révision facultative : Vitesses angulaires, cadres de coordonnées et différentiation vectorielle•19 minutes
Examen facultatif : Dérivée de la vitesse angulaire•2 minutes
Examen facultatif : Dérivées temporelles des vecteurs, représentations matricielles des vecteurs•2 minutes
1 lecture•Total 1 minute
Mises à jour des cours et soutien à l'accessibilité•1 minute
3 devoirs•Total 125 minutes
Contrôle de concept 1 - Cinématique des particules et cadres vectoriels•30 minutes
Concept Check 3 - Différenciation vectorielle et théorème de transport•65 minutes
Cinématique des corps rigides I
Module 2•9 heures à terminer
Détails du module
Ce module donne un aperçu des descriptions d'orientation des corps rigides. Le cap 3D est ici décrit à l'aide de la matrice des cosinus directionnels (DCM) ou des ensembles d'angles d'Euler. Pour chaque ensemble, les additions et soustractions fondamentales d'attitude sont discutées, ainsi que l'équation cinématique différentielle qui relie les taux de coordonnées au vecteur de vitesse angulaire du corps.
Inclus
18 vidéos1 lecture10 devoirs
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18 vidéos•Total 210 minutes
Module deux : Cinématique des corps rigides Partie 1 Introduction•1 minute
1 : Introduction à la cinématique des corps rigides•19 minutes
Ce module couvre les jeux de coordonnées d'attitude modernes, y compris les paramètres d'Euler (quaternions), les paramètres de rotation principaux, les paramètres de Rodrigues classiques, les paramètres de Rodrigues modifiés, ainsi que les paramètres d'orientation stéréographique. Pour chaque ensemble, les concepts d'addition et de soustraction d'attitude sont développés, ainsi que les correspondances avec d'autres ensembles de coordonnées.
Inclus
29 vidéos18 devoirs
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29 vidéos•Total 251 minutes
Module trois : Cinématique des corps rigides Partie 2 Introduction•1 minute
1 : Définition des paramètres de la rotation principale•10 minutes
2 : Relation entre le PRV et le DCM•18 minutes
3 : Propriétés du PRV•6 minutes
Examen facultatif : Paramètres de rotation principale•7 minutes
4 : Définition du paramètre d'Euler (quaternion)•21 minutes
5 : Mise en correspondance des PRV et des PE•2 minutes
6 : Relations entre le PE et le DCM•16 minutes
7 : Addition des paramètres d'Euler•10 minutes
8 : Equations cinématiques différentielles du PE•6 minutes
Examen facultatif : Paramètres d'Euler et quaternions•17 minutes
9 : Définitions des paramètres classiques de Rodrigues•8 minutes
10 : Projection stéréographique CRP•9 minutes
11 : Relation entre la CRP et le DCM•9 minutes
12 : Addition et soustraction du CRP•1 minute
13 : Equations cinématiques différentielles de la CRP•1 minute
14 : Les CRP par la transformation de Cayley•9 minutes
Examen facultatif : Propriétés du CRP•7 minutes
15 : Définitions des paramètres modifiés de Rodrigues•9 minutes
16 : Projection stéréographique MRP•6 minutes
17 : Propriété du jeu d'ombres du MRP•8 minutes
18 : Relation entre le MRP et le DCM•4 minutes
19 : Addition et soustraction de PRM•5 minutes
20 : Équation cinématique différentielle de la PRM•14 minutes
21 : Forme MRP de la transformation de Cayley•8 minutes
Examen facultatif : Définitions de la PRM•8 minutes
Examen facultatif : Propriétés des MRP•8 minutes
22 : Définitions des paramètres d'orientation stéréographique•6 minutes
Examen facultatif : SOPs•15 minutes
18 devoirs•Total 367 minutes
Concept Quiz 22 - SOPs•30 minutes
Concept Check 1 - Définitions de la rotation principale•30 minutes
Concept Check 2 - Paramètre de rotation principale en relation avec le DCM•30 minutes
Vérification du concept 3 - Addition de la rotation principale•12 minutes
Concept Check 4 - Définitions des paramètres d'Euler•15 minutes
Concept Check 5, 6 - Relation entre les paramètres d'Euler et le DCM•15 minutes
Contrôle de concept 7 - Addition des paramètres d'Euler•10 minutes
Concept Check 13 - Equations cinématiques différentielles de la CRP•20 minutes
Concept Check 15 - Définitions des PRM•30 minutes
Contrôle de concept 16 - Projection stéréographique MRP•5 minutes
Contrôle de concept 17 - Jeu d'ombres MRP•30 minutes
Concept Check 18 - Relation entre le MRP et le DCM•8 minutes
Concept Check 19 - Addition et soustraction MRP•10 minutes
Concept Check 20 - Equation cinématique différentielle des MRP•30 minutes
Détermination de l'attitude statique
Module 4•5 heures à terminer
Détails du module
Ce module explique comment prendre un ensemble d'observations instantanées (cap du soleil, direction du champ magnétique, direction des étoiles, etc.) et calculer une mesure d'attitude 3D correspondante. Les méthodes de détermination de l'attitude couvertes comprennent la méthode TRIAD, la méthode q de Devenport, QUEST ainsi que OLAE. Les avantages et les difficultés de calcul sont examinés pour chaque algorithme.
Inclus
13 vidéos5 devoirs1 évaluation par les pairs
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13 vidéos•Total 120 minutes
Module quatre : Détermination de l'attitude statique Introduction•1 minute
1 : Détermination de l'attitude Énoncé du problème•18 minutes
2 : Définition de la méthode TRIAD•12 minutes
2.1 : Exemple numérique de la méthode TRIAD•9 minutes
3 : Définition du problème de Wahba•12 minutes
4 : Méthode q de Devenport•17 minutes
4.1 : Exemple de la méthode q de Devenport•8 minutes
Examen facultatif : Détermination de l'attitude•14 minutes
Examen facultatif : Algorithmes d'estimation de l'attitude•10 minutes
5 devoirs•Total 82 minutes
Contrôle de concept 1 - Détermination de l'attitude•30 minutes
Contrôle de concept 2 - Méthode TRIAD•10 minutes
Concept Check 3, 4 - Méthode q de Devenport•15 minutes
Concept Check 5 - Méthode QUEST•15 minutes
Contrôle de concept 6 - Méthode OLAE•12 minutes
1 évaluation par les pairs•Total 120 minutes
Kinematics Final Assignment•120 minutes
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Avis des étudiants
4.9
341 avis
5 stars
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4 stars
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2 stars
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S
SM
5·
Révisé le 18 oct. 2017
Brilliant classes! Absolutely brilliant, enjoyed every bit of it. All you need is that you should love Physics and Maths to attend these classes. If you do, it is an enriching experience for you.
D
DM
5·
Révisé le 9 nov. 2021
Great professor, and the content is interesting. The assignments where you had to write your own code to determine the spacecraft attitudes were very useful for applying what you had learnt.
D
DA
5·
Révisé le 14 juin 2020
one of the best course i have learn from online which enhance my knowledge and skill in particular field.
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