书籍详情
航天器编队动力学与控制
作者：曹喜滨，张锦绣，王峰 著
出版社：国防工业出版社
出版时间：2013-03-01
ISBN：9787118084702
定价：¥58.00
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内容简介
《航天器编队动力学与控制》是关于航天器编队相对运动规律、构形设计及其协同控制技术的专著。第1章介绍了航天器编队飞行的概念、发展现状及发展趋势：第2章阐述了航天器编队相对轨道与相对姿态动力学基础；第3章研究了航天器编队空间构形设计方法；第4章研究了航天器编队相对轨道确定方法；第5章研究了航天器编队构形维持与重构的控制方法；第6章研究了航天器编队相对姿态协同控制方法；第7章研究了航天器编队姿态与轨道协同控制问题；第8章研究了航天器编队地面仿真系统及仿真方法。《航天器编队动力学与控制》内容是从研究和工程实践中归纳提炼而来，实用性较强，既可作为从事航天器编队动力学与控制的工程技术人员的参考书，也可作为高等院校相关专业的高年级学生和研究生的教学参考书。
作者简介
暂缺《航天器编队动力学与控制》作者简介
目录
第1章 概论
1.1 航天器编队飞行任务的发展现状
1.1.1 对地观测编队飞行任务
1.1.2 天文观测编队飞行任务
1.1.3 编队飞行技术试验任务
1.2 航天器编队动力学与控制研究进展
1.2.1 航天器编队相对动力学建模
1.2.2 航天器编队相对构形设计
1.2.3 航天器编队相对导航方法
1.2.4 航天器编队相对控制方法
1.2.5 航天器编队地面仿真验证
1.3 本书的主要内容
参考文献
第2章 航天器编队相对动力学基础
2.1 坐标系定义
2.2 相对轨道动力学表述
2.2.1 用相对位置速度表示的相对轨道运动方程
2.2.2 用相对轨道要素表示的相对轨道运动方程
2.2.3 基于哈密顿原理的相时轨道运动方程
2.2.4 基于相对偏1心率／倾角矢量的相对运动模型
2.3 相对姿态动力学表述
2.3.1 相对姿态的描述
2.3.2 用欧拉角表示的相对姿态运动方程
2.3.3 用四元数表示的相对姿态运动方程
2.3.4 基于MRP的相对姿态运动学方程
2.4 小结
参考文献
第3章 航天器编队空间构形设计方法
3.1 基于配置相对偏心率／倾角矢量的编队构形设计
3.1.1 基于图形法的相对偏心率／倾角矢量配置
3.1.2 相对偏心率／倾角矢量的图形配置方法
3，1.3 基于相对偏心率／倾角矢量最优配置的构形优化设计
3.2 用相对轨道要素表示的空间构形设计
3.2.1 系统相对运动数学模型
3.2.2 系统构形设计一般方法
3.3 空间构形设计中环境摄动的补偿
3.3.1 测量控制误差对系统相对轨道要素的影响
3.3.2 J2和大气阻力对系统相对轨道要素的影响
3.3.3 考虑系统控制误差情况下的修正周期
3.4 小结
参考文献
第4章 航天器编队相对轨道确定方法
4.1 编队构形自然漂移过程的相对轨道确定方法
4.1.1 近圆参考轨道编队的相对轨道确定
4.1.2 椭圆参考轨道编队的相对轨道确定
4.2 编队构形调整过程中的相对轨道确定方法
4.2.1 强跟踪滤波器的设计
4.2.2 相对轨道确定
4.3 针对弱观测情况的相对轨道确定方法
4.3.1 相对轨道确定的能观测条件
4.3.2 利用距离信息的相对轨道确定
4.3.3 利用角度信息的相对轨道确定
4.4 基于Schmidt-EKF联邦滤波的相对定轨方法
4.4.1 估计器构形及算法
4.4.2 联邦滤波算法
4.4.3 相对轨道确定
4.5 小结
参考文献
第5章 航天器编队构形维持及重构控制方法
5.1 基于轨道要素的构形维持控制方法
5.1.1 基于平均轨道要素偏差的构形自主修正方法
5.1.2 基于面质比调整的构形迹向漂移修正方法
5.2 基于偏心率／倾角矢量的构形维持控制方法
5.2.1 基于最优参考控制点的燃料最优构形保持
5.2.2 基于相位角旋转的构形保持燃料均衡策略
