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内容大纲
本书聚焦地球静止轨道卫星的动力学演化与控制技术,系统深入地阐述了静止轨道摄动及平根数的基本原理、轨道转移、捕获、保持以及操控的动力学理论和算法。内容涵盖线性化相对运动、摄动建模与分析、平根数解析算法、化学与电推进轨道转移优化、脉冲及小推力力轨道控制律设计、以及航天器操控轨道控制技术等。书中理论推导严谨,模型算法实用,工程导向鲜明。
本书可作为航天动力学、飞行器设计、导航制导与控制等专业研究生的教学参考书,也可供从事卫星轨道设计、测控管理、空间任务规划及相关领域研究的科研人员和工程技术人员参考。 -
作者介绍
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目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 地球静止卫星现状
1.3 动力学与控制研究现状
1.3.1 动力学方面
1.3.2 电推进控制方面
1.3.3 空间操控方面
1.4 内容概况
第2章 时空和轨道基础
2.1 时间和坐标系
2.1.1 时间系统
2.1.2 坐标系
2.2 开普勒轨道
2.3 轨道参数的重新定义
2.4 线性化轨道运动
2.4.1 围绕定点经度的相对运动
2.4.2 静止卫星位置矢量线性化
2.5 小结
第3章 静止轨道摄动特性
3.1 摄动方程和摄动函数
3.1.1 静止轨道摄动方程
3.1.2 摄动函数
3.2 半长轴摄动
3.2.1 地球非球形引力对半长轴的摄动方程
3.2.2 日月引力对半长轴的摄动方程
3.2.3 太阳光压对半长轴的摄动方程
3.3 平经度摄动
3.3.1 地球非球形引力对平经度的摄动方程
3.3.2 日月引力对平经度的摄动方程
3.3.3 太阳光压对平经度的摄动方程
3.3.4 经度摄动演化分析
3.4 偏心率摄动
3.4.1 地球非球形引力对偏心率矢量的摄动方程
3.4.2 日月引力对偏心率矢量的摄动方程
3.4.3 太阳光压对偏心率的矢量摄动方程
3.4.4 偏心率摄动演化分析
3.5 倾角摄动
3.5.1 地球非球形引力对倾角矢量的摄动方程
3.5.2 日月引力对轨道倾角的摄动方程
3.5.3 太阳光压对轨道倾角的摄动方程
3.5.4 倾角摄动演化分析
3.6 小结
第4章 平方根动力学理论
4.1 瞬平方根转换
4.1.1 半长轴转换
4.1.2 平经度转换
4.1.3 偏心率转换
4.1.4 倾角转换
4.1.5 仿真验证
4.2 平方根数值预报
4.2.1 微分方程
4.2.2 仿真验证
4.3 平根解析预报
4.3.1 半长轴积分
4.3.2 平经度积分
4.3.3 偏心率积分
4.3.4 倾角积分
4.3.5 仿真验证
4.4 小结
第5章 静止卫星轨道转移
5.1 化学推进轨道转移
5.1.1 变轨动力学
5.1.2 等效推力计算
5.1.3 目标函数和优化变量
5.1.4 变轨约束条件
5.1.5 实例说明
5.2 电推进轨道转移
5.2.1 动力学方程
5.2.2 数值优化策略
5.2.3 简单控制策略
5.2.4 仿真算例
5.3 电推进和化学推进联合入轨
5.4 小结
第6章 脉冲推力定点捕获和保持
6.1 脉冲推力控制方程
6.2 单次机动控制
6.3 定点捕获控制
6.3.1 动力学模型
6.3.2 解析控制方程
6.3.3 仿真算例
6.4 南北位置保持
6.4.1 南北位置保持原理
6.4.2 燃料最优控制
6.4.3 时间最优控制
6.4.4 仿真验证
6.5 东西位置保持
6.5.1 东西位置保持原理
6.5.2 全摄动漂移环
6.5.3 偏心率控制
6.5.4 仿真验证
6.6 小结
第7章 连续推力位置保持控制
7.1 连续推力控制方程
7.2 二推力器东西-南北位置保持
7.2.1 二推力器布局
7.2.2 二推力器位置保持策略
7.2.3 仿真验证
7.3 四推力器东西-南北位置保持
7.3.1 四推力器布局
7.3.2 四推力器位置保持策略
7.3.3 对角推力器位置保持策略
7.3.4 仿真验证
7.4 南北电推进位置保持的最优策略
7.4.1 长期摄动补偿
7.4.2 长周期摄动补偿
7.4.3 倾角初始化策略
7.5 小结
第8章 静止卫星空间操控
8.1 相对运动
8.1.1 相对运动构型
8.1.2 轨道转移
8.2 绕飞轨道
8.2.1 太阳同步绕飞观测
8.2.2 反绕飞轨道
8.2.3 仿真算例
8.3 悬停轨道
8.3.1 水滴悬停轨道
8.3.2 仿真算例
8.4 多星共位
8.4.1 共位策略分析
8.4.2 共位策略仿真
8.5 小结
附录A 航天动力学常数
附录B 坐标旋转矩阵
附录C 静止轨道半长轴变化率和漂移加速度列表
附录D 倾角自由漂移长期摄动方程
附录E Euler-Lagrange方程中的矩阵元素
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