航天器编队动力学与控制

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3.3.2J2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

　　《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。