醉染图书静止轨道卫星姿态轨道控制技术9787515919751

目录




章概论1

1.1静止轨道卫星的定义与特点1

1.2静止轨道卫星的发展概述3

1.2.1静止轨道通信卫星3

1.2.2静止轨道数据中继卫星7

1..静止轨道气象卫星与光学成像卫星8

1.2.4静止轨道侦察卫星10

1.2.5静止轨道导弹预警卫星10

1.3静止轨道卫星轨道、姿态控制任务及特点11

1.3.1轨道控制11

1.3.2姿态控制12

1.3.3姿态确定15

1.3.4局部指向控制与多级指向控制15

1.4静止轨道卫星姿态轨道控制技术展望16

1.4.1大型复杂卫星与小型敏捷卫星的高能控制16

1.4.2智能自主控制与人工智能应用16

1.4.3控制系统的标准化、通用化、模块化16

1.4.4分布式架构与信息融合17

1.5全书内容介绍17

参考文献18
第2章静止轨道卫星控制系统设计要览21

2.1概述21

2.2卫星控制系统开发流程21

2.2.1任务分析与概要设计21

2.2.2方案设计22

2..技术设计

2.2.4系统测试

2.2.5发及在轨维护

.卫星控制任务分析24

..1静止轨道卫星控制任务需求24

..2静止轨道卫星控制任务分析25

2.4卫星控制系统概要设计与部件选型28

2.4.1控制系统器28

2.4.2控制系统执行机构41

2.5卫星控制系统方案设计45

2.5.1控制模式设计46

2.5.2姿态确定方案设计48

2.5.3姿态控制方案设计52

2.6卫星控制系统数字化

2.6.1面向工程应用的数字化

2.6.2控制系统数字孪生与智慧化技术6

2.7小结59

参考文献60
第3章静止轨道卫星姿态运动学与动力学62

3.1概述62

3.2姿态描述62

3.2.1坐标系与坐标变换62

3.2.2静止轨道卫星常用坐标系64

3..方向余弦矩阵66

3.2.4欧拉角67

3.2.5欧拉轴/角69

3.2.姿态元数74

3.2.7罗德里格斯参数81

3.3姿态运动学82

3.3.1方向余弦矩阵对应的运动学方程82

3.3.2欧拉角对应的运动学方程83

3.3.3欧拉轴/角对应的运动学方程85

3.3.4姿态四元数对应的运动学方程86

3.3.5罗德里格斯参数对应的运动学方程87

3.4刚体卫星姿态动力学88

3.4.1基本概念88

3.4.2动力学方程92

3.4.3动力学特分析94

3.5挠卫星姿态动力学100

3.5.1基于悬臂梁模型的挠卫星动力学建模101

3.5.2挠动力学特分析103

3.5.3挠卫星动力学工程化建模105

3.6充液卫星姿态动力学109

3.6.1基本概念109

3.6.2液体横向晃动建模及分析111

3.6.3液体横向晃动的等效动力学模型114

3.6.4挠充液卫星动力学综合模型118

3.7多体卫星姿态动力学119

3.8空间环境力矩1

3.8.1太阳光压力矩1

3.8.2重力梯度力矩126

3.8.3地磁力矩128

参考文献132
第4章静止轨道卫星喷气姿态控制135

4.1概述135

4.2喷气控制原理136

4.2.1喷气控制系统的工作原理及特点136

4.2.2喷气控制系统的分析方法138

4..喷气控制系统的设计要求140

4.3基于经典控制方法的喷气控制141

4.3.1方法概述141

4.3.2伪速率调制器的设计与分析142

4.3.3P与校正滤波器的设计148

4.3.4稳定分析153

4.3.5数值18

4.4基于自适应模糊系统的喷气控制162

4.4.1方法概述162

4.4.2问题描述164

4.4.3基于直接型自适应模糊系统的喷气控制166

4.4.4基于间接型自适应模糊系统的喷气控制172

4.5基于滑模变结构方法的喷气控制177

4.5.1方法概述177

4.5.2基于VSC的直接开关型喷气控制180

4.5.3基于VSC的脉冲调制型喷气控制183

