航天器姿態(tài)敏捷穩(wěn)健控制方法與應(yīng)用

目錄
第1章 緒論 1
1.1 敏捷航天器的研制發(fā)展 1
1.2 航天器敏捷控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展 5
1.2.1 敏捷機(jī)動(dòng)姿態(tài)路徑規(guī)劃研究 5
1.2.2 敏捷機(jī)動(dòng)控制研究 7
1.3 航天器穩(wěn)健控制技術(shù)的發(fā)展 8
1.3.1 航天器敏捷穩(wěn)健技術(shù)背景 8
1.3.2 航天器穩(wěn)健控制技術(shù)發(fā)展歷程 9
1.3.3 航天器穩(wěn)健控制技術(shù)研究現(xiàn)狀 10
1.3.4 航天器穩(wěn)健控制技術(shù)應(yīng)用 12
參考文獻(xiàn) 15
第2章 姿態(tài)路徑規(guī)劃方法 18
2.1 概述 18
2.2 坐標(biāo)系介紹 19
2.3 姿態(tài)重定向的路徑規(guī)劃 19
2.3.1 路徑規(guī)劃方法 19
2.3.2 適用于姿態(tài)重定向的基準(zhǔn)重置方法 35
2.3.3 仿真實(shí)例 37
2.4 多邊界約束的路徑規(guī)劃 46
2.4.1 路徑規(guī)劃問(wèn)題描述 46
2.4.2 方法實(shí)現(xiàn) 47
2.4.3 仿真實(shí)例 51
2.5 動(dòng)目標(biāo)跟蹤的路徑規(guī)劃 52
2.5.1 星體跟蹤動(dòng)目標(biāo)的路徑規(guī)劃 52
2.5.2 面向像移補(bǔ)償?shù)膭?dòng)目標(biāo)路徑規(guī)劃 56
參考文獻(xiàn) 62
第3章 控制力矩陀螺構(gòu)型及操縱律設(shè)計(jì) 63
3.1 概述 63
3.2 單框架控制力矩陀螺精確模型 63
3.2.1 低速框架動(dòng)力學(xué)模型 64
3.2.2 低速框架遲滯時(shí)延特性模型 69
3.2.3 高速轉(zhuǎn)子擾動(dòng)模型 71
3.2.4 模型校驗(yàn) 75
3.3 控制力矩陀螺構(gòu)型設(shè)計(jì) 80
3.3.1 角動(dòng)量包絡(luò)及奇異特性分析 80
3.3.2 標(biāo)稱(chēng)框架角設(shè)計(jì) 83
3.3.3 構(gòu)型分析 84
3.4 控制力矩陀螺操縱律設(shè)計(jì) 89
3.4.1 剪刀型控制力矩陀螺操縱律 90
3.4.2 基于零運(yùn)動(dòng)奇異規(guī)避操縱方法 93
3.4.3 指令力矩螺旋式搜索的操縱方法 98
3.4.4 指令力矩調(diào)節(jié)及動(dòng)態(tài)分配操縱方法 103
3.4.5 變速控制力矩陀螺操縱律設(shè)計(jì) 109
參考文獻(xiàn) 115
第4章 敏捷航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制方法與應(yīng)用 117
4.1 概述 117
4.2 面向敏捷成像任務(wù)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn) 117
4.2.1 面向被動(dòng)推掃的姿態(tài)重定向控制 118
4.2.2 面向主動(dòng)推掃的動(dòng)中成像姿態(tài)控制 125
4.3 敏捷航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制方法 131
4.3.1 撓性附件的模態(tài)參數(shù)辨識(shí) 131
4.3.2 基于CMG力矩矢量調(diào)節(jié)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制 136
4.3.3 基于撓性模態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量信息的姿態(tài)協(xié)調(diào)控制 146
4.4 姿態(tài)機(jī)動(dòng)與附件指向的復(fù)合控制方法 151
4.4.1 附件敏捷指向規(guī)劃 151
4.4.2 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償與力矩補(bǔ)償 162
4.5 面向航天器敏捷機(jī)動(dòng)的陀螺誤差標(biāo)校與系統(tǒng)時(shí)延補(bǔ)償 175
4.5.1 陀螺的全誤差標(biāo)定 175
4.5.2 系統(tǒng)時(shí)延補(bǔ)償 181
參考文獻(xiàn) 187
第5章 敏捷航天器穩(wěn)健設(shè)計(jì)的故障定位方法 189
5.1 概述 189
5.2 穩(wěn)健設(shè)計(jì)的故障定位框架體系 189
5.3 部件獨(dú)立故障定位方法 191
5.3.1 基于專(zhuān)家知識(shí)的故障定位方法 191
5.3.2 基于模型知識(shí)的故障定位方法 200
5.3.3 基于數(shù)據(jù)的故障定位方法 205
5.4 同類(lèi)部件故障定位方法 209
5.4.1 基于平衡方程等價(jià)性的陀螺組件故障定位方法 209
5.4.2 基于奇偶空間的CMG組件故障定位方法 214
5.5 不同類(lèi)部件故障定位方法 219
5.5.1 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的故障定位方法 219
5.5.2 基于動(dòng)力學(xué)模型的故障定位方法 234
5.6 系統(tǒng)級(jí)故障檢測(cè)方法 238
5.7 故障定位結(jié)果融合方法 239
參考文獻(xiàn) 240
第6章 敏捷航天器穩(wěn)健設(shè)計(jì)的安全性策略及控制方法 242
6.1 概述 242
6.2 穩(wěn)健系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)策略 242
6.2.1 安全模式的總體設(shè)計(jì) 243
6.2.2 全姿態(tài)捕獲的邏輯設(shè)計(jì) 245
6.2.3 全姿態(tài)捕獲的控制設(shè)計(jì) 246
6.3 系統(tǒng)欠配置下的姿態(tài)控制方法 248
6.3.1 無(wú)角速度測(cè)量的自旋狀態(tài)確定 249
6.3.2 無(wú)角速度測(cè)量的太陽(yáng)搜索及對(duì)日定向控制 258
6.3.3 無(wú)角速度測(cè)量的異常姿態(tài)轉(zhuǎn)正常的控制方法 263
6.3.4 控制力矩陀螺欠配置的三軸姿態(tài)穩(wěn)定控制 272
6.3.5 推力器欠配置的三軸角速度控制 279
參考文獻(xiàn) 286