空间飞行器轨道控制理论

本书从理论及工程应用的角度,围绕空间飞行器受控运动中的轨道控制问题,系统地介绍了轨道控制的基本概念、基本原理和实现方法。全书共分7章:章,简要介绍了空间飞行器及空间技术的发展概况、空间飞行器轨道的基本概念和动力学基础;第2章,系统介绍了空间飞行器的轨道控制系统组成与工作原理及基本控制方法;第3章,介绍了轨道摄动的基本概念、分类及建模分析方法;第4章,介绍了轨道机动的基本分类和实现方法;第5章和第6章,结合实际应用分别对远距离轨道机动和近距离轨道机动动力学模型以及轨道控制方法进行了分析;第7章,针对轨道控制很优化问题简要介绍了空间飞行器轨道机动的轨迹优化方法。本书可作为高等院校空间及航天专业本科生、研究生的教材和教学参考书,还可供空间飞行器设计、航天器控制领域的科研人员和工程技术人员参考。

章 绪论
1.1 空间飞行器发展概况
1.1.1 人造卫星
1.1.2 空间探测器
1.1.3 载人空间飞行器
1.2 空间飞行器运行轨道
1.2.1 开普勒定律
1.2.2 空间飞行器轨道
1.2.3 空间飞行器轨道描述
1.3 轨道控制的基本概念
1.3.1 概念
1.3.2 分类
1.3.3 应用方式
第2章 轨道控制系统与控制方法
2.1 概述
2.2 轨道控制方法
2.2.1 非自主轨道控制
2.2.2 自主轨道控制
2.3 轨道测量系统
2.3.1 基本概念
2.3.2 测量硬件
2.4 控制器
2.4.1 非自主轨道控制的控制器
2.4.2 自主轨道控制的控制器
2.5 推进系统
2.5.1 火箭推进定律
2.5.2 典型推进系统
第3章 轨道摄动
3.1 Cowell法和Encke法
3.1.1 Cowell法
3.1.2 Encke法
3.2 一般摄动法
3.3 地球非球形摄动
3.3.1 地球扁率摄动运动方程
3.3.2 地球扁率对轨道根数Ω和ω的影响
3.4 大气阻力摄动
3.5 太阳光压摄动
3.6 第三体引力摄动
3.6.1 第三体引力摄动方程
3.6.2 日月引力摄动的影响
3.6.3 影响球
第4章 轨道机动
4.1 概述
4.1.1 空间飞行器的轨道机动
4.1.2 轨道机动所需的推进剂消耗
4.2 轨道调整
4.2.1 校正脉冲与轨道根数变化
4.2.2 周期的调整
4.2.3 长半轴和偏心率的调整
4.2.4 升交点赤经与倾角的调整
4.3 轨道改变
4.3.1 共面轨道改变
4.3.2 轨道面改变
4.3.3 非共面轨道改变
4.4 轨道转移
4.4.1 共面圆轨道之间的转移
4.4.2 共面椭圆轨道之间的转移
4.4.3 不同半径的非共面圆轨道之间的转移
第5章 远距离轨道机动
5.1 脉冲推力远距离轨道机动
5.1.1 单脉冲远距离轨道机动
5.1.2 双脉冲远距离轨道机动
5.2 连续推力远距离轨道机动
5.2.1 喷气加速度(S,T,W)三分量导致的空间飞行器轨道变化
5.2.2 喷气加速度U分量导致的空间飞行器轨道变化
第6章 近距离轨道机动
6.1 近距离相对运动动力学方程的建立
6.1.1 轨道上的相对运动
6.1.2 相对运动方程的线性化
6.2 相对运动动力学方程的求解
6.2.1 相对运动方程的解
6.2.2 相对运动特性分析
6.2.3 基于C-W方程的编队构型设计
6.3 近距离轨道机动动力学
6.3.1 脉冲式相对机动轨道动力学方程
6.3.2 连续推力式相对机动轨道动力学方程
第7章 飞行器轨迹优化
7.1 最优控制问题的数学描述
7.2 变分法
7.2.1 泛函极值与变分
7.2.2 最优控制问题的变分法
7.3 极小值原理
7.4 轨迹优化参数化方法
7.4.1 基于极小值原理的间接法
7.4.2 直接法
7.5 轨迹优化数值优化算法
7.5.1 两点边值问题的打靶法
7.5.2 共轭梯度法
7.5.3 两点边值问题的非线性优化
参考文献