基本介紹
- 書名：太空飛行器編隊動力學與控制
- 作者：曹喜濱 張錦繡
- 出版日期：2013年3月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7118084700
- 外文名：The Dynamics and Control of Spacecraft Formation Flying
- 出版社：國防工業出版社
- 頁數：274頁
- 開本：16
- 品牌：國防工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《太空飛行器編隊動力學與控制》內容是從研究和工程實踐中歸納提煉而來，實用性較強，既可作為從事太空飛行器編隊動力學與控制的工程技術人員的參考書，也可作為高等院校相關專業的高年級學生和研究生的教學參考書。
圖書目錄
第1章概論
1.1太空飛行器編隊飛行任務的發展現狀
1.1.1對地觀測編隊飛行任務
1.1.2天文觀測編隊飛行任務
1.1.3編隊飛行技術試驗任務
1.2太空飛行器編隊動力學與控制研究進展
1.2.1太空飛行器編隊相對動力學建模
1.2.2太空飛行器編隊相對構形設計
1.2.3太空飛行器編隊相對導航方法
1.2.4太空飛行器編隊相對控制方法
1.2.5太空飛行器編隊地面仿真驗證
1.3本書的主要內容
參考文獻
第2章太空飛行器編隊相對動力學基礎
2.1坐標系定義
2.2相對軌道動力學表述
2.2.1用相對位置速度表示的相對軌道運動方程
2.2.2用相對軌道要素表示的相對軌道運動方程
2.2.3基於哈密頓原理的相時軌道運動方程
2.2.4基於相對偏1心率/傾角矢量的相對運動模型
2.3相對姿態動力學表述
2.3.1相對姿態的描述
2.3.2用歐拉角表示的相對姿態運動方程
2.3.3用四元數表示的相對姿態運動方程
2.3.4基於MRP的相對姿態運動學方程
2.4小結
參考文獻
第3章太空飛行器編隊空間構形設計方法
3.1基於配置相對偏心率/傾角矢量的編隊構形設計
3.1.1基於圖形法的相對偏心率/傾角矢量配置
3.1.2相對偏心率/傾角矢量的圖形配置方法
3，1.3基於相對偏心率/傾角矢量最優配置的構形最佳化設計
3.2用相對軌道要素表示的空間構形設計
3.2.1系統相對運動數學模型
3.2.2系統構形設計一般方法
3.3空間構形設計中環境攝動的補償
3.3.1測量控制誤差對系統相對軌道要素的影響
3.3.2J2和大氣阻力對系統相對軌道要素的影響
3.3.3考慮系統控制誤差情況下的修正周期
3.4小結
參考文獻
第4章太空飛行器編隊相對軌道確定方法
4.1編隊構形自然漂移過程的相對軌道確定方法
4.1.1近圓參考軌道編隊的相對軌道確定
4.1.2橢圓參考軌道編隊的相對軌道確定
4.2編隊構形調整過程中的相對軌道確定方法
4.2.1強跟蹤濾波器的設計
4.2.2相對軌道確定
4.3針對弱觀測情況的相對軌道確定方法
4.3.1相對軌道確定的能觀測條件
4.3.2利用距離信息的相對軌道確定
4.3.3利用角度信息的相對軌道確定
4.4基於Schmidt—EKF聯邦濾波的相對定軌方法
4.4.1估計器構形及算法
4.4.2聯邦濾波算法
4.4.3相對軌道確定
4.5小結
參考文獻
第5章太空飛行器編隊構形維持及重構控制方法
5.1基於軌道要素的構形維持控制方法
5.1.1基於平均軌道要素偏差的構形自主修正方法
5.1.2基於面質比調整的構形跡向漂移修正方法
5.2基於偏心率/傾角矢量的構形維持控制方法
5.2.1基於最優參考控制點的燃料最優構形保持
5.2.2基於相位角旋轉的構形保持燃料均衡策略
5.2.3基於偏心率/傾角矢量的構形保持控制方法
5.3基於連續推力的編隊構形控制方法
