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醉染图书深空探测航天器的制导控制技术/“”出版工程978712064
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章 绪论 / 1
1.1 基本概念 / 2
1.1.1 制导、导航与控制 / 2
1.1.2 深空探测 / 3
1.2 深空探测典型任务中的制导控制技术 / 4
1.2.1 月球探测中的制导控制技术 / 4
1.2.2 火星探测中的制导控制技术 / 15
1.3 本书的主要内容 / 19
参考文献 / 20
第2章 天体力学基础 / 24
2.1 参考坐标系及坐标变换 / 25
2.1.1 参考坐标系的定义 / 25
2.1.2 坐标系之间的变换 / 27
2.2 时间系统 / 28
2.2.1 时间系统的定义 / 28
2.2.2 儒略日的定义及转换 / 30
. 航天器动力学模型 / 31
..1 中心体引力及形状摄动势函数 / 31
..2 摄动模型 / 34
.. 航天器动力学模型 / 35
2.4 小结 / 36
参考文献 / 37
第3章 控制基础 / 38
3.1 控制问题的提出 / 39
3.2 变分法 / 41
3.2.1 终端时刻tf给定 / 41
3.2.2 终端时刻tf自由 / 43
3.3 极小值原理 / 46
3.4 控制的应用 / 47
3.4.1 控制的应用类型 / 47
3.4.2 应用实例 / 49
3.5 小结 / 51
参考文献 / 52
第4章 星际转移和捕获中的制导和控制技术 / 53
4.1 轨道动力学 / 54
4.1.1 转移段 / 54
4.1.2 接近和捕获段 / 55
4.2 转移段制导控制方法 / 55
4.2.1 基于B平面的脉冲式轨道修正方法 / 55
4.2.2 连续推力轨道控制方法 / 63
4.. 推力在轨标定技术 / 65
4.3 接近和捕获过程的制导控制方法 / 66
4.3.1 B平面制导方法 / 66
4.3.2 自主轨道规划方法 / 68
4.3.3 气动捕获技术 / 76
4.4 应用实例 / 80
4.4.1 转移段轨道修正 / 81
4.4.2 接近段自主轨道规划 / 82
4.5 小结 / 83
参考文献 / 84
第5章 月球软着陆的制导和控制技术 / 85
5.1 月球软着陆任务特点分析 / 86
5.2 月球着陆动力学 / 88
5.2.1 坐标系统 / 88
5.2.2 引力场和重力场 / 91
5.. 动力学方程 / 93
5.3 不含燃料约束的制导方法 / 94
5.3.1 重力转弯闭环跟踪制导 / 94
5.3.2 多项式制导 / 100
5.4 燃料制导方法 / 108
5.4.1 软着陆的制导问题 / 108
5.4.2 标称轨迹法 / 117
5.4.3 重力转弯制导方法 / 128
5.4.4 显式制导方法 / 137
5.5 定点着陆的制导方法 / 147
5.5.1 定点着陆的控制问题 / 147
5.5.2 基于显式制导的定点着陆制导 / 151
5.6 应用实例 / 155
5.7 小结 / 160
参考文献 / 160
第6章 火星进入过程的制导和控制技术 / 162
6.1 火星进入任务特点分析 / 163
6.1.1 火星进入环境特分析 / 163
6.1.2 火星进入舱气动力学特分析 / 165
6.1.3 火星进入制导方法特点分析 / 165
6.2 基于标称轨迹设计的解析预测校正制导方法 / 167
6.2.1 标称轨迹设计 / 167
6.2.2 解析预测校正制导方法 / 172
6.. 航向校正制导方法 / 185
6.2.4 应用实例 / 186
6.3 基于阻力剖面跟踪的鲁棒制导方法 / 187
6.3.1 考虑不确定的二阶阻力动力学模型 / 188
6.3.2 阻力剖面跟踪鲁棒制导方法 / 191
6.3.3 改进鲁棒制导方法 / 193
6.3.4 应用实例 / 195
6.4 小结 / 197
参考文献 / 197
第7章 高速返回地球再入过程的制导和控制技术 / 199
7.1 高速返回再入动力学模型 / 200
7.1.1 坐标系的建立 / 200
7.1.2 坐标系间的转换矩阵 / 201
7.1.3 矢量形式的动力学方程 / 203
7.1.4 在半速度坐标系建立质心动力学方程 / 204
7.2 高速返回再入任务特点和轨迹特分析 / 209
7.2.1 高速再入任务特点 / 209
7.2.2 高速再入轨迹特点与分段 / 211
7.. 高速再入轨迹各段的动力学特点 / 212
7.2.4 高速再入的弹道特与再入走廊分析 / 215
7.2.5 参数偏差对高速再入过程量和着陆精度的影响 / 218
7.3 标准轨道再入制导方法 / 222
7.3.1 标准轨道制导方法概述 / 222
7.3.2 标称轨道制导方法跳跃式再入问题分析 / 224
7.3.3 基于Gauss伪谱法的参考轨迹优化设计 / 225
7.3.4 基于数值预测校正方法的参考轨迹在线设计 /
7.3.5 基于非线预测控制方法的轨迹跟踪算法设计 / 241
7.4 预测校正再入制导方法 / 252
7.4.1 预测校正制导方法概述 / 252
7.4.2 预测校正制导方法过载抑制问题分析 / 254
7.4.3 开普勒段过载抑制算法 / 256
7.4.4 融合制导算法 / 258
7.4.5 应用实例 / 259
7.5 小结 / 267
参考文献 / 268
第8章 制导控制技术的地面验 / 271
8.1 着陆避障试验 / 272
8.1.1 悬吊试验——“LLRF” / 273
8.1.2 自由飞试验——“睡神” / 276
8.2 再入返回试验 / 285
8.2.1 “嫦娥-5飞行试验器” 简介 / 285
8.2.2 器舱组合介绍 / 287
8.. 试验飞行过程 / 290
8.3 小结 / 294
参考文献 / 294
第9章 深空探测航天器制导控制技术发展展望 / 296
参考文献 / 302
索引 / 304
无
(1)本书研究讨论的制导控制技术,强调的是实用,所涉及的技术方法很多都在国内外典型的深空探测任务中得到了应用和验,包括、维京、好奇号等,也包括我国的嫦娥系列月球探测器。
(2)本书注重的是航天动力学、控制理论等与实际制导技术的结合,因此在叙述技术应用时会对相关的理论方法进行简单的回顾, 以便于读者建立理论与应用之间的联系。
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