本书译自意大利泰雷兹阿莱尼亚宇航公司Leonardo Mazzini先生的Flexible Spacecraft Dynamics,Control and Guidance一书,主要介绍挠性卫星运动学、挠性卫星动力学、姿轨控系统功能、最优控制理论、姿态控制方法、轨道动力学和制导、航天器推进、敏感器与执行器技术等,重点分析和解决挠性航天器姿态轨道控制系统的基础理论和工程设计问题。本书可作为航天领域工程
设计人员的参考用书,也可作为航天专业高年级本科生、研究生的教材。
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第1章 介绍11.1 雷达地球观测1
1.2 光学地球观测2
1.3 通信卫星3
1.4 导航卫星5
1.5 科学卫星5
1.6 微小卫星6
1.7 本书内容7
参考文献8
第2章 挠性卫星运动学92.1 前言9
2.2 空间参考坐标系和时间系统92.2.1 J2000地心惯性坐标系10
2.2.2 轨道参考坐标系(ORF)10
2.2.3 ECI到ORF的坐标系变换12
2.2.4 体轴12
2.2.5 时间系统13
2.3 刚体运动学132.3.1 四元数16
2.3.2 欧拉角19
2.4 挠性体运动学22
参考文献24
第3章 挠性卫星动力学253.1 引言25
3.2 拉格朗日方程26
3.4 拉格朗日方程的隐式形式293.4.1 平动动力学方程31
3.4.2 旋转动力学方程31
3.4.3 挠性动力学方程33
3.4.4 广义的拉格朗日力33
3.5 拉格朗日方程应用34
3.6 自由挠性体第一积分项36
3.7 动量管理系统383.7.1 动量管理系统第一积分项40
3.7.2 多体方法41
3.7.3 反作用飞轮44
3.7.4 控制力矩陀螺45
3.8 多体系统46
3.9 质心问题47
3.10 重力场中的动力学493.10.1 姿态和轨道动力学解耦51
3.10.2 中心重力场的一阶积分52
3.11 线性化动力学54
3.12 航天器线性模型593.12.1 线性模型的性质61
3.12.2 典型卫星挠性模式64
参考文献65
第4章 姿轨控系统(AOCS)功能674.1 引言67
4.2 LEO和GEO典型任务介绍681.发射阶段69
2.转移阶段69
3.部署阶段70
4.任务阶段70
5.离轨阶段70
4.3 控制模式构架704.3.1 模式管理功能72
4.3.2 预处理功能73
4.3.3 后处理功能74
4.3.4 轨道前处理功能74
4.3.5 姿态确定功能76
4.4 AOCS模式算法834.4.1 SAM-EM84
4.4.2 安全保持模式99
4.4.3 正常指向模式(NPM)108
4.4.4 轨道控制模式(OCM)125
参考文献129
第5章 最优控制理论1315.1 介绍131
5.2 分离原则132
5.3 估计理论135
5.4 最优控制1375.4.1 最大化原则140
5.4.2 开环-闭环141
5.4.3 线性二次型调节器142
5.5 最优鲁棒线性设计1435.5.1 可控性和可观测性144
5.5.2 H∞范数148
5.5.3 小增益定理和鲁棒性150
5.5.4 H∞最优控制151
5.5.5 具有加速敏感度的H∞设计156
参考文献159
第6章 姿态控制方法1626.1 引言1626.1.1 格罗斯曼-哈特曼定理164
6.1.2 非线性系统:Lyapunov-La Salle定理164
6.2 具有挠性附件的卫星姿态控制1656.2.1 动力学方程165
6.2.2 轨道方程167
6.2.3 质量/几何特性计算168
6.2.4 非线性系统的稳定性:Lyapunov-La Salle定理的应用173
6.2.5 线性化方程和LQR控制应用177
6.3 挠性模态的鲁棒控制182
参考文献187
第7章 轨道动力学和制导1897.1 引言189
7.2 开普勒问题190
7.3 经典轨道要素1917.3.1 希尔经典变量下的开普勒运动192
7.4 卫星轨道机动193
7.5 轨道保持1977.5.1 轨道保持机动198
7.6 轨道摄动2007.6.1 地球重力势201
7.6.2 大气阻力202
7.6.3 日、月引力203
7.6.4 太阳辐射光压204
7.7 无量纲希尔坐标的轨道转移205
7.8 最优轨道转移:无限推力2087.8.1 引言208
7.8.2 代价作为自变量209
7.8.3 无限推力时的最大化准则210
7.8.4 脉冲解211
7.8.5 同平面转移和同焦点转移212
7.8.6 一般轨道转移216
7.9 有限推力的最优轨道转移2197.9.1 引言219
7.9.2 有限推力的最大化准则220
7.9.3 边界条件222
7.9.4 平均化方法222
7.9.5 轨道摄动225
7.9.6 使用新坐标系226
7.9.7 应用226
参考文献235
第8章 航天器推进2388.1 简介238
8.2 推进结构241
8.3 化学推进2448.3.1 一般原则244
8.3.2 液体推进剂245
8.4 电推进2478.4.1 电热推进249
8.4.2 静电推力250
8.5 最后的话260
参考文献261
第9章 敏感器与执行器技术研究2629.1 介绍262
9.2 姿态敏感器2639.2.1 陀螺仪263
9.2.2 太阳敏感器267
9.2.3 数字太阳敏感器268
9.2.4 地球敏感器270
9.2.5 星敏感器273
9.2.6 磁强计278
9.2.7 全球导航卫星系统接收机280
9.3 执行器2829.3.1 反作用轮与动量轮282
9.3.2 控制力矩陀螺287
9.3.3 磁力矩器289
参考文献291
附录A 运动学的补充293
附录B 拉格朗日方程基础297
附录C 汉密尔顿系统基础300
附录D J2摄动解305
附录E 最优轨道转移补充313
附录F 等离子物理315
内容简介0