5.3.1基於LQR的繞飛軌道保持控制
5.3.2基於多項式特徵結構配置的高精度位置保持
5.4基於相對偏心率/傾角矢量的編隊構形重構控制方法
5.4.1基於相對偏心率/傾角矢量的最優多脈衝相對軌道轉移問題
5.4.2單顆太空飛行器的最優多脈衝相對軌道轉移解析解及其證明
5.4.3編隊構形重構的最優多脈衝解析解
5.5基於雙脈衝的編隊構形重構最佳化控制方法
5.5.1橢圓軌道時繞飛軌道間的最佳化轉移
5.5.2近圓軌道時繞飛軌道間的最佳化轉移
5.6小結
參考文獻
第6章太空飛行器編隊姿態協同控制方法
6.1相對姿態信息獲取
6.1.1發射信號太空飛行器期望姿態
6.1.2接收信號太空飛行器期望姿態
6.1.3期望姿態信息獲取
6.2相對協同控制體系結構
6.3非線性P1D協同控制算法
6.3.1基於1yapunov理論的一般性控制器
6.3.2主要結果的擴展
6.4變結構協同控制器
6.4.1基於四元數的一般性控制器
6.4.2主要結果的擴展
6.5小結
參考文獻
第7章太空飛行器編隊軌道與姿態耦合控制方法
7.1基於獨立模型的相對軌道與姿態耦合控制方法
7.1.1相對軌道與姿態耦合動力學模型
7.1.2耦合控制器設計
7.2相對軌道與姿態一體化耦合控制方法
7.2.1姿態約束條件
7.2.2相對運動的一體化控制
7.2.3高斯偽譜離散化方法
7.3考慮耦合動力學的太空飛行器編隊相對運動分散式控制方法
7.3.1相對運動解耦條件
7.3.2解耦姿態控制器設計
7.3.3多太空飛行器編隊分散式控制
7.4太空飛行器編隊相對運動分散式協同控制
7.4.1分組分散式協同控制策略
7.4.2相對姿態分散式協同控制
7.4.3相對軌道分散式協同控制
7.4.4相對軌道與姿態6DOF協同控制
7.5小結
參考文獻
第8章太空飛行器編隊地面仿真驗證
8.1系統組成概述
8.2硬體組成與接口關係
8.2.1硬體特性及技術指標參數
8.2.2硬體接口模型
8.3地面仿真系統建模與分析
8.3.1系統動力學建模
8.3.2與空間運動相似性分析
8.4相對姿態協同控制地面仿真驗證
8.4.1試驗前的準備
8.4.2試驗流程及方案
8.5相對位置協同控制地面仿真驗證
8.5.1試驗方案
8.5.2試驗方法與流程
8.5.3試驗結果及分析
8.6小結
參考文獻
1.1太空飛行器編隊飛行任務的發展現狀
1.1.1對地觀測編隊飛行任務
1.1.2天文觀測編隊飛行任務
1.1.3編隊飛行技術試驗任務
1.2太空飛行器編隊動力學與控制研究進展
1.2.1太空飛行器編隊相對動力學建模
1.2.2太空飛行器編隊相對構形設計
1.2.3太空飛行器編隊相對導航方法
1.2.4太空飛行器編隊相對控制方法
1.2.5太空飛行器編隊地面仿真驗證
1.3本書的主要內容
參考文獻
第2章太空飛行器編隊相對動力學基礎
2.1坐標系定義
2.2相對軌道動力學表述
2.2.1用相對位置速度表示的相對軌道運動方程
2.2.2用相對軌道要素表示的相對軌道運動方程
2.2.3基於哈密頓原理的相時軌道運動方程
2.2.4基於相對偏1心率/傾角矢量的相對運動模型
2.3相對姿態動力學表述
2.3.1相對姿態的描述
2.3.2用歐拉角表示的相對姿態運動方程
2.3.3用四元數表示的相對姿態運動方程
2.3.4基於MRP的相對姿態運動學方程
2.4小結
參考文獻
第3章太空飛行器編隊空間構形設計方法
3.1基於配置相對偏心率/傾角矢量的編隊構形設計
3.1.1基於圖形法的相對偏心率/傾角矢量配置
3.1.2相對偏心率/傾角矢量的圖形配置方法
3，1.3基於相對偏心率/傾角矢量最優配置的構形最佳化設計
3.2用相對軌道要素表示的空間構形設計
3.2.1系統相對運動數學模型
