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不规则小行星附近探测器制导与控制

不规则小行星附近探测器制导与控制
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作者: ,
出版社: 清华大学出版社
2022-04
版次: 1
ISBN: 9787302601371
定价: 85.00
装帧: 精装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
分类: 自然科学
7 张插图图片
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  • 本书首先介绍了小行星引力场中的动力学模型，包括坐标系和动力学方程；然后针对小行星引力场中悬停、绕飞、转移以及着陆四种重要的任务形式，介绍了作者以及其他学者近年来关于受控系统动力学、**制导、流形拼接、线性反馈控制、滑模控制等方面的研究成果。 杨洪伟：目前就职于南京航空航天大学航天学院。2012年本科毕业于山东大学工程力学系，2017年博士毕业于清华大学航天航空学院。曾获评清华大学优秀毕业生和优秀博士论文。已发表论文20余篇，其中作者SCI期刊论文9篇。宝音贺西：清华大学航天航空学院教授、博导。国家杰出青年科学基金获得者。已发表论文100余篇，出版专著一部。入选elsevier中国高被引学者榜单。担任Astrodynamics杂志主编，深空探测学报等杂志编委。  

     

    第1章绪论

    1．1研究背景与意义

    1．2小行星附近动力学研究现状

    1．2．1小行星引力场模型

    1．2．2小行星平衡点

    1．2．3小行星周期轨道

    1．3小行星附近悬停控制研究现状

    1．3．1悬停闭环控制

    1．3．2连续小推力悬停

    1．3．3太阳帆悬停

    1．4小行星附近转移和绕飞轨道制导与控制研究现状

    1．4．1脉冲机动转移轨道设计

    1．4．2连续推力转移闭环制导

    1．4．3绕飞轨道控制

    1．5小行星表面着陆制导研究现状

    1．5．1间接法

    1．5．2伪谱法

    1．5．3凸优化方法

    1．6小行星表面着陆在线制导与控制研究现状

    1．6．1多项式制导与控制

    1．6．2基于解析控制的闭环制导方法

    1．6．3基于轨迹优化的计算制导方法

    1．7本书各章节内容安排

    参考文献

    第2章动力学方程与引力场模型

    2．1引言

    2．2坐标系

    2．3动力学方程

    2．3．1无控动力学方程

    2．3．2受控动力学方程

    2．3．3平衡点及其附近线性化方程

    2．4不规则小行星引力场模型

    2．4．1球谐函数模型

    2．4．2多面体模型

    2．5细长形小行星简化模型

    2．5．1模型定义与有效势能

    2．5．2旋转质量偶极子模型参数确定

    2．5．3旋转质量三极子模型参数确定

    2．6本章小结

    参考文献

     

     

     

