航天器交會對接任務(wù)分析與設(shè)計(jì)

序前言第1章 緒論 1.1 交會對接任務(wù)概述 1.1.1 交會對接的基本概念 1.1.2 交會對接技術(shù)分類 1.1.3 交會對接的飛行階段和飛行程序 1.2 交會對接技術(shù)發(fā)展歷史 1.2.1 交會對接技術(shù)的誕生 1.2.2 交會對接技術(shù)的成熟應(yīng)用 1.2.3 交會對接技術(shù)的新發(fā)展 1.3 交會對接技術(shù)發(fā)展趨勢 1.4 本書的主要內(nèi)容第2章 空間交會的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2.1 引言 2.2 坐標(biāo)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)學(xué)描述 2.2.1 空間坐標(biāo)系 2.2.2 飛行器運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述 2.3 飛行器軌道動(dòng)力學(xué)模型 2.3.1 軌道攝動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型 2.3.2 主要攝動(dòng)項(xiàng) 2.4 飛行器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型 2.4.1 姿態(tài)描述 2.4.2 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 2.4.3 姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程 2.4.4 空間環(huán)境力矩 2.5 相對動(dòng)力學(xué)模型 2.5.1 一般條件下的相對動(dòng)力學(xué)模型 2.5.2 圓參考軌道下的相對動(dòng)力學(xué)模型 2.5.3 圓參考軌道下的相對動(dòng)力學(xué)特性分析 2.5.4 近圓軌道相對運(yùn)動(dòng) 2.5.5 絕對運(yùn)動(dòng)與近圓相對運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 2.6 軌道機(jī)動(dòng) 2.6.1 單沖量對相對運(yùn)動(dòng)的影響 2.6.2 多沖量變軌問題概述 2.7 小結(jié)第3章 目標(biāo)器軌道與交會發(fā)射窗口 3.1 引言 3.2 目標(biāo)飛行器軌道 3.2.1 目標(biāo)飛行器的軌道選擇 3.2.2 目標(biāo)飛行器的軌道調(diào)整和軌道維持 3.3 交會對接發(fā)射窗口問題 3.3.1 發(fā)射窗口總體分析 3.3.2 平面窗口分析計(jì)算 3.3.3 相位窗口分析計(jì)算 3.3.4 發(fā)射窗口求解 3.4 發(fā)射窗口的幾個(gè)相關(guān)問題 3.4.1 異面變軌能量估算 3.4.2 發(fā)射窗口的高階修正 3.4.3 發(fā)射場部署策略 3.5 考慮工程約束的窗口計(jì)算 3.5.1 相關(guān)模型 3.5.2 發(fā)射窗口設(shè)計(jì)中的工程約束 3.5.3 發(fā)射窗口示例與分析 3.6 小結(jié)第4章 遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段 4.1 引言 4.2 遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段軌道問題研究現(xiàn)狀 4.2.1 理論研究 4.2.2 工程實(shí)際研究 4.2.3 變軌任務(wù)規(guī)劃模型 4.3 遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段的變軌策略 4.3.1 遠(yuǎn)距離導(dǎo)引段工程約束 4.3.2 特殊點(diǎn)變軌 4.3.3 綜合變軌 4.3.4 修正特殊點(diǎn)變軌 4.4 變軌任務(wù)實(shí)時(shí)規(guī)劃 4.4.1 主要誤差因素及誤差影響敏感度分析 4.4.2 實(shí)時(shí)規(guī)劃問題及應(yīng)用過程 4.4.3 實(shí)時(shí)規(guī)劃策略 4.4.4 仿真算例 4.5 變軌故障后軌道重構(gòu)規(guī)劃 4.5.1 交會變軌故障及故障后軌道類型 4.5.2 故障后軌道重構(gòu)方案設(shè)計(jì) 4.5.3 軌道重構(gòu)規(guī)劃求解策略 4.5.4 仿真算例 4.6 小結(jié)第5章 近距離導(dǎo)引段 5.1 引言 5.2 近距離導(dǎo)引段交會技術(shù)概述 5.2.1 近距離導(dǎo)引段的控制目標(biāo) 5.2.2 