空间操控的先进控制技术

空间操控是指具备机动能力的航天器对空间目标实施交会停靠、抓捕维修、拖曳离轨等操作。由于空间操控涉及到双星、多星之间的相互运动关系，因此航天器间的相对导航、制导与控制技术是实现空间操控的基础。《空间操控的先进控制技术》系统地介绍了空间操控和在轨服务任务中，飞行器间的相对导航、制导与控制技术的基础理论与方法。全书以航天器相对运动动力学模型为基础，分别从相对导航、相对运动制导控制、机械臂协同控制三个方面详细介绍了空间操控所涉及的相对状态估计技术、自主逼近与停靠技术、稳定伴飞控制技术、相对位姿一体化控制技术、平台一机械臂协同控制技术和力柔顺控制技术等控制系统关键技术。《空间操控的先进控制技术》可作为相关专业的高年级本科生和研究生的参考教材，也可为从事航天器GNC系统开发的研究人员和工程技术人员提供必要的专业知识和工程借鉴。

第1章 绪论
1.1 空间操控的应用背景
1.2 空间操控的发展历程
1.3 控制系统的关键技术
1.3.1 高精度自主接近技术
1.3.2 特定部位识别与跟踪测量技术
1.3.3 在轨操作控制技术
1.4 章节安排
第2章 航天器相对运动理论基础
2.1 概述
2.2 相对轨道动力学建模
2.2.1 坐标系定义
2.2.2 代数法相对运动学模型
2.2.3 几何法相对运动学模型
2.2.4 建模误差分析
2.2.5 伴飞轨道误差动力学模型
2.3 相对姿态动力学建模
2.3.1 坐标系定义
2.3.2 相对姿态动力学模型
2.3.3 相对姿态误差动力学模型
2.3.4 伴飞姿态跟踪误差动力学模型
第3章 相对导航技术
3.1 概述
3.2 近距离高精度相对导航系统设计
3.2.1 相对轨道动力学
3.2.2 相对导航原理
3.3 可见光双目立体视觉相对位姿解算
3.3.1 图像预处理及特征提取
3.3.2 立体匹配
3.3.3 三维重建与位姿解算
3.4 超近程相对状态导航方法
3.4.1 相对姿态动力学
3.4.2 12维相对状态导航原理
第4章 近距离相对运动控制技术
4.1 概述
4.2 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道设计
4.2.1 绕飞轨迹设计
4.2.2 悬停方法设计
4.2.3 逼近轨迹设计
4.3 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制
4.3.1 控制问题描述
4.3.2 控制方法简介
4.3.3 长期自然伴飞轨道初始化控制
4.3.4 长期自然伴飞相对轨道修正脉冲控制
4.3.5 基于Lyapunov方法的长期伴飞轨道修正控制
4.3.6 基于LQG方法的逼近、悬停控制
4.4 大椭圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制
4.4.1 大椭圆轨道交会LQG控制动力学模型
4.4.2 LQG控制律设计及实现
4.4.3 LQG控制参数设计
4.5 近距离相对姿态设计
4.5.1 基于四元数的相对姿态设计
4.5.2 基于MRP的视线指向姿态设计
4.6 超近距离视线指向跟踪控制
……
第5章 超近距离相对运动一体化控制技术
第6章 平台一机械臂协同控制
参考文献