    第3章小行星引力场中的悬停控制

    3．1引言

    3．2悬停动力学方程和约束条件

    3．3人工平衡点动力学分析

    3．3．1人工平衡点拓扑分类与分岔

    3．3．2人工平衡点集分析

    3．3．3人工平衡点稳定性分析

    3．3．4观测覆盖区域分析

    3．4悬停反馈线性化控制

    3．4．1细长形小行星共线型平衡点悬停线性控制

    3．4．2一般悬停点处反馈线性化控制

    3．4．3仿真算例

    3．5悬停滑模控制

    3．5．1滑模面定义及其稳定性

    3．5．2控制律和控制稳定性

    3．5．3抖振与奇异性消除方法

    3．5．4仿真算例

    3．6本章小结

    参考文献

    第4章小行星引力场中转移制导与绕飞控制

    4．1引言

    4．2双脉冲转移轨道设计

    4．2．1不规则引力场兰伯特问题

    4．2．2基于粗略搜索和数值延拓的转移轨道求解方法

    4．2．3基于经典兰伯特解的转移轨道求解方法

    4．2．4仿真算例

    4．3连续推力作用下轨道转移制导方法

    4．3．1ZEM/ZEV轨道转移制导

    4．3．2仿真算例

    4．4赤道面附近逆行周期轨道设计

    4．4．1周期轨道设计方法

    4．4．2周期轨道稳定性分析

    4．4．3仿真算例

    4．5绕飞轨道跟踪线性反馈控制

    4．5．1线性反馈控制设计

    4．5．2仿真算例

    4．6本章小结

    参考文献

    第5章小行星表面着陆制导

    5．1引言

    5．2受控着陆制导问题描述

    5．3控制律和一阶必要条件

    5．3．1时间

    5．3．2燃料

    5．4燃料问题求解的同伦方法

    5．4．1同伦法描述

    5．4．2飞行时长和初始位置对燃料影响分析

    5．4．3仿真算例

    5．5燃料问题求解的无初值猜测同伦方法

    5．5．1燃料与能量控制问题

    5．5．2零广义重力能量控制问题

    5．5．3无控制约束零广义重力能量控制问题解

    5．5．4无初值猜测同伦方法

    5．5．5仿真算例

    5．6燃料问题凸优化求解方法

    5．6．1近似等价问题

    5．6．2仿真算例

    5．7时间问题凸优化求解方法

    5．7．1等价关联可凸化着陆问题

    5．7．2小着陆误差问题性质

    5．7．3简化小着陆误差问题

    5．7．4飞行时长快速搜索方法

    5．7．5仿真算例

    5．8本章小结

    参考文献

    第6章小行星表面着陆在线制导与控制

    6．1引言

    6．2基于解耦轨迹规划的在线制导

    6．2．1解耦轨迹规划问题

    6．2．2解耦轨迹规划方法

    6．2．3仿真算例

    6．3着陆多滑模面制导

    6．3．1多滑模面制导设计

    6．3．2仿真算例

    6．4着陆轨迹终端滑模控制

    6．4．1终端滑模控制设计

    6．4．2终端滑模控制分析

    6．4．3仿真算例

    6．5本章小结

    参考文献

    附录解耦轨迹规划问题控制切换点解析解

     
  • 内容简介:
    本书首先介绍了小行星引力场中的动力学模型，包括坐标系和动力学方程；然后针对小行星引力场中悬停、绕飞、转移以及着陆四种重要的任务形式，介绍了作者以及其他学者近年来关于受控系统动力学、**制导、流形拼接、线性反馈控制、滑模控制等方面的研究成果。
  • 作者简介:
    杨洪伟：目前就职于南京航空航天大学航天学院。2012年本科毕业于山东大学工程力学系，2017年博士毕业于清华大学航天航空学院。曾获评清华大学优秀毕业生和优秀博士论文。已发表论文20余篇，其中作者SCI期刊论文9篇。宝音贺西：清华大学航天航空学院教授、博导。国家杰出青年科学基金获得者。已发表论文100余篇，出版专著一部。入选elsevier中国高被引学者榜单。担任Astrodynamics杂志主编，深空探测学报等杂志编委。
  • 目录:
     

     