5.2.3 基于偏心率／倾角矢量的构形保持控制方法
5.3 基于连续推力的编队构形控制方法
5.3.1 基于LQR的绕飞轨道保持控制
5.3.2 基于多项式特征结构配置的高精度位置保持
5.4 基于相对偏心率／倾角矢量的编队构形重构控制方法
5.4.1 基于相对偏心率／倾角矢量的最优多脉冲相对轨道转移问题
5.4.2 单颗航天器的最优多脉冲相对轨道转移解析解及其证明
5.4.3 编队构形重构的最优多脉冲解析解
5.5 基于双脉冲的编队构形重构优化控制方法
5.5.1 椭圆轨道时绕飞轨道间的优化转移
5.5.2 近圆轨道时绕飞轨道间的优化转移
5.6 小结
参考文献
第6章 航天器编队姿态协同控制方法
6.1 相对姿态信息获取
6.1.1 发射信号航天器期望姿态
6.1.2 接收信号航天器期望姿态
6.1.3 期望姿态信息获取
6.2 相对协同控制体系结构
6.3 非线性P1D协同控制算法
6.3.1 基于1yapunov理论的一般性控制器
6.3.2 主要结果的扩展
6.4 变结构协同控制器
6.4.1 基于四元数的一般性控制器
6.4.2 主要结果的扩展
6.5 小结
参考文献
第7章 航天器编队轨道与姿态耦合控制方法
7.1 基于独立模型的相对轨道与姿态耦合控制方法
7.1.1 相对轨道与姿态耦合动力学模型
7.1.2 耦合控制器设计
7.2 相对轨道与姿态一体化耦合控制方法
7.2.1 姿态约束条件
7.2.2 相对运动的一体化控制
7.2.3 高斯伪谱离散化方法
7.3 考虑耦合动力学的航天器编队相对运动分布式控制方法
7.3.1 相对运动解耦条件
7.3.2 解耦姿态控制器设计
7.3.3 多航天器编队分布式控制
7.4 航天器编队相对运动分布式协同控制
7.4.1 分组分布式协同控制策略
7.4.2 相对姿态分布式协同控制
7.4.3 相对轨道分布式协同控制
7.4.4 相对轨道与姿态6DOF协同控制
7.5 小结
参考文献
第8章 航天器编队地面仿真验证
8.1 系统组成概述
8.2 硬件组成与接口关系
8.2.1 硬件特性及技术指标参数
8.2.2 硬件接口模型
8.3 地面仿真系统建模与分析
8.3.1 系统动力学建模
8.3.2 与空间运动相似性分析
8.4 相对姿态协同控制地面仿真验证
8.4.1 试验前的准备
8.4.2 试验流程及方案
8.5 相对位置协同控制地面仿真验证
8.5.1 试验方案
8.5.2 试验方法与流程
8.5.3 试验结果及分析
8.6 小结
参考文献
1.1 航天器编队飞行任务的发展现状
1.1.1 对地观测编队飞行任务
1.1.2 天文观测编队飞行任务
1.1.3 编队飞行技术试验任务
1.2 航天器编队动力学与控制研究进展
1.2.1 航天器编队相对动力学建模
1.2.2 航天器编队相对构形设计
1.2.3 航天器编队相对导航方法
1.2.4 航天器编队相对控制方法
1.2.5 航天器编队地面仿真验证
1.3 本书的主要内容
参考文献
第2章 航天器编队相对动力学基础
2.1 坐标系定义
2.2 相对轨道动力学表述
2.2.1 用相对位置速度表示的相对轨道运动方程
2.2.2 用相对轨道要素表示的相对轨道运动方程
2.2.3 基于哈密顿原理的相时轨道运动方程
2.2.4 基于相对偏1心率／倾角矢量的相对运动模型
2.3 相对姿态动力学表述
2.3.1 相对姿态的描述
2.3.2 用欧拉角表示的相对姿态运动方程
2.3.3 用四元数表示的相对姿态运动方程
2.3.4 基于MRP的相对姿态运动学方程
2.4 小结
参考文献
第3章 航天器编队空间构形设计方法
3.1 基于配置相对偏心率／倾角矢量的编队构形设计
3.1.1 基于图形法的相对偏心率／倾角矢量配置
3.1.2 相对偏心率／倾角矢量的图形配置方法
3，1.3 基于相对偏心率／倾角矢量最优配置的构形优化设计
3.2 用相对轨道要素表示的空间构形设计
3.2.1 系统相对运动数学模型
3.2.2 系统构形设计一般方法
