空间飞行器动力学和控制PDF电子书下载

第一章 引论 1

1.1 历史发展 1

1.2 物理原理 2

1.2.1 牛顿定律和开普勒定律 2

1.2.2 功和能 3

1.2.3 角动量 6

1.3 一般方法 8

1.4 坐标系及其变换 9

1.4.1 惯性坐标系 9

1.4.2 基本变换 9

1.4.3 欧拉角 11

1.5 相对运动 15

1.5.1 一般方程 15

1.5.2 从地面观察运动 19

习题 21

参考文献 25

第二章 空间飞行器动力学基础 26

2.1 一般的刚体运动 26

2.2 二体问题和有心力运动 27

2.2.1 二体问题的一般解 27

2.2.2 有心力运动 31

2.2.3 开普勒时间方程 36

2.2.4 常用的常数 40

2.3 姿态动力学和欧拉方程 41

2.3.1 刚体的角动量 41

2.3.2 旋转动能 44

2.3.3 主轴 47

2.3.4 欧拉方程 54

2.3.5 轴对称体的无力矩运动 55

2.3.6 一般的无力矩运动 62

2.4 绕主轴旋转的稳定性 67

2.5 内能耗损的影响 69

习题 71

参考文献 77

第三章 轨道操纵 79

3.1 轨道的建立 79

3.1.1 偏心率和真近点角的确定 80

3.1.2 小偏心率轨道 83

3.2 轨道过渡和调整 85

3.2.1 单冲量调整 86

3.2.2 Hohmann过渡 89

3.2.3 其他的共面过渡 95

3.3 平面旋转 97

3.4 行星际过渡和双曲线飞越 100

3.4.1 双曲线飞越 100

3.4.2 拼凑圆锥截线法 105

3.4.3 行星捕获 112

3.5 月球过渡 113

3.6 卫星在邻近轨道上的相对运动 119

3.6.1 相对运动的方程 120

3.6.2 特解 123

习题 127

参考文献 134

第四章 姿态操纵 135

4.1 刚性空间飞行器的动量进动和调整 135

4.2 常动量的再定向 139

4.2.1 能量耗损影响 139

4.2.2 被动阻尼的大角度再定向 143

4.3 姿态的确定 152

4.3.1 敏感器 153

4.3.2 锥截法 156

4.4 姿态捕获要求 160

4.4.1 恒向线进动 160

4.4.2 捕获顺序 161

习题 164

参考文献 166

第五章 姿态控制装置 167

5.1 回转仪 167

5.1.1 基本回转仪 167

5.1.2 陀螺的运动 169

5.1.3 框架影响 180

5.1.4 基本回转仪表 185

5.1.5 回转罗盘 188

5.2 动量交换技术 190

5.2.1 自旋稳定 191

5.2.2 内部活动部件 191

5.2.3 双自旋体 193

5.3 质量活动技术 208

5.3.1 哟-哟装置 209

5.3.2 再定向不确定性的控制 213

5.4 磁力矩器 218

5.5 重力梯度稳定 221

习题 228

参考文献 233

第六章 自动姿态控制 235

6.1 线性控制理论 236

6.1.1 传递函数 236

6.1.2 二阶系统 242

6.1.3 极点-零点图 247

6.1.4 网络合成 253

6.1.5 反馈和根迹图 255

6.2 偏置动量系统的设计 268

6.2.1 运动方程 268

6.2.2 俯仰回路 273

6.2.3 滚转/偏航回路 279

6.2.4 力矩补偿 288

6.2.5 其他的偏置动量系统 290

6.3 持久推力器系统的设计 292

6.3.1 工作循环分析 292

6.3.2 自动控制要求 296

习题 300

参考文献 304

第七章 星际航行动力学基础和方法 305

7.1 天体力学 305

7.1.1 分布质量的势 305

7.1.2 地球的势 314

7.1.3 n体问题 315

7.1.4 干扰二体运动 318

7.1.5 影响球 320

7.2 限制三体问题 324

7.2.1 拉格朗日点 324

7.2.2 等边点的稳定性 327

7.3 圆锥曲线轨道上的位置和速度 330

7.3.1 圆锥曲线的几何性质和动力学性质 330

7.3.2 位置和速度公式 333

7.3.3 Battin通用公式 341

7.4 两指定点之间的轨道 346

7.4.1 可能飞行路径的述评 346

7.4.2 兰伯特飞行时间定理 358

7.5 测轨问题 370

7.5.1 时间测量 370

7.5.2 站位置 373

7.5.3 轨道基本要素和变换 378

习题 380

参考文献 384

第八章 轨道摄动 385

8.1 Cowell方法 385

8.2 Encke方法 386

8.3 参数或要素的变值法 391

8.3.1 几何上的推导 391

8.3.2 地球扁率的影响 398

8.3.3 太阳-月球引力 401

8.4 广义摄动 405

8.5 数值方法 406

习题 409

参考文献 411

第九章 特殊问题 412

9.1 偏置动量卫星的姿态捕获操纵 412

9.1.1 事件顺序 412

9.1.2 运动方程和稳定性 414

9.1.3 模拟 416

9.1.4 物理论述 418

9.1.5 性能方程的推导 421

9.2 空间站的自动消滚 425

9.2.1 具有活动质量的翻滚飞行器的方程 426

9.2.2 控制规律的选择 429

9.2.3 参数值选择方法的讨论 432

9.2.4 应用例子 436

9.3 用于倾角控制的偏航敏感策略 444

9.3.1 轨道法向漂移和太阳几何学 445

9.3.2 施加推力的策略和推进剂的代价 448

参考文献 454

部分习题答案 456