挠性航天器动力学、控制与制导

本书详细阐述了挠性航天器的动力学建模、控制器设计和制导方法设计等内容，包括挠性卫星运动学与动力学、姿轨控系统、很优控制方法、姿态控制方法、轨道动力学与制导、敏感器和执行机构等内容。重点针对挠性卫星动力学与控制方法进行撰写，对我国在轨可组装航天器、大型可展开结构、可在轨服务航天器的分析、论证和研制具有重要参考价值，对提高大型航天器控制、制导性能具有重要意义。

吴限德，哈尔滨工程大学航天工程系副教授，主要研究领域为飞行器设计，近5年来发表学术论文20余篇，其中国家一级学术刊物5篇，SCIEI检索10余篇，靠前学术会议3余篇。

章介绍
1.1雷达地球观测
1.2光学地球观测
1.3通信卫星
1.4导航卫星
1.5科学卫星
1.6微小卫星
1.7本书内容
参考文献
第2章挠性卫星运动学
2.1前言
2.2空间参考坐标系和时间系统
2.2.1J2000地心惯性坐标系
2.2.2轨道参考坐标系(ORF)
2.2.3ECI到ORF的坐标系变换
2.2.4体轴
2.2.5时间系统
2.3刚体运动学
2.3.1四元数
2.3.2欧拉角
2.4挠性体运动学
参考文献
第3章挠性卫星动力学
3.1引言
3.2拉格朗日方程
3.3动能
3.3.1紧凑记法
3.4拉格朗日方程的隐式形式
3.4.1平动动力学方程
3.4.2旋转动力学方程
3.4.3挠性动力学方程
3.4.4广义的拉格朗日力
3.5拉格朗日方程应用
3.6自由挠性体积分项
3.7动量管理系统
3.7.1动量管理系统积分项
3.7.2多体方法
3.7.3反作用飞轮
3.7.4控制力矩陀螺
3.8多体系统
3.9质心问题
3.10重力场中的动力学
3.10.1姿态和轨道动力学解耦
3.10.2中心重力场的一阶积分
3.11线性化动力学
3.12航天器线性模型
3.12.1线性模型的性质
3.12.2典型卫星挠性模式
参考文献
第4章姿轨控系统(AOCS)功能
4.1引言
4.2LEO和GEO典型任务介绍
4.3控制模式构架
4.3.1模式管理功能
4.3.2预处理功能
4.3.3后处理功能
4.3.4轨道前处理功能
4.3.5姿态确定功能
4.4AOCS模式算法
4.4.1SAM-EM
4.4.2安全保持模式
4.4.3正常指向模式(NPM)
4.4.4轨道控制模式(OCM)
参考文献
第5章很优控制理论
5.1介绍
5.2分离原则
5.3估计理论
5.4很优控制
5.4.1优选化原则
5.4.2开环-闭环
5.4.3线性二次型调节器
5.5很优鲁棒线性设计
5.5.1可控性和可观测性
5.5.2H∞范数
5.5.3小增益定理和鲁棒性
5.5.4H∞很优控制
5.5.5具有加速敏感度的H∞设计
参考文献
第6章姿态控制方法
6.1引言
6.1.1格罗斯曼-哈特曼定理
6.1.2非线性系统：Lyapunov-LaSalle定理
6.2具有挠性附件的卫星姿态控制
6.2.1动力学方程
6.2.2轨道方程
6.2.3质量/几何特性计算
6.2.4非线性系统的稳定性：Lyapunov-LaSalle定理的应用
6.2.5线性化方程和LQR控制应用
6.3挠性模态的鲁棒控制
参考文献
第7章轨道动力学和制导
7.1引言
7.2开普勒问题
7.3经典轨道要素
7.3.1希尔经典变量下的开普勒运动
7.4卫星轨道机动
7.5轨道保持
7.5.1轨道保持机动
7.6轨道摄动
7.6.1地球重力势
7.6.2大气阻力
7.6.3日、月引力
7.6.4太阳辐射光压
7.7无量纲希尔坐标的轨道转移
7.8很优轨道转移：无限推力
7.8.1引言
7.8.2代价作为自变量
7.8.3无限推力时的优选化准则
7.8.4脉冲解
7.8.5同平面转移和同焦点转移
7.8.6一般轨道转移
7.9有限推力的很优轨道转移
7.9.1引言
7.9.2有限推力的优选化准则
7.9.3边界条件
7.9.4平均化方法
7.9.5轨道摄动
7.9.6使用新坐标系
7.9.7应用
参考文献
第8章航天器推进
8.1简介
8.2推进结构
8.3化学推进
8.3.1一般原则
8.3.2液体推进剂
8.4电推进
8.4.1电热推进
8.4.2静电推力
8.5最后的话
参考文献
第9章敏感器与执行器技术研究
9.1介绍
9.2姿态敏感器
9.2.1陀螺仪
9.2.2太阳敏感器
9.2.3数字太阳敏感器
9.2.4地球敏感器
9.2.5星敏感器
9.2.6磁强计
9.2.7全球导航卫星系统接收机
9.3执行器
9.3.1反作用轮与动量轮
9.3.2控制力矩陀螺
9.3.3磁力矩器
参考文献
附录A运动学的补充
附录B拉格朗日方程基础
附录C汉密尔顿系统基础
附录DJ2摄动解
附录E很优轨道转移补充
附录F等离子物理