4.6基于特征模型的喷气控制190

4.6.1方法概述190

4.6.2基于特征建模的控制方法设计要点192

4.6.3基于特征建模的喷气控制195

4.7基于喷气的姿态快速机动控制199

4.7.1概述199

4.7.2姿态机动路径规划200

4.7.3基于跟踪微分和特征模型的喷气姿态机动控制205

4.7.4基于特征模型的滑模喷气姿态机动控制208

4.8小结210

参考文献211
第5章静止轨道卫星角动量交换姿态控制214

5.1概述214

5.2整星偏置角动量控制215

5.2.1角动量控制原理215

5.2.2偏置角动量控制系统分析215

5..偏置动量卫星滚动偏航通道控制221

5.3整星零角动量控制228

5.3.1环境干扰力矩影响分析228

5.3.2角动量装置构型选择2

5.3.3轮系角动量包络分析

5.4基于自抗扰算法的零动量姿态控制

5.4.1概述

5.4.2双回路自抗扰姿态控制243

5.4.3单回路自抗扰姿态控制248

5.5基于融合算法的零动量姿态控制252

5.5.1概述252

5.5.2基于间接型AFS和干扰补偿的姿态稳定控制252

5.5.3基于直接型AFS和干扰补偿的姿态稳定控制261

5.5.4滑模与模糊系统相融合的姿态控制264

5.6基于角动量交换的姿态机动控制268

5.6.1概述268

5.6.2基于特征模型的平滑姿态机动269

5.6.3兼顾机动能与稳态能的姿态控制270

5.7角动量管理273

5.8在轨估计与辨识277

5.8.1动量轮摩擦力矩在线估计277

5.8.2太阳光压力矩在线估计280

5.8.3挠模态在线辨识与抑制281

5.9小结283

参考文献285
第6章静止轨道卫星轨道动力学288

6.1概述288

6.2时间系统与空间坐标系288

6.2.1时间系统288

6.2.2地球运动模型290

6..空间坐标系292

6.3二体问题及轨道根数293

6.3.1二体问题经典轨道根数293

6.3.2地球静止轨道无奇异根数296

6.3.3轨道参数的计算和转换296

6.4静止轨道卫星轨道摄动298

6.4.1摄动方程298

6.4.2地球非球形引力摄动299

6.4.3日月引力摄动302

6.4.4太阳光压摄动311

6.4.5小结313

6.5轨道控制动力学314

6.5.1轨控推力模型314

6.5.2脉冲推力动力学方程314

6.5.3连续推力动力学方程315

6.6相对轨道动力学316

6.6.1坐标系及基本设36

6.6.2圆参考轨道相对动力学方程317

参考文献319
第7章静止轨道卫星轨道控制320

7.1概述320

7.2静止轨道控制方程321

7.3南北位置保持3

7.3.1倾角控制目标3

7.3.2倾角控制量324

7.3.3倾角控制时刻325

7.4东西位置保持326

7.4.1平经度控制目标327

7.4.2平经度控制量328

7.4.3平经度控制时刻329

7.5偏心率控制330

7.5.1偏心率控制目标330

7.5.2偏心率控制量331

7.5.3偏心率控制时刻332

7.6漂星、共位与离轨控制332

7.6.1漂星控制332

7.6.2共位控制334

7.6.3离轨控制337

7.7小结338

参考文献339
第8章静止轨道卫星智能自主控制340

8.1概述340

8.2卫星智能自主控制的历史与现状341

8.3卫星智能自主控制系统的总体架构347

8.3.1卫星智能自主控制系统的特征要素347

8.3.2卫星智能自主控制系统的硬件架构348

8.3.3卫星智能自主控制系统的软件架构351

8.4静止轨道卫星自航355

8.4.1静止轨道卫星自航技术途径及难点356

8.4.2基于地球器+星器的天文导航方法357

8.4.3基于光学器+GNSS的融合型导航方法361

8.5基于电推进的自主转移轨道控制362