    第1章绪论

    1．1研究背景与意义

    1．2小行星附近动力学研究现状

    1．2．1小行星引力场模型

    1．2．2小行星平衡点

    1．2．3小行星周期轨道

    1．3小行星附近悬停控制研究现状

    1．3．1悬停闭环控制

    1．3．2连续小推力悬停

    1．3．3太阳帆悬停

    1．4小行星附近转移和绕飞轨道制导与控制研究现状

    1．4．1脉冲机动转移轨道设计

    1．4．2连续推力转移闭环制导

    1．4．3绕飞轨道控制

    1．5小行星表面着陆制导研究现状

    1．5．1间接法

    1．5．2伪谱法

    1．5．3凸优化方法

    1．6小行星表面着陆在线制导与控制研究现状

    1．6．1多项式制导与控制

    1．6．2基于解析控制的闭环制导方法

    1．6．3基于轨迹优化的计算制导方法

    1．7本书各章节内容安排

    参考文献

    第2章动力学方程与引力场模型

    2．1引言

    2．2坐标系

    2．3动力学方程

    2．3．1无控动力学方程

    2．3．2受控动力学方程

    2．3．3平衡点及其附近线性化方程

    2．4不规则小行星引力场模型

    2．4．1球谐函数模型

    2．4．2多面体模型

    2．5细长形小行星简化模型

    2．5．1模型定义与有效势能

    2．5．2旋转质量偶极子模型参数确定

    2．5．3旋转质量三极子模型参数确定

    2．6本章小结

    参考文献

     

     

     

    第3章小行星引力场中的悬停控制

    3．1引言

    3．2悬停动力学方程和约束条件

    3．3人工平衡点动力学分析

    3．3．1人工平衡点拓扑分类与分岔

    3．3．2人工平衡点集分析

    3．3．3人工平衡点稳定性分析

    3．3．4观测覆盖区域分析

    3．4悬停反馈线性化控制

    3．4．1细长形小行星共线型平衡点悬停线性控制

    3．4．2一般悬停点处反馈线性化控制

    3．4．3仿真算例

    3．5悬停滑模控制

    3．5．1滑模面定义及其稳定性

    3．5．2控制律和控制稳定性

    3．5．3抖振与奇异性消除方法

    3．5．4仿真算例

    3．6本章小结

    参考文献

    第4章小行星引力场中转移制导与绕飞控制

    4．1引言

    4．2双脉冲转移轨道设计

    4．2．1不规则引力场兰伯特问题

    4．2．2基于粗略搜索和数值延拓的转移轨道求解方法

    4．2．3基于经典兰伯特解的转移轨道求解方法

    4．2．4仿真算例

    4．3连续推力作用下轨道转移制导方法

    4．3．1ZEM/ZEV轨道转移制导

    4．3．2仿真算例

    4．4赤道面附近逆行周期轨道设计

    4．4．1周期轨道设计方法

    4．4．2周期轨道稳定性分析

    4．4．3仿真算例

    4．5绕飞轨道跟踪线性反馈控制

    4．5．1线性反馈控制设计

    4．5．2仿真算例

    4．6本章小结

    参考文献

    第5章小行星表面着陆制导

    5．1引言

    5．2受控着陆制导问题描述

    5．3控制律和一阶必要条件

    5．3．1时间

    5．3．2燃料

    5．4燃料问题求解的同伦方法

    5．4．1同伦法描述

    5．4．2飞行时长和初始位置对燃料影响分析

    5．4．3仿真算例

    5．5燃料问题求解的无初值猜测同伦方法

    5．5．1燃料与能量控制问题

    5．5．2零广义重力能量控制问题

    5．5．3无控制约束零广义重力能量控制问题解

    5．5．4无初值猜测同伦方法

    5．5．5仿真算例

    5．6燃料问题凸优化求解方法

    5．6．1近似等价问题

    5．6．2仿真算例

    5．7时间问题凸优化求解方法

    5．7．1等价关联可凸化着陆问题

    5．7．2小着陆误差问题性质

    5．7．3简化小着陆误差问题

    5．7．4飞行时长快速搜索方法

    5．7．5仿真算例

    5．8本章小结

    参考文献

    第6章小行星表面着陆在线制导与控制

    6．1引言

    6．2基于解耦轨迹规划的在线制导

    6．2．1解耦轨迹规划问题

    6．2．2解耦轨迹规划方法

    6．2．3仿真算例

    6．3着陆多滑模面制导

    6．3．1多滑模面制导设计

    6．3．2仿真算例

    6．4着陆轨迹终端滑模控制

    6．4．1终端滑模控制设计

    6．4．2终端滑模控制分析

    6．4．3仿真算例

    6．5本章小结

    参考文献

    附录解耦轨迹规划问题控制切换点解析解

     
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