近距離導(dǎo)引段軌道動(dòng)力學(xué)模型與控制 5.2.3 近距離導(dǎo)引段段偏差分析 5.2.4 近距離導(dǎo)引段故障對策 5.3 C-W制導(dǎo)方法及其改進(jìn) 5.3.1 C-W方程制導(dǎo)誤差分析 5.3.2 C-W制導(dǎo)修正算法 5.3.3 基于高精度軌道模型的近距離導(dǎo)引段控制 5.3.4 基于非線性相對運(yùn)動(dòng)的制導(dǎo)方法 5.4 LamC-Wert制導(dǎo)方法 5.4.1 Lambert普適變量算法 5.4.2 Lambert修正制導(dǎo)算法 5.4.3 尋的段Lambert三脈沖制導(dǎo)分析 5.4.4 尋的段Lambert四脈沖制導(dǎo)分析 5.4.5 接近段二脈沖制導(dǎo)控制 5.5 偏差情況下的飛行方案仿真研究 5.5.1 近距離導(dǎo)引段段偏差分析的基本方法 5.5.2 典型設(shè)備的誤差敏感度分析 5.5.3 正常飛行方案綜合誤差仿真分析 5.6 近距離導(dǎo)引段的軌跡安全分析 5.6.1 軌跡安全分析的一般方法 5.6.2 被動(dòng)軌跡安全分析 5.6.3 近距離導(dǎo)引段的避撞機(jī)動(dòng) 5.7 故障情況下的飛行方案研究 5.7.1 近距離導(dǎo)引段故障分類及其約束條件 5.7.2 標(biāo)稱方案設(shè)計(jì) 5.7.3 變軌機(jī)動(dòng)故障對策 5.7.4 仿真算例 5.8 小結(jié)第6章 最后逼近段 6.1 引言 6.2 繞飛段與停泊點(diǎn)的設(shè)置 6.2.1 停泊點(diǎn)的設(shè)置 6.2.2 -V-Bar自主交會方案 6.2.3 +R-Bar自主交會方案 6.2.4 +V-Bar自主交會方案 6.3 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系的交會控制模型 6.3.1 走廊式(水平)交會 6.3.2 視線導(dǎo)引平行交會 6.3.3 相平面控制 6.3.4 人工控制對接 6.4 平移靠攏段的視線控制策略 6.4.1 平移靠攏段的控制目標(biāo)和約束 6.4.2 橫向控制策略 6.4.3 縱向控制策略 6.4.4 懸停控制策略 6.4.5 算例 6.5 被動(dòng)安全逼近速度分析 6.5.1 長方體禁區(qū) 6.5.2 球形禁區(qū) 6.5.3 錐形禁區(qū) 6.6 安全約束下的最優(yōu)軌跡設(shè)計(jì) 6.6.1 線性系統(tǒng)最優(yōu)軌跡設(shè)計(jì)的線性規(guī)劃解 6.6.2 最后逼近段的最優(yōu)軌跡設(shè)計(jì) 6.6.3 軌跡安全約束 6.6.4 算例 6.7 最后逼近段的緊急避撞機(jī)動(dòng) 6.7.1 緊急避撞機(jī)動(dòng)的啟動(dòng)條件 6.7.2 緊急避撞機(jī)動(dòng)的設(shè)計(jì)原則 6.7.3 緊急避撞機(jī)動(dòng)方案分析 6.7.4 算例 6.8 小結(jié)第7章 對接動(dòng)力學(xué)建模與分析 7.1 引言 7.2 對接機(jī)構(gòu)發(fā)展概述 7.3 對接過程的變拓?fù)湎到y(tǒng)動(dòng)力學(xué)描述 7.3.1 變拓?fù)鋯栴}的一般表述 7.3.2 變約束形式的變拓?fù)涿枋? 7.3.3 其他類型的描述 7.3.4 變拓?fù)湎到y(tǒng)的模型 7.4 空間對接過程中的接觸點(diǎn)檢測 7.4.1 坐標(biāo)系定義 7.4.2 接觸點(diǎn)類型及判斷 7.4.3 檢測算法仿真算例 7.5 對接動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型 7.5.1 建模假設(shè) 7.5.2 剛體的牛頓-歐拉動(dòng)力學(xué)方程 7.5.3 對接各階段動(dòng)力學(xué)方程 7.5.4 捕獲段模型的求解策略 7.6 對接動(dòng)力學(xué)仿真 7.6.1 仿真模型參數(shù)設(shè)置 7.6.2 對接過程的仿真流程 7.6.3 基于ADAMS軟件的對接動(dòng)力學(xué)仿真 7.6.4 仿真算例 7.6.5 基于仿真的分析 7.7 小結(jié)第8章 撤離段 8.1 引言 8.2 撤離過程與約束 8.2.1 撤離過程 8.2.2 約束條件 8.3 撤離制導(dǎo)控制策略 8.3.1 徑向與切向沖量方案 8.3.2 C-W斜滑撤離制導(dǎo)控制 8.3.3 基于視線角、安全距離約束的C-W撤離制導(dǎo)控制 8.3.4 視線角的解析求解 8.3.5 算例分析 8.4 撤離安全軌跡設(shè)計(jì) 8.4.1 安全軌跡概念 8.4.2 撤離軌跡及被動(dòng)安全的一般分析 8.4.3 兩種撤離方案的安全性分析 8.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)