第1章 绪论 1
1.1问题描述 1
1.1.1基本原理 1
1.1.2电磁对接/分离 3
1.1.3电磁编队飞行 4
1.2国内外研究综述 5
1.2.1动力学建模与特性分析 5
1.2.2电磁作用控制 8
1.2.3地面试验验证 12
1.3本书组织结构与主要内容 12
1.3.1组织结构 12
1.3.2主要内容 13
参考文献 15
第2章 星间电磁作用基础 23
2.1概述 23
2.2星间电磁力/力矩模型 23
2.2.1电磁力/力矩模型 23
2.2.2特性分析 25
2.3干扰特性分析 26
2.3.1远场模型乘性误差 26
2.3.2地磁场作用干扰 27
2.3.3模型应用准则 31
2.4小结 32
参考文献 32
第3章 电磁对接/分离动力学 33
3.1概述 33
3.2基于牛顿运动定律的动力学建模 33
3.2.1运动状态描述 33
3.2.2动力学模型 36
3.3对接特性分析 37
3.3.1一维自对接性 37
3.3.2二维自对接性 38
3.3.3三维自对接性 43
3.4分离特性分析 46
3.4.1 V-bar分离 47
3.4.2 R-bar分离 50
3.4.3 H-bar分离 54
3.5小结 58
参考文献 58
第4章 电磁对接/分离控制 59
4.1概述 59
4.2对接轨迹的鲁棒及自适应控制 59
4.2.1反馈线性化＋鲁棒H∞ 62
4.2.2反馈线性化＋ESO＋ LQR 67
4.2.3基于Lyapunov主稳定性的自适应控制 76
4.3对接姿态的分散协同鲁棒控制 81
4.3.1姿态控制需求分析 81
4.3.2分散协同鲁棒控制律 83
4.3.3全局渐近稳定性分析 85
4.3.4仿真算例 92
4.4分离轨迹的制导控制一体化设计 95
4.4.1循环追踪控制基本理论 95
4.4.2分离轨迹的制导控制律设计 96
4.4.3参数整定 97
4.4.4仿真算例 98
4.5小结 101
参考文献 101
第5章 电磁对接/分离角动量管理 103
5.1概述 103
5.2地磁偶极子模型 103
5.3基于地磁场作用的角动量管理 106
5.3.1正常模式的动量管理 106
5.3.2角动量卸载模式的动量管理 110
5.3.3仿真分析 112
5.4 ACMM设计策略 116
5.4.1设计思路 116
5.4.2序列磁偶极子求解 116
5.4.3 ACMM控制 117
5.5小结 120
参考文献 120
第6章 电磁对接/分离地面试验 122
6.1概述 122
6.2试验系统总体方案 122
6.2.1硬/软件系统框架 122
6.2.2电磁装置作用力/力矩估算 125
6.2.3试验平台误差分析及处理措施 128
6.3试验系统硬件设计 129
6.3.1结构分系统 129
6.3.2气路分系统 130
6.3.3测量分系统 131
6.3.4嵌入式控制分系统 132
6.3.5执行分系统 133
6.4试验系统软件开发 134
6.4.1上位机监控软件 134
6.4.2 PC104主控软件 136
6.4.3单片机控制软件 136
6.5地面试验 137
6.5.1试验设计 137
6.5.2试验结果分析 138
6.6小结 140
参考文献 140
第7章 电磁编队飞行动力学 141
7.1概述 141
7.2基于Euler-Lagrange方程的动力学建模 141
7.2.1系统能量 141
7.2.2动力学模型 143
7.3基于Kane方法的动力学建模 145
7.3.1广义坐标与广义速率 147
7.3.2广义主动力与广义惯性力 149
7.3.3动力学模型 150
7.4相对平衡态分析 152
7.4.1相对平衡态 152
7.4.2静态编队必要条件 154
7.5小结 156
参考文献 156
第8章 双星静态/自旋电磁编队及其稳定性 157
8.1概述 157
8.2双星电磁编队动力学 158
8.2.1径向分布动力学 158
8.2.2切向/法向分布动力学 160
8.3静态编队及其稳定性 161
8.3.1静态编队构形 161
8.3.2双星磁矩配置与求解 164
8.3.3稳定性分析 167
8.4自旋编队及其稳定性 170
8.4.1自旋编队可行性分析 171
8.4.2深空自旋编队构形 172
8.4.3稳定性分析 173
8.5小结 174
参考文献 175
第9章 三星电磁编队不变构形及其稳定性 176
9.1概述 176
9.2三星电磁编队动力学 176
9.2.1共线编队 177
9.2.2三角形编队 179
9.3电磁编队三星共线不变构形 180
9.3.1满足电磁力矩条件的磁矩解 180
9.3.2静态共线构形 182
9.3.3自旋共线构形 186
9.4电磁编队三角形不变构形 187
9.4.1静态三角形构形 188
9.4.2自旋三角形构形 192
9.5稳定性分析 194
9.6小结 197
参考文献 198
第10章 电磁编队飞行控制 199
10.1概述 199
10.2六自由度构形保持控制 199
10.2.1相对平衡态保持策略 200
10.2.2基于LQR及ESO的构形保持控制 201
10.2.3仿真算例 203
10.3构形重构控制 212
10.3.1重构轨迹规划 212
10.3.2基于伪谱法的最优构形重构控制 213
10.3.3仿真算例 220
10.4小结 223
参考文献 224