内容简介

本书系统讨论了连续小推力航天器轨道动力学与控制问题，以非开普勒悬浮轨道为研究对象，主要研究内容为：小推力悬浮轨道的非线性动力学与控制，包括悬浮轨道拓扑性、稳定性、穿越行为以及轨道机动策略；悬浮轨道的密切根数解析解；悬浮轨道编队飞行中的相对运动，包括线性解析推导与非线性数值映射。

目录

第1章绪论11.1选题依据11.1.1研究背景11.1.2研究意义与目的21.2国内外研究现状31.2.1连续小推力技术国内外发展和应用概况31.2.2悬浮轨道动力学与控制研究现状71.2.3悬浮轨道的解析解理论101.2.4悬浮轨道编队飞行相关技术问题111.3主要研究工作13第2章连续小推力悬浮轨道动力学模型162.1引言162.2连续小推力悬浮轨道的哈密顿动力学162.3平衡点和Hill区域212.3.1平衡点的求解212.3.2Hill区域及相关术语242.4本章小结27第3章基于垂直推力的悬浮轨道动力学与控制283.1引言283.2哈密顿动力学283.3双曲型平衡点Lu附近的运动313.3.1哈密顿函数的正则化313.3.2Lyapunov轨道323.3.3Lyapunov轨道的不2流形343.4椭圆型平衡点Ls附近的运动353.4.1哈密顿函数的正则化353.4.2KAM环的存在和边界363.4.3Ls附近的周期和拟周期轨道373.5颈部区域内的穿越行为393.5.1颈部区域运动的线性化393.5.2环面的破裂和穿越的发生403.5.3Lyapunov轨道的同宿行为413.5.4共振穿越433.5.5hmaxz的退化情形433.5.6大岛屿的扩展情形453.6双曲型平衡点的镇定483.6.1保哈密顿结构控制在悬浮轨道中的应用483.6.2控制器的镇定范围493.6.3hmaxz退化情形的镇定513.6.4控制器的分配律523.7本章小结53第4章基于倾斜推力的悬浮轨道动力学与控制554.1引言554.2平衡点附近有界轨道554.2.1KAM环破裂前的非共振有界轨道564.2.2KAM环破裂后的非共振有界轨道584.2.3共振周期轨道584.3颈部区域的稳定性与穿越性614.3.1Lyapunov轨道及其不2流形614.3.2不2流形与穿越区域的关系644.3.3穿越与非穿越轨道的可及位置674.3.4穿越轨道在内部区域的停留时间684.4基于推力俯仰角控制的悬浮轨道转移714.4.1KAM环内的轨道转移714.4.2KAM环外的轨道转移724.5本章小结74第5章基于速度弱反馈的悬浮轨道动力学与控制765.1引言765.2受控悬浮轨道动力学765.3椭圆型平衡点附近的受控运动785.4双曲型平衡点附近的受控运动795.4.1Lyapunov轨道795.4.2不2流形805.5不2流形的同宿性835.6弱HSP控制下的穿越和非穿越轨道885.6.1轨道特性及其分类885.6.2基于（ρ，z）空间Hill区域可达位置的分类法895.6.3基于ρ,ρ·空间庞加莱截面穿越区域的分类法925.7基于弱HSP控制的悬浮轨道转移945.7.1KAM环内的轨道转移945.7.2KAM环外的轨道转移965.8本章小结97第6章连续小推力悬浮轨道的解析解996.1引言996.2基于虚拟地球的动力学模型996.3短周期项摄动1046.4长期与长周期项摄动1086.5结果与分析1136.5.1密切根数数值解与解析解比较1136.5.2密切根数与悬浮轨道之间的联系1166.6本章小结121第7章悬浮轨道的线性相对运动1227.1引言1227.2小推力圆形悬浮轨道动力学1237.2.1小推力圆形悬浮轨道完全动力学模型1237.2.2小推力圆形悬浮轨道简约动力学模型1247.3完全动力学模型下的线性相对运动1257.3.1线性相对运动方程1257.3.2线性相对运动的基础解系1277.3.3受控下的离轴平衡点1347.4简约动力学模型下的线性相对运动1357.4.1线性相对运动解析解1357.4.2控制下的有界相对轨道1387.5悬浮静止轨道的编队飞行1427.5.1InSAR和Fresnel带透镜任务中的固定相对基线1427.5.2相控阵22任务中的重复相对轨迹1447.6本章小结146第8章悬浮轨道的非线性编队飞行1488.1引言1488.2悬浮轨道非线性动力学1488.3周期与拟周期悬浮轨道1518.3.1庞加莱截面与微分修正1518.3.2穿越时间间隔与角度漂移1528.4编队飞行的相对有界轨道1548.4.1类型Ⅰ：周期×周期悬浮轨道1548.4.2类型Ⅱ：周期×拟周期悬浮轨道1558.4.3类型Ⅲ：拟周期×拟周期悬浮轨道1588.4.4相对有界轨道的优化算法1608.5本章小结162附录163参考文献168