8.5.1电推进通信卫星平台介绍363

8.5.2电推进轨道转移367

8.6基于电推进的自主轨道保持控制370

8.6.1四台锥形布局下的自主位保方案370

8.6.2机械臂+两台电推进布局下的自主位保方案371

8.7小结372

参考文献373
第9章静止轨道微小卫星控制系统设计376

9.1概述376

9.2静止轨道微小卫星的应用领域及应用价值376

9.2.1静止轨道微小卫星民用领域应用分析376

9.2.2静止轨道微小卫星军用领域应用分析377

9.3静止轨道微小卫星发展概况378

9.4静止轨道微小卫星控制系统关键技术383

9.4.1静止轨道微小卫星的主要特点383

9.4.2静止轨道微小卫星控制系统关键技术384

9.5静止轨道微小卫星控制系统设计385

9.5.1静止轨道微小卫星控制系统敏捷开发流程385

9.5.2静止轨道微小卫星信息架构设计386

9.5.3静止轨道微小卫星敏捷控制若干问题探讨389

9.6小结391

参考文献392
0章静止轨道卫星控制系统FDIR设计395

10.1概述395

10.2静止轨道卫星控制系统典型故障396

10.2.1系统级故障396

10.2.2单机级故障399

10.3静止轨道卫星控制系统层级式FDIR设计403

10.3.1原理与要点403

10.3.2工程算例405

10.4静止轨道卫星控制系统FDIR设计要点409

10.4.1静止轨道卫星控制系统数据有效判断409

10.4.2单机故障诊断与处理413

10.4.3系统故障诊断与安全管理414

10.5小结415

参考文献416
1章静止轨道卫星控制系统地面验417

11.1概述417

11.2控制系统实时原型验418

11.2.1实时原型技术概览418

11.2.2面向卫星控制系统的实时原型系统设计420

11..卫星控制系统实时原型验4

11.3控制系统物理验424

11.3.1控制系统物理原理及应用场合424

11.3.2复杂卫星三轴物理验研究427

11.3.3双轴运动机构物理验研究430

11.4控制系统地面测试434

11.4.1控制系统地面测试任务434

11.4.2地面测试系统的原理及组成434

11.4.3控制系统地面测试流程436

11.4.4控制系统高可信测试技术438

11.5卫星模拟器设计及应用443

11.5.1卫星模拟器的作用及应用场合443

11.5.2卫星模拟器的结构组成444

11.5.3卫星模拟器主要模块设计445

11.5.4高可信卫星模拟器448

11.6小结451

参考文献452
2章静止轨道卫星飞行控制支持与在轨保障454

12.1概述454

12.2轨道参数计算454

12.2.1日月位置454

12.2.2椭圆参数455

12..卫星速度457

12.2.4飞行角457

12.2.5赤经赤纬458

12.2.6轨道角速度458

12.2.7地影458

12.2.8地面站观测卫星460

1.星上时间注入461

1..1星上时间的用途461

1..2星地时差计算方法462

1..闰秒的简化处理462

12.4变轨策略验及参数计算462

12.4.1点火姿态463

12.4.2推进剂消耗463

12.4.3轨道递推464

12.4.4陀螺漂移及补偿计算465

12.4.5器工作状态预报466

12.4.6星器安装补偿469

12.4.7太阳帆板转角计算470

12.5在轨数据分析470

12.5.1动量轮470

12.5.2SADA471

12.5.3红外地球器471

12.5.4太阳器472

12.5.5陀螺472

12.5.6星器472

12.5.7姿态控制精度分析473

12.6静止轨道卫星离轨473

12.6.1弃置轨道473

12.6.2霍曼转移实现离轨474

12.6.3轨道钝化474

12.7小结475

参考文献476