3.2.2系統構形設計一般方法
3.3空間構形設計中環境攝動的補償
3.3.1測量控制誤差對系統相對軌道要素的影響
3.3.2J2和大氣阻力對系統相對軌道要素的影響
3.3.3考慮系統控制誤差情況下的修正周期
3.4小結
參考文獻
第4章太空飛行器編隊相對軌道確定方法
4.1編隊構形自然漂移過程的相對軌道確定方法
4.1.1近圓參考軌道編隊的相對軌道確定
4.1.2橢圓參考軌道編隊的相對軌道確定
4.2編隊構形調整過程中的相對軌道確定方法
4.2.1強跟蹤濾波器的設計
4.2.2相對軌道確定
4.3針對弱觀測情況的相對軌道確定方法
4.3.1相對軌道確定的能觀測條件
4.3.2利用距離信息的相對軌道確定
4.3.3利用角度信息的相對軌道確定
4.4基於Schmidt—EKF聯邦濾波的相對定軌方法
4.4.1估計器構形及算法
4.4.2聯邦濾波算法
4.4.3相對軌道確定
4.5小結
參考文獻
第5章太空飛行器編隊構形維持及重構控制方法
5.1基於軌道要素的構形維持控制方法
5.1.1基於平均軌道要素偏差的構形自主修正方法
5.1.2基於面質比調整的構形跡向漂移修正方法
5.2基於偏心率/傾角矢量的構形維持控制方法
5.2.1基於最優參考控制點的燃料最優構形保持
5.2.2基於相位角旋轉的構形保持燃料均衡策略
5.2.3基於偏心率/傾角矢量的構形保持控制方法
5.3基於連續推力的編隊構形控制方法
5.3.1基於LQR的繞飛軌道保持控制
5.3.2基於多項式特徵結構配置的高精度位置保持
5.4基於相對偏心率/傾角矢量的編隊構形重構控制方法
5.4.1基於相對偏心率/傾角矢量的最優多脈衝相對軌道轉移問題
5.4.2單顆太空飛行器的最優多脈衝相對軌道轉移解析解及其證明
5.4.3編隊構形重構的最優多脈衝解析解
5.5基於雙脈衝的編隊構形重構最佳化控制方法
5.5.1橢圓軌道時繞飛軌道間的最佳化轉移
5.5.2近圓軌道時繞飛軌道間的最佳化轉移
5.6小結
參考文獻
第6章太空飛行器編隊姿態協同控制方法
6.1相對姿態信息獲取
6.1.1發射信號太空飛行器期望姿態
6.1.2接收信號太空飛行器期望姿態
6.1.3期望姿態信息獲取
6.2相對協同控制體系結構
6.3非線性P1D協同控制算法
6.3.1基於1yapunov理論的一般性控制器
6.3.2主要結果的擴展
6.4變結構協同控制器
6.4.1基於四元數的一般性控制器
6.4.2主要結果的擴展
6.5小結
參考文獻
第7章太空飛行器編隊軌道與姿態耦合控制方法
7.1基於獨立模型的相對軌道與姿態耦合控制方法
7.1.1相對軌道與姿態耦合動力學模型
7.1.2耦合控制器設計
7.2相對軌道與姿態一體化耦合控制方法
7.2.1姿態約束條件
7.2.2相對運動的一體化控制
7.2.3高斯偽譜離散化方法
7.3考慮耦合動力學的太空飛行器編隊相對運動分散式控制方法
7.3.1相對運動解耦條件
7.3.2解耦姿態控制器設計
7.3.3多太空飛行器編隊分散式控制
7.4太空飛行器編隊相對運動分散式協同控制
7.4.1分組分散式協同控制策略
7.4.2相對姿態分散式協同控制
7.4.3相對軌道分散式協同控制
7.4.4相對軌道與姿態6DOF協同控制
7.5小結
參考文獻
第8章太空飛行器編隊地面仿真驗證
8.1系統組成概述
8.2硬體組成與接口關係
8.2.1硬體特性及技術指標參數
8.2.2硬體接口模型
8.3地面仿真系統建模與分析
8.3.1系統動力學建模
8.3.2與空間運動相似性分析
8.4相對姿態協同控制地面仿真驗證
8.4.1試驗前的準備
8.4.2試驗流程及方案
8.5相對位置協同控制地面仿真驗證
8.5.1試驗方案
8.5.2試驗方法與流程
8.5.3試驗結果及分析
8.6小結
參考文獻
