星間可控場力作用的航天器相對運動機(jī)理與控制方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 基本概念與內(nèi)涵 2
1.1.1 基本概念 2
1.1.2 技術(shù)內(nèi)涵 2
1.2 星間可控場力研究現(xiàn)狀與應(yīng)用發(fā)展歷程 3
1.2.1 星間可控庫侖力 3
1.2.2 星間可控磁場力 10
1.2.3 星間可控磁通釘扎效應(yīng)力 17
1.3 本書組織結(jié)構(gòu)與主要內(nèi)容 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章 星間可控場力作用特點與規(guī)律 26
2.1 電磁學(xué)基礎(chǔ) 26
2.1.1 電場力建模與作用規(guī)律 26
2.1.2 磁場力建模與作用規(guī)律 29
2.2 三類作用力統(tǒng)一建模 31
2.2.1 以庫侖力模型為基礎(chǔ)的統(tǒng)一建模 31
2.2.2 統(tǒng)一模型適用性分析 33
2.3 動力學(xué)建模關(guān)鍵問題 33
2.3.1 星間可控場力引入對動力學(xué)建模的影響 33
2.3.2 基于牛頓力學(xué)框架的動力學(xué)建模 34
2.3.3 基于分析力學(xué)框架的動力學(xué)建模 36
2.4 動力學(xué)守恒特性 42
2.4.1 保守力先決條件及建模分析 42
2.4.2 動力學(xué)守恒分析 45
2.4.3 相對運動特性分析 47
2.4.4 仿真算例 49
2.5 本章小結(jié) 55
參考文獻(xiàn) 55
第3章 電場力作用的航天器相對運動機(jī)理 56
3.1 電場力在軌產(chǎn)生機(jī)理與模型 56
3.1.1 電場力在軌產(chǎn)生機(jī)理 56
3.1.2 星間電場力建模 58
3.2 動力學(xué)建模 58
3.2.1 一般模型 58
3.2.2 模型適應(yīng)性簡化 60
3.3 動力學(xué)特性分析 61
3.4 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 63
第4章 磁場力作用的航天器相對運動機(jī)理 65
4.1 磁場力在軌產(chǎn)生機(jī)理與模型 65
4.1.1 磁場力在軌產(chǎn)生機(jī)理 65
4.1.2 星間磁場力模型與應(yīng)用分析 67
4.2 動力學(xué)建模 72
4.2.1 地心慣性系下電磁航天器軌道動力學(xué)模型 72
4.2.2 相對運動動力學(xué)模型 75
4.2.3 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣 76
4.3 動力學(xué)特性分析 77
4.3.1 控制能力 77
4.3.2 自對接特性 78
4.3.3 自對準(zhǔn)特性 86
4.4 本章小結(jié) 93
參考文獻(xiàn) 93
第5章 磁通釘扎效應(yīng)力對磁場力作用的拓展及其他星間可控場力 94
5.1 磁通釘扎效應(yīng)及其作用力/力矩模型 94
5.1.1 受限三磁偶極子關(guān)系 96
5.1.2 遠(yuǎn)場電磁力/力矩模型 97
5.1.3 磁通釘扎效應(yīng)力/力矩模型誤差分析 98
5.2 磁通釘扎作用的被動穩(wěn)定性及其對磁場力作用的動力學(xué)拓展與約束 101
5.2.1 平面磁通釘扎效應(yīng)力/力矩特性 101
5.2.2 磁通釘扎效應(yīng)力/力矩剛度特性與被動穩(wěn)定性分析 106
5.2.3 磁通釘扎作用的雙星相對軌跡運動建模 111
5.2.4 相對平衡態(tài)存在性與靜態(tài)構(gòu)形穩(wěn)定性分析 116
5.3 其他可控星間場力作用 128
5.3.1 電磁渦流消旋基本概念 128
5.3.2 初步控制設(shè)計 129
5.4 本章小結(jié) 134
參考文獻(xiàn) 135
第6章 利用星間可控場力作用特點與規(guī)律的控制策略與方法 137
6.1 基于星間可控場力作用相對平衡態(tài)的構(gòu)型重構(gòu) 137
6.1.1 兩星電磁編隊相對平衡態(tài)求解 138
6.1.2 基于不變流形的相對平衡態(tài)重構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 142
6.2 基于電磁自對準(zhǔn)/自對接特性的航天器柔性對接 151
6.2.1 動力學(xué)模型及“星間電磁+磁通釘扎作用”力學(xué)模型 151
6.2.2 磁通釘扎輔助的電磁柔性對接控制設(shè)計 154
6.2.3 地面試驗數(shù)據(jù)分析 156
6.3 本章小結(jié) 161
參考文獻(xiàn) 162
彩圖