飛行動(dòng)力學(xué)與控制：航天器編隊(duì)飛行導(dǎo)論

第1章 緒論
1.1 航天器編隊(duì)飛行特點(diǎn)與應(yīng)用方向
1.1.1 航天器的集群化發(fā)展趨勢
1.1.2 航天器編隊(duì)飛行的特點(diǎn)
1.1.3 航天器編隊(duì)飛行的應(yīng)用方向
1.2 航天器編隊(duì)飛行的技術(shù)基礎(chǔ)與概念拓展
1.2.1 航天器編隊(duì)飛行的動(dòng)力學(xué)與控制基礎(chǔ)
1.2.2 航天器編隊(duì)飛行的概念拓展
1.3 本書內(nèi)容安排
參考文獻(xiàn)
第2章 航天器編隊(duì)飛行的動(dòng)力學(xué)方程
2.1 Clohessy-wiltshire方程
2.1.1 相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程的建立基礎(chǔ)
2.1.2 相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程的建立
2.1.3 相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程的簡化
2.1.4 C-W方程的解集分析
2.1.5 基于C-W方程的構(gòu)形設(shè)計(jì)方法
2.1.6 C-W方程的誤差分析
2.2 Lawden與Tschauner-Hempel方程
2.2.1 T-H方程的推導(dǎo)
2.2.2 Lwden的推導(dǎo)與分析
2.2.3 Lawden方程的求解
2.2.4 Lawden方程解的周期性條件
參考文獻(xiàn)
第3章 近圓軌道航天器編隊(duì)構(gòu)形設(shè)計(jì)與攝動(dòng)分析
3.1 相對運(yùn)動(dòng)與構(gòu)形設(shè)計(jì)
3.1.1 變量定義與前提條件
3.1.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立
3.1.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的一階近似
3.1.4 用軌道根數(shù)表達(dá)相對運(yùn)動(dòng)
3.1.5 近圓軌道編隊(duì)構(gòu)形的設(shè)計(jì)步驟
3.2 編隊(duì)構(gòu)形穩(wěn)定性分析
3.2.1 編隊(duì)構(gòu)形穩(wěn)定性仿真分析
3.2.2 編隊(duì)構(gòu)形破壞機(jī)理分析
3.3 三軸振動(dòng)同步的構(gòu)形設(shè)計(jì)方法
3.3.1 三軸振動(dòng)同步的條件
3.3.2 基于三軸振動(dòng)同步的編隊(duì)構(gòu)形設(shè)計(jì)步驟
3.3.3 三軸振動(dòng)同步的構(gòu)形仿真
3.4 J2攝動(dòng)作用下編隊(duì)構(gòu)形的表達(dá)
3.4.1 構(gòu)形表達(dá)式的重新推導(dǎo)
3.4.2 人攝動(dòng)作用下編隊(duì)構(gòu)形表達(dá)式
3.4.3 仿真結(jié)果分析
參考文獻(xiàn)
第4章 橢圓軌道航天器編隊(duì)的相對運(yùn)動(dòng)分析與構(gòu)形設(shè)計(jì)
4.1 橢圓軌道的相對運(yùn)動(dòng)表達(dá)與攝動(dòng)分析
4.1.1 橢圓軌道編隊(duì)相對運(yùn)動(dòng)的真近點(diǎn)角表達(dá)形式
4.1.2 橢圓軌道編隊(duì)相對運(yùn)動(dòng)的平近點(diǎn)角表達(dá)形式
4.1.3 攝動(dòng)分析以及考慮攝動(dòng)的編隊(duì)設(shè)計(jì)
4.1.4 橢圓軌道相對運(yùn)動(dòng)的仿真分析
4.2 橢圓軌道的編隊(duì)構(gòu)形設(shè)計(jì)
4.2.1 橢圓軌道相對運(yùn)動(dòng)的基本軌跡
4.2.2 橢圓軌道相對運(yùn)動(dòng)軌跡的特性分析
4.2.3 橢圓軌道相對運(yùn)動(dòng)構(gòu)形設(shè)計(jì)
