MATLAB大作业格式2019下半年

安阳工学院电子信息与电气工程学院。

控制系统**》课程大作业。

题目：卫星返回地球运动轨迹

班级：12级电子信息工程二班

教师成绩由以下评分标准累计得出。

1、设计和**结果正确，分析清晰合理40

2、大作业报告重点突出、阐述清晰30

3、陈述清晰正确、有说服力，能够正确回答问题30

总分上述成绩由教师填写）

学生自评分值（该**全部由学生填写）

大作业总成绩（该**“姓名”和“学号”由学生填写，“成绩”由教师填写）

总成绩=j*60%+(j+j*(x-1/n))*40%

j为教师成绩，x为学生自评分值，n为小组人数。

卫星返回地球运动轨迹。

1. 设计任务。

设计三维卫星返回地球运动轨迹。卫星返回地球实际是一种复杂的难以观察的运动，在matlab设计上以一种生动直观的动态轨迹图形呈现，其中一个圆形的卫星和较大的圆形的地球显示在屏幕上，卫星将沿着设定好的轨迹以一定的速度返回地球。卫星的主要部分是一个紧随头部的拖拽部分，尾部则是一条包含整个函数的实线。

在整个设计中将会用到sqrt函数，用plot进行图像绘制，用holdon命令将产生的图形曲线叠加在已有的图形上，用axis命令确定三维图形的x,y,z的最大值和最小值，从而确定图形的范围，其中的comet3（）函数的功能是绘制运动轨迹，最后完成卫星返回地球运动轨迹的设计。

2. 设计方案。

卫星返回地球轨迹设计目的是最终设计一个动态三维图形，首先查资料了解卫星绕地球运动轨迹的周期，用相应的matlab语言表达，用to作为轨道周期的变量，然后确定地球与另一焦点距离，要用到sqrt函数来计算距离，用变量f表示，接着确定未经轨道与x-y平面的倾角，用变量th表示，然后确定卫星返回地球运动轨道的收缩率和x,y,z三维坐标，然后画出全程轨线，用plot函数进行图像绘制，为了更好的查看卫星与地球的相对位置关系，画出地球模型，用holdon命令将产生的图形曲线叠加在已有的图形上，用axis确定三维图形的x,y,z的最大值和最小值，从而确定图形的范围，最后画出卫星返回地球运动轨迹。设计方案思路框图如图1所示。

图1 设计方案思路框图。

3. 方案实施。

设t0是轨道的周期，假设卫星返回地球需要5个周期，则总周期t就是5*t0；f为地球与另一焦点的距离，则f=sqrt(a^2-b^2)；th未经轨道与x-y平面的倾角，则th=12.5*pi/180；e为轨道收缩率，则e=exp(-t/20)。又通过plot3画出全程轨线，通过sphere(20)画出地球。

模拟的小卫星通过此轨迹便可顺利返回地球。

a=12;b=9;

t0=2*pi;

t=5*t0;

dt=pi/100;

t=[0:dt:t]';

f=sqrt(a^2-b^2);

th=12.5*pi/180;

e=exp(-t/20);

x=e.*(a*cos(t)-f);

y=e.*(b*cos(th)*sin(t));

z=e.*(b*sin(th)*sin(t));

plot3(x,y,z,'g')

hold on,sphere(20);

axis off

title('卫星返回地球运动轨迹')

x1=-18*t0;

x2=6*t0;

y1=-12*t0;

y2=12*t0;

z1=-6*t0;

z2=6*t0;

axis([x1 x2 y1 y2 z1 z2])

axis equal

comet3(x,y,z,0.02);

hold off

运行后的卫星返回地球动态运动轨迹截图如图2所示。运动轨迹依次从（a）→（b）→（c）→（d）,卫星最终返回到地球表层。

ab)cd)

图2 卫星返回地球运动轨迹图组。

4. 结论。

通过 matlab的学习可以帮助我们理解生活中复杂的现象，更加生动形象的展现了一些动态的图形，在这次matlab设计中我们绘制了卫星返回地球的运动轨迹，实现了三维动态卫星返回地球的大概轨迹图的目的，且返回的路线符合基本理论。也让我们把学习和自然现象结合起来，不仅提高了我们的动手能力，也让我们对知识有了更深的掌握，更有利于我们的学习。

5．任务分工。

盛燕负责提出程序的大概框架和设计思路，以及程序的相应方程编辑。张爽爽负责程序的执行及纠错工作。两人共同编写matlab大作业的相应文档。

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