3.3 空间构形设计中环境摄动的补偿
3.3.1 测量控制误差对系统相对轨道要素的影响
3.3.2 J2和大气阻力对系统相对轨道要素的影响
3.3.3 考虑系统控制误差情况下的修正周期
3.4 小结
参考文献
第4章 航天器编队相对轨道确定方法
4.1 编队构形自然漂移过程的相对轨道确定方法
4.1.1 近圆参考轨道编队的相对轨道确定
4.1.2 椭圆参考轨道编队的相对轨道确定
4.2 编队构形调整过程中的相对轨道确定方法
4.2.1 强跟踪滤波器的设计
4.2.2 相对轨道确定
4.3 针对弱观测情况的相对轨道确定方法
4.3.1 相对轨道确定的能观测条件
4.3.2 利用距离信息的相对轨道确定
4.3.3 利用角度信息的相对轨道确定
4.4 基于Schmidt-EKF联邦滤波的相对定轨方法
4.4.1 估计器构形及算法
4.4.2 联邦滤波算法
4.4.3 相对轨道确定
4.5 小结
参考文献
第5章 航天器编队构形维持及重构控制方法
5.1 基于轨道要素的构形维持控制方法
5.1.1 基于平均轨道要素偏差的构形自主修正方法
5.1.2 基于面质比调整的构形迹向漂移修正方法
5.2 基于偏心率／倾角矢量的构形维持控制方法
5.2.1 基于最优参考控制点的燃料最优构形保持
5.2.2 基于相位角旋转的构形保持燃料均衡策略
5.2.3 基于偏心率／倾角矢量的构形保持控制方法
5.3 基于连续推力的编队构形控制方法
5.3.1 基于LQR的绕飞轨道保持控制
5.3.2 基于多项式特征结构配置的高精度位置保持
5.4 基于相对偏心率／倾角矢量的编队构形重构控制方法
5.4.1 基于相对偏心率／倾角矢量的最优多脉冲相对轨道转移问题
5.4.2 单颗航天器的最优多脉冲相对轨道转移解析解及其证明
5.4.3 编队构形重构的最优多脉冲解析解
5.5 基于双脉冲的编队构形重构优化控制方法
5.5.1 椭圆轨道时绕飞轨道间的优化转移
5.5.2 近圆轨道时绕飞轨道间的优化转移
5.6 小结
参考文献
第6章 航天器编队姿态协同控制方法
6.1 相对姿态信息获取
6.1.1 发射信号航天器期望姿态
6.1.2 接收信号航天器期望姿态
6.1.3 期望姿态信息获取
6.2 相对协同控制体系结构
6.3 非线性P1D协同控制算法
6.3.1 基于1yapunov理论的一般性控制器
6.3.2 主要结果的扩展
6.4 变结构协同控制器
6.4.1 基于四元数的一般性控制器
6.4.2 主要结果的扩展
6.5 小结
参考文献
第7章 航天器编队轨道与姿态耦合控制方法
7.1 基于独立模型的相对轨道与姿态耦合控制方法
7.1.1 相对轨道与姿态耦合动力学模型
7.1.2 耦合控制器设计
7.2 相对轨道与姿态一体化耦合控制方法
7.2.1 姿态约束条件
7.2.2 相对运动的一体化控制
7.2.3 高斯伪谱离散化方法
7.3 考虑耦合动力学的航天器编队相对运动分布式控制方法
7.3.1 相对运动解耦条件
7.3.2 解耦姿态控制器设计
7.3.3 多航天器编队分布式控制
7.4 航天器编队相对运动分布式协同控制
7.4.1 分组分布式协同控制策略
7.4.2 相对姿态分布式协同控制
7.4.3 相对轨道分布式协同控制
7.4.4 相对轨道与姿态6DOF协同控制
7.5 小结
参考文献
第8章 航天器编队地面仿真验证
8.1 系统组成概述
8.2 硬件组成与接口关系
8.2.1 硬件特性及技术指标参数
8.2.2 硬件接口模型
8.3 地面仿真系统建模与分析
8.3.1 系统动力学建模
8.3.2 与空间运动相似性分析
8.4 相对姿态协同控制地面仿真验证
8.4.1 试验前的准备
8.4.2 试验流程及方案
8.5 相对位置协同控制地面仿真验证
8.5.1 试验方案
8.5.2 试验方法与流程
8.5.3 试验结果及分析
8.6 小结
参考文献
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