4.3 橢圓軌道編隊(duì)飛行的應(yīng)用簡介
4.3.1 橢圓軌道編隊(duì)飛行試驗(yàn)計(jì)劃
4.3.2 地磁場測量的任務(wù)階段
4.3.3 橢圓軌道編隊(duì)飛行的優(yōu)勢
參考文獻(xiàn)
第5章 基于GNSS的相對運(yùn)動(dòng)測量原理
5.1 GNSS相對測量原理與應(yīng)用
5.1.1 GNSS相對測量原理
5.1.2 GNSS在衛(wèi)星相對測量中的工程應(yīng)用
5.2 相對運(yùn)動(dòng)測量中的濾波技術(shù)
5.2.1 EKF濾波
5.2.2 UKF濾波
參考文獻(xiàn)
第6章 基于多沖量的相對運(yùn)動(dòng)構(gòu)形控制方法
6.1 編隊(duì)構(gòu)形的沖量捕獲策略
6.1.1 相對運(yùn)動(dòng)與沖量的關(guān)系
6.1.2 簡單多沖量與構(gòu)形生成
6.1.3 編隊(duì)捕獲策略與仿真
6.2 構(gòu)形重構(gòu)的沖量控制策略
6.2.1 推力模式的能控性分析
6.2.2 相對運(yùn)動(dòng)構(gòu)形的多沖量控制
6.2.3 基于簡單四沖量的構(gòu)形重構(gòu)仿真
6.3 基于多沖量的構(gòu)形保持控制方法
6.3.1 長期伴飛保持控制思路
6.3.2 基于相對運(yùn)動(dòng)測量的構(gòu)形確定方法
6.3.3 基于多沖量的構(gòu)形保持控制仿真
6.4 不同發(fā)動(dòng)機(jī)推力模型的構(gòu)形控制效果分析
6.4.1 三種推力模型
6.4.2 相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣
6.4.3 基于不同推力模型的構(gòu)形控制效果
6.4.4 連續(xù)變化小推力模型的工程實(shí)現(xiàn)方法
參考文獻(xiàn)
第7章 InsAR航天器編隊(duì)的設(shè)計(jì)與控制
7.1 InSAR航天器編隊(duì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
7.1.1 主星帶伴隨編隊(duì)模式的InSAR系統(tǒng)概念
7.1.2 面向SEMs測量的主星帶伴隨編隊(duì)InSAR系統(tǒng)約束分析
7.1.3 主星帶伴隨編隊(duì)InSAR系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
7.2 InSAR航天器編隊(duì)的協(xié)同控制
7.2.l SAR衛(wèi)星的多普勒頻移與偏航導(dǎo)引補(bǔ)償
7.2.2 InSAR編隊(duì)的協(xié)同控制問題與解決思路
7.2.3 協(xié)同規(guī)劃與控制方法
7.2.4 構(gòu)形與姿態(tài)協(xié)同控制仿真
參考文獻(xiàn)
第8章 平動(dòng)點(diǎn)軌道航天器編隊(duì)飛行
8.1 DARWIN與TPF計(jì)劃
8.1.1 DARwIN計(jì)劃
8.1.2 TPF計(jì)劃
8.2 三體軌道概念簡介
8.2.1 限制性三體軌道動(dòng)力學(xué)
8.2.2 雅可比積分與力場特性
8.2.3 平動(dòng)點(diǎn)概念
8.2.4 平動(dòng)點(diǎn)附近的周期軌道
8.3 平動(dòng)點(diǎn)軌道編隊(duì)構(gòu)形的設(shè)計(jì)與控制
8.3.1 平動(dòng)點(diǎn)軌道編隊(duì)飛行的動(dòng)力學(xué)模型
8.3.2 基于Floquct模態(tài)的平動(dòng)點(diǎn)軌道編隊(duì)構(gòu)形設(shè)計(jì)
8.3.3 基于noquct模態(tài)的平動(dòng)點(diǎn)軌道編隊(duì)構(gòu)形控制
參考文獻(xiàn)
第9章 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)
9.1 繩系衛(wèi)星的研究概況
9.1.1 概念起源
9.1.2 工程實(shí)踐
