第1章 多模块航天器及其控制与仿真技术发展状况 1
1.1多模块航天器的概念内涵 1
1.2多模块航天器的发展现状和趋势 3
1.3多模块航天器的控制及实时仿真技术 7
1.3.1编队飞行控制技术 7
1.3.2姿态轨道同步控制技术 9
1.3.3空间机器人控制技术 10
1.3.4多模块航天器实时仿真技术 12
第2章 多模块航天器自主交会及捕获技术 15
2.1相对运动及其控制数学模型 16
2.1.1相对运动的描述 16
2.1.2交会控制与编队控制的等价性 18
2.1.3航天器交会的三冲量控制方法 19
2.1.4航天器交会的Lambert两冲量控制方法 20
2.2远距离交会策略 21
2.3接近绕飞以及捕获过程 24
2.3.1接近阶段 24
2.3.2绕飞阶段 27
2.3.3捕获阶段 33
2.4相对导航分析 35
2.4.1扩展卡尔曼滤波 35
2.4.2相对导航滤波算法 37
2.4.3仿真条件 39
2.4.4仿真结果 40
第3章 多模块航天器相对位姿估计及同步控制 43
3.1单目相机位姿估计 43
3.1.1数学描述 43
3.1.2非线性最小二乘算法 46
3.1.3仿真算例 47
3.2双目立体相机3D重构 49
3.3基于像点运动的位姿估计 51
3.4基于Cayley变换的位姿估计算法 54
3.4.1数学模型 54
3.4.2仿真算例 56
3.5非合作目标航天器的位姿跟踪控制 58
3.5.1相对姿态运动的数学模型 58
3.5.2相对位置运动的数学模型 59
3.5.3仿真算例 62
第4章 空间机械臂轨迹规划与控制技术 65
4.1符号定义 65
4.2空间机器人运动学方程 67
4.3空间机器人动力学方程 71
4.4动力学方程的具体计算 73
4.5机械臂关节角的轨迹规划及其控制 77
4.6基于SimMechanics工具箱的空间机器人动力学可视化仿真 83
4.6.1 SimMechanics工具箱简介 83
4.6.2基于二代SimMechanics工具箱的空间机器人动力学建模 84
4.6.3空间机器人系统及其运动过程的可视化仿真 84
第5章 基于NSB的多模块航天器协同控制 89
5.1 NSB协同控制方法 89
5.1.1 NSB方法的分层结构 89
5.1.2运动速度指令的计算 90
5.2多模块航天器NSB协同控制仿真实例 96
5.2.1整体平移 96
5.2.2整体聚散 96
5.2.3相对重心的构形变换 98
5.2.4相对定点的构形变换 98
5.2.5碰撞避免 99
第6章 基于xPC目标机的分布式实时仿真技术 103
6.1多模块航天器分布式实时仿真系统方案 103
6.1.1仿真系统总体方案 103
6.1.2仿真系统硬件组成 104
6.2分布式xPC实时仿真系统的构建 111
6.3分布式xPC目标机之间的通信 119
6.3.1 RS232串口通信Simulink模块 119
6.3.2 CAN通信Simulink模块 126
6.3.3反射内存网通信Simulink模块 132
第7章 基于iHawk的并行实时仿真 139
7.1平行实时仿真技术介绍 139
7.1.1实时仿真系统的特殊需求 139
7.1.2实时仿真系统的体系结构 141
7.1.3并行实时仿真计算机 143
7.1.4 Simwb软件介绍 146
7.2并行仿真中的多模块调度 148
7.2.1 Simulink模型在Simwb中的编辑和编译 148
7.2.2卫星子系统RTW模块在Simwb中的并行实时调度 151
7.3基于Workbench的多模块并行实时仿真 153
第8章 多模块航天器控制的半实物仿真 160
8.1多模块航天器半实物仿真环境 160
8.2多模块航天器NSB协同控制仿真实例 163
8.2.1仿真实例的设计 163
8.2.2全数字仿真结果 163
8.2.3实物仿真结果 166
8.3多模块航天器目标捕获仿真实例 171
参考文献 177