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第十一章 轨道控制系统 吕振铎 1

11.1 概述 1

11.2 火箭推进定律 2

11.3 轨道控制方法 4

11.3.1 非自主轨道控制 4

11.3.2 自主轨道控制 11

11.4 轨道测量系统 14

11.4.1 基本概念 14

11.4.2 测量系统的能观度和状态估计精度 16

11.4.3 冗余测量与能观度 19

11.4.4 测量硬件 20

11.5 控制器 44

11.5.1 非自主轨道控制的控制器 44

11.5.2 自主轨道控制的控制器 46

11.6 推进分系统 49

11.6.1 几种典型的推进分系统 49

11.6.2 中国研制的单组元肼推进系统 53

11.6.3 中国研制的双组元统一推进系统 56

第十二章 变轨控制和轨道机动 李铁寿 61

12.1 概述 61

12.1.1 变轨控制和轨道机动的涵义 62

12.1.2 轨道机动的分类 63

12.1.3 轨道机动的控制策略 64

12.1.4 变轨控制的工程实现 65

12.2 变轨的动力学问题——一般情形 67

12.2.1 推力模型 67

12.2.2 用位置和速度表达的运动方程 69

12.2.3 用轨道根数表达的运动方程 70

12.2.4 脉冲推力变轨 71

12.2.5 大推力变轨的脉冲近似 73

12.3 变轨的动力学问题——小特征速度情形 76

12.3.1 邻近卫星相对运动方程 76

12.3.2 近圆轨道的球坐标相对运动方程 78

12.3.3 近圆轨道的摄动方程 81

12.3.4 小推力脉冲对近圆轨道的控制作用 83

12.4.1 控制策略的综合 87

12.4 脉冲推力近圆轨道修正 87

12.4.2 定点捕获导引律设计思想 91

12.4.3 平面内最小燃耗导引律分析 93

12.4.4 定点捕获导引律的综合 94

12.4.5 定点捕获实例 98

12.5 最优轨道控制和均匀引力场情形 100

12.5.1 轨道机动的最优控制问题 100

12.5.2 最优推力和主矢量 101

12.5.3 共轭方程 102

12.5.4 边界条件 103

12.5.5 脉冲推力情形 105

12.5.6 均匀引力场中最优轨道机动 107

12.6 近圆轨道的最优修正 111

12.6.1 线性最优轨道控制 111

12.6.2 倾角修正 114

12.6.3 共面近圆轨道间的最优转移 115

12.6.4 共面近圆轨道间的最优交会 121

12.7.1 开普勒轨道上的主矢量 123

12.7 中心力场中的最优机动 123

12.7.2 最优脉冲的性质 125

12.7.3 非共面圆轨道间的最优脉冲转移 126

12.7.4 非共面圆轨道间的大推力转移 129

12.7.5 小推力最优转移的迭代解 131

12.7.6 非共面圆轨道间小推力最优转移 133

12.8 轨道机动优化的非线性规划方法 135

12.8.1 泛函优化和参数优化 135

12.8.2 有限推力远地点机动的参数优化 137

第十三章 轨道保持与星座控制 刘良栋 李果 潘科炎等13.1 静止轨道卫星的轨道保持 142

13.1.1 静止轨道卫星的轨道摄动 142

13.1.2 静止轨道卫星的定点位置保持 167

13.2 太阳同步轨道卫星的轨道控制 188

13.2.1 太阳同步轨道卫星的轨道摄动 189

13.2.2 太阳同步轨道卫星的轨道保持 197

13.3 静止轨道多星共位位置保持研究 206

13.3.1 位置保持策略研究 207

13.3.2 卫星轨道相对运动方程 208

13.3.3 多颗共位卫星位置保持研究 210

13.4 冻结轨道卫星星座的轨道保持控制 211

13.4.1 轨道摄动 212

13.4.2 位置保持策略 213

13.5 星座轨道控制 216

13.5.1 星座轨道控制任务 217

13.5.2 星座轨道控制策略 217

13.5.3 星座轨道控制的测控操作 220

第十四章 空间交会对接 王旭东 潘科炎14.1 空间交会对接飞行任务 228

14.2 空间交会动力学和制导方程 229

14.2.1 绝对坐标系和开普勒转移轨道 230

14.3 交会相对运动 239

14.3.1 交会寻的相对运动方程 239

14.3.2 相对运动坐标系及相对运动方程 240

14.4 最后逼近阶段自动寻的交会 251

14.4.1 平行交会 251

14.4.2 C-W交会 258

14.4.3 走廊式（水平）交会 259

14.5.2 视线坐标系交会控制系统 261

14.5 交会制导、导航和控制系统 261

14.5.1 轨道坐标系交会控制系统 261

14.6 空间交会对接的制导、导航和控制系统 263

14.6.1 RVD GNC系统功能 265

14.6.2 RVD系统的组成 268

14.7 结束语 271

第十五章 返回与着陆控制 胡军 耿长福15.1 概述 277

15.1.1 返回运动控制 277

15.1.2 返回过程 278

15.2 弹道式再入航天器的返回控制技术 280

15.2.1 返回式卫星姿态控制系统的组成和原理 280

15.2.2 返回调姿控制律 282

15.3 弹道-升力式返回航天器的返回控制 283

15.3.1 制导、导航和控制所用的坐标系 284

15.3.2 GNC系统的组成和工作原理 286

15.3.3 导航方程及实时求解 287

15.3.4 制动发动机点火冲量控制 289

15.3.6 再入大气层的姿态控制 293

15.3.5 配平攻角的建立 293

15.3.7 再入机动能力分析 294

15.3.8 再入升力制导方法 296

15.3.9 自旋再入控制 304

15.4 升力式返回航天器的返回与着陆控制 305

15.4.1 航天飞机轨道器再入段的升力控制 305

15.4.2 轨道器末区能量管理（TEAM）和自动着陆 313

第十六章 地月及行星际飞行的轨道控制 严辉 王大轶 李铁寿16.1 概述 320

16.1.1 轨道控制策略 321

16.1.2 最新进展 323

16.2 地月及行星际轨道导航 324

16.2.1 全球深空网 324

16.2.2 自主导航 325

16.2.3 组合导航 326

16.3 行星际轨道预报误差分析 327

16.3.1 行星际轨道误差 327

16.4 逃逸轨道控制 328

16.4.1 逃逸速度增量控制 328

16.3.2 误差传播 328

16.4.2 有限推力轨道控制 329

16.5 日心过渡轨道控制 331

16.5.1 B平面参数 331

16.5.2 星际轨道制导方程 334

16.5.3 轨道制导的协方差分析 335

16.5.4 最优修正策略 335

16.5.5 飞月轨道制导计算 336

16.6 引力辅助变轨控制 338

16.6.1 行星引力辅助变轨 339

16.6.2 月球引力辅助变轨 340

16.6.3 调整的方法 344

16.7 进入段轨道控制 345

16.7.1 一般进入段制导控制 345

16.7.2 软着陆分析 348

16.7.3 软着陆过程中的自主导航 349

16.7.4 软着陆制导控制方案 350

16.7.5 软着陆制导控制中的关键问题 355

16.8 火星观察者号轨道控制 356