第1章 绪论 1
1.1轨道机动与小推力技术 1
1.2电推进技术的发展现状 3
1.2.1电推进技术概况 3
1.2.2三类主要的电推力器 5
1.2.3电推进技术的应用 15
1.3相关技术的国内外研究进展 18
1.3.1小推力轨道转移技术 18
1.3.2小推力轨道保持技术 21
1.3.3人工特殊轨道实现技术 24
参考文献 29
第2章 小推力轨道机动基础理论 34
2.1引言 34
2.2电推进的基本原理 34
2.2.1常推力电推力器的最优比冲 34
2.2.2等加速度飞行时的最优质量比 36
2.3径向常推力加速度的飞行轨道 39
2.4切向常推力的飞行轨道 43
2.4.1数值方法求解 44
2.4.2近似方法求解 46
2.5非共面圆轨道间的小推力转移轨道 51
2.5.1轨道机动的摄动运动方程 51
2.5.2问题的最优控制解 53
2.5.3全电推进地球静止轨道卫星发射问题 57
参考文献 61
第3章 小推力转移轨道设计间接优化方法 63
3.1引言 63
3.2春分点轨道根数 64
3.2.1春分点根数的定义 64
3.2.2春分点根数与位置、速度的转换关系 66
3.3春分点根数变分方程 69
3.3.1变分方程的建立 69
3.3.2位置关于春分点根数的偏导数 70
3.3.3春分点根数关于速度的偏导数 73
3.4最短时间转移轨道设计 76
3.4.1最优控制问题描述 76
3.4.2两点边值问题求解 78
3.5算例仿真与分析 82
3.5.1 LEO-GEO转移算例 82
3.5.2地球-火星转移算例 84
参考文献 87
第4章 小推力机动轨道设计直接优化方法 88
4.1引言 88
4.2伪谱法 89
4.2.1 Gauss伪谱法 90
4.2.2其他伪谱法及对比 92
4.2.3伪谱法初值的快速生成 94
4.3运动合成法 97
4.3.1基本思路 97
4.3.2转移轨道的描述方式 98
4.3.3小推力加速度的描述方式 101
4.3.4非线性规划问题描述 102
4.4算例仿真与分析 103
4.4.1 Gauss伪谱法仿真算例 103
4.4.2运动合成法仿真算例 106
参考文献 113
第5章 地球静止轨道卫星位置保持方法 115
5.1引言 115
5.2 GEO卫星摄动运动分析 116
5.2.1摄动运动方程 116
5.2.2地球非球形摄动 118
5.2.3日月引力摄动 122
5.2.4太阳光压摄动 125
5.3南北方向位置保持方法 128
5.3.1南北位置保持策略 128
5.3.2相平面控制方法 129
5.3.3仿真分析 131
5.4东西方向位置保持策略 133
参考文献 136
第6章 无阻力卫星的轨道保持方法 138
6.1引言 138
6.2无阻力卫星的系统构成 140
6.2.1无阻力卫星的控制系统 140
6.2.2无阻力卫星的硬件系统 142
6.3基于PID控制方法的位移控制模式 147
6.3.1卫星运动方程 147
6.3.2控制律设计 150
6.3.3仿真分析 151
6.4基于LQG控制方法的混合控制模式 158
6.4.1线性化状态方程 158
6.4.2控制律设计 159
6.4.3仿真分析 161
参考文献 165
第7章 地月平动点轨道保持控制方法 166
7.1引言 166
7.2基本动力学模型与仿真约束 167
7.2.1基本动力学模型 167
7.2.2标称轨道 171
7.2.3仿真约束和误差分布 173
7.3平动点轨道保持的LQR方法 174
7.3.1 LQR保持控制算法 174
7.3.2 LQR保持控制仿真 175
7.4平动点轨道保持的靶点法 179
7.4.1靶点保持控制算法 179
7.4.2靶点法保持控制仿真 180
7.5平动点轨道保持的滑模控制方法 183
7.5.1滑模保持控制算法 183
7.5.2滑模保持控制仿真 185
参考文献 187
第8章 航天器编队飞行构型控制方法 189
8.1引言 189
8.2编队飞行的运动描述方法 190
8.2.1动力学描述方法 190
8.2.2运动学描述方法 194
8.3编队飞行构型建立控制方法 200
8.3.1相对轨道根数反馈控制律设计 200
8.3.2发动机开关机控制 203
8.3.3仿真分析 204
8.4编队飞行构型保持控制方法 211
8.4.1相对轨道根数反馈控制律设计 211
8.4.2相对运动状态反馈控制律设计 211
8.4.3仿真分析 212
参考文献 216
第9章 小推力快速绕飞轨道设计方法 217
9.1引言 217
9.2相对轨道设计的基本原理 218
9.3二体模型下的快速绕飞轨道设计 219
9.3.1绕飞轨道设计原理 219
9.3.2燃耗计算与优化 221
9.3.3仿真算例 223
9.4考虑J2项影响的快速绕飞轨道设计 226
9.4.1线性化运动方程 227
9.4.2控制力方程 233
9.4.3仿真算例 233
参考文献 236
第10章 小推力悬停轨道设计与控制方法 237
10.1引言 237
10.2椭圆悬停轨道设计 238
10.2.1控制力方程与燃耗估算 238
10.2.2仿真算例 241
10.3基于LQR的悬停轨道控制方法 246
10.3.1控制器设计 246
10.3.2仿真算例 247
10.3.3地球静止轨道悬停可行性分析 251
10.4滑模变结构控制方法 252
10.4.1基本原理 252
10.4.2控制器设计 254
10.4.3仿真算例 255
10.5自适应无抖振滑模变结构控制方法 259
10.5.1增广系统状态方程 259
10.5.2控制器设计 259
10.5.3仿真算例 261
参考文献 263
第11章 小推力人工特殊绝对轨道设计方法 264
11.1引言 264
11.2小推力绝对轨道设计原理 265
11.3人工冻结轨道设计 267
11.3.1控制方法 267
11.3.2控制力的修正 270
11.3.3仿真算例 271
11.4人工太阳同步轨道设计 275
11.4.1控制方法 276
11.4.2控制力修正 277
11.4.3仿真算例 278
11.5人工太阳同步冻结轨道设计 280
参考文献 282