小推力轨道机动动力学与控制
出版时间：2013年版
内容简介
《小推力轨道机动动力学与控制》是国内第一部系统讨论小推力轨道机动问题的专著，主要以配备电推进系统的航天器为研究对象，系统阐述小推力机动轨道设计与控制的理论和方法。主要内容包括小推力转移轨道的解析解、小推力转移轨道设计的间接法与直接法、地球同步轨道卫星轨道保持、无阻力卫星轨道保持、地月平动点轨道保持、编队飞行的构型保持、人工特殊相对轨道设计和人工特殊绝对轨道设计等。《小推力轨道机动动力学与控制》理论与应用紧密结合，内容丰富翔实，可作为高等院校飞行器设计及相关专业研究生的教材，也可供从事航天器总体设计、轨道力学专业的研究人员及工程设计人员参考使用。
目录
第1章 绪论
1.1 轨道机动与小推力技术
1.2 电推进技术的发展现状
1.2.1 电推进技术概况
1.2.2 三类主要的电推力器
1.2.3 电推进技术的应用
1.3 相关技术的国内外研究进展
1.3.1 小推力轨道转移技术
1.3.2 小推力轨道保持技术
1.3.3 人工特殊轨道实现技术
参考文献
第2章 小推力轨道机动基础理论
2.1 引言
2.2 电推进的基本原理
2.2.1 常推力电推力器的最优比冲
2.2.2 等加速度飞行时的最优质量比
2.3 径向常推力加速度的飞行轨道
2.4 切向常推力的飞行轨道
2.4.1 数值方法求解
2.4.2 近似方法求解
2.5 非共面圆轨道间的小推力转移轨道
2.5.1 轨道机动的摄动运动方程
2.5.2 问题的最优控制解
2.5.3 全电推进地球静止轨道卫星发射问题
参考文献
第3章 小推力转移轨道设计间接优化方法
3.1 引言
3.2 春分点轨道根数
3.2.1 春分点根数的定义
3.2.2 春分点根数与位置、速度的转换关系
3.3 春分点根数变分方程
3.3.1 变分方程的建立
3.3.2 位置关于春分点根数的偏导数
3.3.3 春分点根数关于速度的偏导数
3.4 最短时间转移轨道设计
3.4.1 最优控制问题描述
3.4.2 两点边值问题求解
3.5 算例仿真与分析
3.5.1 LEO-GEO转移算例
3.5.2 地球一火星转移算例
参考文献
第4章 小推力机动轨道设计直接优化方法
4.1 引言
4.2 伪谱法
4.2.1 Gauss伪谱法
4.2.2 其他伪谱法及对比
4.2.3 伪谱法初值的快速生成
4.3 运动合成法
4.3.1 基本思路
4.3.2 转移轨道的描述方式
4.3.3 小推力加速度的描述方式
4.3.4 非线性规划问题描述
4.4 算例仿真与分析
4.4.1 Gauss伪谱法仿真算例
4.4.2 运动合成法仿真算例
参考文献
第5章 地球静止轨道卫星位置保持方法
5.1 引言
5.2 GEO卫星摄动运动分析
5.2.1 摄动运动方程
5.2.2 地球非球形摄动
5.2.3 日月引力摄动
5.2.4 太阳光压摄动
5.3 南北方向位置保持方法
5.3.1 南北位置保持策略
5.3.2 相平面控制方法
5.3.3 仿真分析
5.4 东西方向位置保持策略
参考文献
第6章 无阻力卫星的轨道保持方法
6.1 引言
6.2 无阻力卫星的系统构成
6.2.1 无阻力卫星的控制系统
6.2.2 无阻力卫星的硬件系统
6.3 基于PID控制方法的位移控制模式
6.3.1 卫星运动方程
6.3.2 控制律设计
6.3.3 仿真分析
6.4 基于LQG控制方法的混合控制模式
6.4.1 线性化状态方程
6.4.2 控制律设计
6.4.3 仿真分析
参考文献
第7章 地月平动点轨道保持控制方法
7.1 引言
7.2 基本动力学模型与仿真约束
7.2.1 基本动力学模型
7.2.2 标称轨道
7.2.3 仿真约束和误差分布
7.3 平动点轨道保持的LQR方法
7.3.1 LQR保持控制算法
7.3.2 I，QR保持控制仿真
7.4 平动点轨道保持的靶点法
7.4.1 靶点保持控制算法
7.4.2 靶点法保持控制仿真
7.5 平动点轨道保持的滑模控制方法
7.5.1 滑模保持控制算法
7.5.2 滑模保持控制仿真
参考文献
第8章 航天器编队飞行构型控制方法
8.1 引言
8.2 编队飞行的运动描述方法
8.2.1 动力学描述方法
8.2.2 运动学描述方法
8.3 编队飞行构型建立控制方法
8.3.1 相对轨道根数反馈控制律设计
8.3.2 发动机开关机控制
8.3.3 仿真分析
8.4 编队飞行构型保持控制方法
8.4.1 相对轨道根数反馈控制律设计
8.4.2 相对运动状态反馈控制律设计
8.4.3 仿真分析
参考文献
第9章 小推力快速绕飞轨道设计方法
9.1 引言
9.2 相对轨道设计的基本原理
9.3 二体模型下的快速绕飞轨道设计
9.3.1 绕飞轨道设计原理
9.3.2 燃耗计算与优化
9.3.3 仿真算例
9.4 考虑J2项影响的快速绕飞轨道设计
9.4.1 线性化运动方程
9.4.2 控制力方程
9.4.3 仿真算例
参考文献
第10章 小推力悬停轨道设计与控制方法
10.1 引言
10.2 椭圆悬停轨道设计
10.2.1 控制力方程与燃耗估算
10.2.2 仿真算例
10.3 基于LQR的悬停轨道控制方法
10.3.1 控制器设计
10.3.2 仿真算例
10.3.3 地球静止轨道悬停可行性分析
10.4 滑模变结构控制方法
10.4.1 基本原理
10.4.2 控制器设计
lo.4.3 仿真算例
10.5 自适应无抖振滑模变结构控制方法
10.5.1 增广系统状态方程
10.5.2 控制器设计
10.5.3 仿真算例
参考文献
第11章 小推力人工特殊绝对轨道设计方法
11.1 引言
11.2 小推力绝对轨道设计原理
11.3 人工冻结轨道设计
11.3.1 控制方法
11.3.2 控制力的修正
11.3.3 仿真算例
11.4 人工太阳同步轨道设计
11.4.1 控制方法
11.4.2 控制力修正
11.4.3 仿真算例
11.5 人工太阳同步冻结轨道设计
参考文献
