衛星軌道姿態動力學與控制(簡體書)

本書以中低軌道遙感衛星和靜止軌道通信衛星為重點，系統地闡述衛星軌道和姿態動力學的基本原理、軌道和姿態控制的設計思想及設計方法。主要內容包括：衛星軌道的基本特性、特殊軌道的設計，軌道攝動分析，入軌控制和軌道保持控制；衛星姿態運動特性，姿態確定，姿態穩定和機動的控制方式。內容豐富，文筆流暢，工程實用性強。 本書可作為有關高等理工科院校研究生的教材，也可供從事衛星研制和衛星應用工作的研究人員和工程技術人員參考。

第一章 衛星軌道的基本特性
1.1 二體軌道特性
1.1.1 衛星軌道要素
1.1.2 衛星位置和速度公式
1.1.3 衛星軌道定軌公式
1.2 星-地空間幾何
1.2.1 星下點軌跡
1.2.2 可見覆蓋區
1.2.3 通信波束服務區
1.2.4 遙感圖像幾何定位
1.3 發射窗口
1.3.1 發射三要素
1.3.2 陽光窗口
1.3.3 平面窗口
1.4 太陽同步軌道
1.5 臨界和凍結軌道
1.6 回歸軌道
1.7 靜止軌道
1.8 星座軌道
1.8.1 全球連續覆蓋衛星群
1.8.2 地球同步衛星群
第二章 衛星軌道的攝動
2.1 衛星軌道攝動方程
2.1.1 衛星的球坐標運動方程
2.1.2 衛星軌道要素的攝動方程
2.2 地球形狀攝動
2.2.1 地球引力場的位函數
2.2.2 近地軌道的地球形狀攝動
2.2.3 靜止軌道的地球形狀攝動
2.3 日、月攝動
2.3.1 日、月天文常數
2.3.2 日、月攝動引力
2.3.3 軌道平面內攝動
2.3.4 軌道傾角攝動
2.4 太陽光壓攝動
2.5 大氣攝動
第三章 衛星軌道的控制
3.1 軌道機動的基本關系
3.1.1 單脈沖變軌
3.1.2 雙脈沖--霍曼變軌
3.1.3 雙脈沖--拱線變軌
3.2 近地圓軌道的保持
3.3 靜止衛星的入軌控制
3.3.1 上升段
3.3.2 近地點射入
3.3.3 遠地點射入
3.3.4 漂移控制
3.3.5 定點置入
3.4 靜止衛星的入軌最優化
3.4.1 射入誤差的影響
3.4.2 遠地點射入的最優偏置
3.4.3 最優遠地點射入參數
3.4.4 多次遠地點射入
3.5 靜止衛星的位置保持
3.5.1 靜止軌道的控制特性
3.5.2 東西位置保持
3.5.3 南北位置保持
第四章 衛星軌道的確定
4.1 地面站測固
4.2 初始軌道的確定
4.2.1 單站定軌
4.2.2 三站定軌
4.3 軌道改進
4.4 自主定軌
4.4.1 利用星敏感器的自主定軌
4.4.2 利用導航星的自主定軌
第五章 衛星姿態動力學
5.1 參考坐標系
5.2 姿態的描述
5.2.1 方向余弦式
5.2.2 歐拉角式
5.2.3 歐拉軸／角參數式
5.2.4 歐拉四元素式
5.3 姿態運動學方程
5.4 姿態動力學方程
5.5 自旋衛星姿態運動特性
5.5.1 軸對稱衛星的自由運動
5.5.2 非軸對稱衛星的自由運動
5.5.3 Poinsot運動
5.5.4 繞主軸旋轉的穩定性
5.6 雙旋衛星姿態穩定性
5.6.1 雙旋衛星的章動特性
5.6.2 能量耗散分析
5.7 三軸穩定衛星姿態運動特性
5.7.1 三軸姿態的穩定性
5.7.2 動量衛星姿態運動特性
5.7.3 動量控制原理
5.8 空間力矩
5.8.1 太陽光壓力矩
5.8.2 重力梯度力矩
5.8.3 地磁力矩
5.8.4 氣動力矩
第六章 衛星姿態的確定
6.1 自旋姿態的參考測量
6.1.1 太陽方向的測量
6.1.2 天底方向的測量
6.1.3 陸標和星光方向的測量
6.2 自旋姿態的幾何確定
6.2.1 雙矢量確定姿態的算法
6.2.2 姿態確定的太陽地球方式
6.2.3 雙矢量確定姿態的最優估計
6.2.4 姿態測量幾何的分析
6.3 三軸姿態的參考測量
6.3.1 天底方向的測量
6.3.2 太陽方向的測量
6.3.3 星光方向的測量
6.3.4 地磁場方向的測量
6.3.5 天線電信標方向的測量
6.3.6 慣性參考方向的測量
6.4 三軸姿態的代數法確定
6.4.1 雙矢量確定姿態及精度估計
6.4.2 多矢量確定姿態
6.5 姿態確定的狀態估計
6.5.1 狀態估計法的應用
6.5.2 自旋姿態的估計
6.5.3 含陀螺的三軸姿態估計
6.5.4 無陀螺的三軸姿態估計
第七章 動量衛星的姿態控制
7.1 自旋衛星的被動章動阻尼
7.1.1 阻尼作用
7.1.2 擺式阻尼器
7.1.3 液體阻尼器
7.2 雙旋衛星的主動章動阻尼
7.2.1 平臺質量特性的阻尼作用
7.2.2 章動反饋的阻尼作用
7.3 自旋衛星的噴氣控制
7.3.1 噴氣章動控制
7.3.2 噴氣進動控制
7.4 動量輪衛星的噴氣控制
7.4.1 偏置外力矩控制
7.4.2 偽速率噴氣控制
7.4.3 雙脈沖噴氣控制
7.4.4 極限環
7.5 單自由度動量控制
7.5.1 單自由度動量構形
7.5.2 俯仰控制
7.5.3 滾動偏航控制
7.5.4 非最小相位控制
7.6 兩自由度動量控制
7.6.1 雙輪動量控制
7.6.2 雙框架動量控制
7.7 失控和定向恢復
7.7.1 衛星的平旋運動
7.7.2 常值力矩法
7.7.3 脈沖力矩法
7.7.4 動量轉移法
第八章 零動量衛星的姿態控制
8.1 重力梯度被動穩定
8.1.1 重力梯度衛星的姿態穩定性
8.1.2 天平動的捕獲
8.1.3 天平動的阻尼
8.2 全噴氣控制
8.3 反作用輪動量控制
8.3.1 反作用輪的控制模型
8.3.2 三正交反作用輪系統
8.3.3 四斜裝反作用輪系統
8.4 力矩陀螺動量控制
8.4.1 單框力矩陀螺群的構形
8.4.2 單框力矩陀螺群的構形奇異
8.4.3 單框力矩陀螺群的控制律
8.5 姿態大角度機動控制
第九章 撓性衛星的姿態控制
9.1 帶撓性附件的衛星姿態動力學
9.1.1 系統動力學方程
9.1.2 撓性位移簡化模型
9.1.3 撓性附件模態分析
9.1.4 混合坐標動力學方程
9.2 控制模型
9.2.1 共位模型
9.2.2 非共位模型
9.3 控制回路設計分析
9.3.1 比例微分控制
8.3.2 模態溢出
9.3.3 增益相位穩定
參考文獻