9.2 非導(dǎo)電繩系衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)
9.2.1 重力梯度效應(yīng)
9.2.2 動(dòng)量交換原理
9.2.3 繩系系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模
9.3 導(dǎo)電繩系衛(wèi)星的電動(dòng)力學(xué)
9.3.1 電動(dòng)作用原理
9.3.2 電子發(fā)射與電流采集技術(shù)
9.4 面向應(yīng)用的繩系系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.4.1 系統(tǒng)概念與發(fā)展
9.4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
9.4.3 系統(tǒng)的空間操作
9.5 光子繩系編隊(duì)飛行的概念
9.5.1 光子繩系編隊(duì)的原理
9.5.2 光子繩系編隊(duì)的結(jié)構(gòu)與組成
9.5.3 光子推進(jìn)和繩系編隊(duì)的應(yīng)用設(shè)想
參考文獻(xiàn)
第10章 電磁力編隊(duì)飛行
10.1 電磁力編隊(duì)飛行的基本原理
10.1.1 電磁力編隊(duì)飛行的基本概念與優(yōu)勢
10.1.2 電磁力編隊(duì)飛行的未來應(yīng)用設(shè)想
10.2 電磁力編隊(duì)飛行的動(dòng)力學(xué)建模
10.2.1 電磁力／力矩
10.2.2 環(huán)路電流的磁場
10.2.3 電磁力編隊(duì)飛行的數(shù)學(xué)建模
10.3 電磁力編隊(duì)的關(guān)鍵技術(shù)問題
10.3.1 高溫超導(dǎo)技術(shù)
10.3.2 電磁系統(tǒng)總體與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)
10.3.3 電磁力／力矩計(jì)算與測量技術(shù)
10.3.4 非線性控制技術(shù)
參考文獻(xiàn)
第11章 庫侖力編隊(duì)飛行
11.1 庫侖力編隊(duì)的基本原理
11.1.1 航天器的空間充電現(xiàn)象
11.1.2 庫侖力形成的物理機(jī)理
11.1.3 Debyc效應(yīng)與靜電力的計(jì)算
11.2 庫侖力編隊(duì)的動(dòng)力學(xué)建模與虛擬結(jié)構(gòu)
11.2.1 庫侖力編隊(duì)的Hill方程
11.2.2 庫侖編隊(duì)靜態(tài)穩(wěn)定構(gòu)形
11.2.3 庫侖力的虛擬空間結(jié)構(gòu)
11.3 庫侖力編隊(duì)的新進(jìn)展
11.3.1 平動(dòng)點(diǎn)庫侖力編隊(duì)
11.3.2 庫侖繩系編隊(duì)
參考文獻(xiàn)
第12章 洛倫茲力編隊(duì)飛行
12.1 洛倫茲力航天器的基本概念
12.1.1 帶電物體在磁場中受到的洛倫茲力
12.1.2 洛倫茲力航天器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)想
12.1.3 洛倫茲力在兩類典型地心軌道上的應(yīng)用
12.1.4 簡單構(gòu)形重構(gòu)仿真分析
12.2 洛倫茲力航天器編隊(duì)的動(dòng)力學(xué)方程與分析
12.2.1 考慮洛倫茲力的相對運(yùn)動(dòng)方程
12.2.2 圓參考軌道線性方程的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性分析
12.2.3 基于線性方程的可控性分析
12.3 庫侖力-洛倫茲力航天器編隊(duì)飛行介紹
12.3.1 洛倫茲力與庫侖力的比較分析
12.3.2 庫侖力-洛倫茲力航天器編隊(duì)概念
12.4 洛倫茲力的擴(kuò)展應(yīng)用
12.4.1 洛倫茲力作用下的拉格朗日行星運(yùn)動(dòng)方程
12.4.2 利用洛倫茲力增強(qiáng)引力輔助變軌技術(shù)
參考文獻(xiàn)