航天器魯棒安全飛行控制

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　航天器基本概念　1
1.2　航天器研究進展　6
1.2.1　國內(nèi)外典型航天器發(fā)展現(xiàn)狀　6
1.2.2　復(fù)雜航天器姿態(tài)控制　14
1.2.3　航天器故障診斷與容錯控制　18
1.2.4　航天器編隊控制　20
1.2.5　航天器仿真平臺　22
1.3　航天器控制難點問題　23
1.4　特點和內(nèi)容安排　26
1.5　小結(jié)　27
參考文獻　27
第2章　復(fù)雜航天器模型　35
2.1　航天器運動學(xué)模型　35
2.1.1　坐標系　36
2.1.2　姿態(tài)數(shù)學(xué)模型描述　36
2.2　航天器姿態(tài)動力學(xué)模型　39
2.2.1　剛體航天器動力學(xué)模型　40
2.2.2　剛?cè)岷教炱鲃恿W(xué)模型　40
2.2.3　剛液航天器動力學(xué)模型　51
2.2.4　剛-柔-液復(fù)雜航天器動力學(xué)模型　58
2.3　小結(jié)　60
參考文獻　61
第3章　復(fù)雜航天器姿態(tài)穩(wěn)定控制　62
3.1　輸入成形器方法概述　62
3.1.1　輸入成形器基本原理　62
3.1.2　幾種典型的輸入成形器　64
3.2　基于輸入成形器的姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計　70
3.2.1　FR輸入成形器設(shè)計　71
3.2.2　姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計　74
3.2.3　仿真分析　78
3.3　基于阻尼反饋的姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計　83
3.3.1　干擾觀測器與柔性振動觀測器設(shè)計　83
3.3.2　姿態(tài)穩(wěn)定控制器設(shè)計　87
3.3.3　仿真分析　91
3.4　小結(jié)　96
參考文獻　96
第4章　復(fù)雜航天器姿態(tài)機動軌跡優(yōu)化與穩(wěn)定跟蹤控制　98
4.1　航天器姿態(tài)機動軌跡優(yōu)化　98
4.1.1　姿態(tài)機動軌跡設(shè)計與穩(wěn)定跟蹤控制總體框架　98
4.1.2　姿態(tài)機動軌跡設(shè)計多目標多約束條件建立　99
4.1.3　基于Gauss偽譜法的姿態(tài)機動軌跡設(shè)計　104
4.2　有限時間姿態(tài)角速度估計　107
4.2.1　有限時間狀態(tài)觀測器設(shè)計　108
4.2.2　角速度求解　111
4.3　航天器姿態(tài)機動穩(wěn)定跟蹤控制　112
4.3.1　面向控制建模　112
4.3.2　姿態(tài)機動穩(wěn)定跟蹤控制器設(shè)計　114
4.3.3　仿真分析　122
4.4　小結(jié)　131
參考文獻　131
第5章　航天器故障診斷與容錯控制　132
5.1　航天器故障概述　132
5.1.1　航天器故障案例　132
5.1.2　航天器故障類型　134
5.2　基于滑模觀測器的航天器有限時間被動容錯控制　136
5.2.1　故障影響下的航天器模型建立　136
5.2.2　航天器觀測器-容錯控制器綜合設(shè)計　138
5.2.3　仿真分析　144
5.3　基于自適應(yīng)策略的主動航天器故障診斷與容錯控制　146
5.3.1　故障檢測策略　147
5.3.2　故障重構(gòu)觀測器設(shè)計　149
5.3.3　容錯控制器設(shè)計　151
5.3.4　仿真分析　152
5.4　基于滑模增廣系統(tǒng)的故障診斷-容錯控制一體化設(shè)計　154
5.4.1　面向一體化設(shè)計的航天器增廣系統(tǒng)模型建立　155
5.4.2　故障估計器與容錯控制器一體化設(shè)計　158
5.4.3　仿真分析　163
5.5　小結(jié)　166
參考文獻　167
第6章　微小衛(wèi)星編隊構(gòu)型優(yōu)化及姿態(tài)同步控制　168
6.1　衛(wèi)星編隊合成孔徑成像控制方案　168
6.1.1　空間圓編隊成像控制方案　170
6.1.2　水平圓編隊成像控制方案　174
6.2　衛(wèi)星編隊構(gòu)型優(yōu)化與控制　176
6.2.1　衛(wèi)星編隊相對運動模型　176
6.2.2　衛(wèi)星編隊構(gòu)型優(yōu)化　179
6.2.3　衛(wèi)星編隊構(gòu)型控制　186
6.3　衛(wèi)星編隊姿態(tài)控制　193
6.3.1　衛(wèi)星編隊模型及問題描述　193
6.3.2　自適應(yīng)有限時間分布式觀測器設(shè)計　195
6.3.3　姿態(tài)同步控制器設(shè)計　199
6.3.4　仿真分析　205
6.4　小結(jié)　210
參考文獻　210
第7章　分布式虛擬實時仿真平臺設(shè)計與實現(xiàn)　212
7.1　分布式虛擬實時仿真平臺總體方案　212
7.1.1　仿真平臺需求分析　212
7.1.2　仿真平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計　214
7.1.3　仿真平臺軟件開發(fā)環(huán)境　216
7.2　主控軟件設(shè)計與實現(xiàn)　217
7.2.1　仿真平臺主控軟件總體架構(gòu)設(shè)計　217
7.2.2　主控軟件設(shè)計模式　218
7.2.3　主控軟件用戶界面開發(fā)　219
7.2.4　基于xPC API的實時仿真模塊開發(fā)　221
7.2.5　基于Socket和Protobuf的網(wǎng)絡(luò)通信模塊開發(fā)　224
7.2.6　基于MySQL的數(shù)據(jù)管理模塊開發(fā)　230
7.2.7　基于9030控制卡的轉(zhuǎn)臺驅(qū)動模塊開發(fā)　232
7.3　視景軟件設(shè)計與實現(xiàn)　235
7.3.1　視景軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計　235
7.3.2　航天器虛擬場景搭建　236
7.3.3　場景運行邏輯開發(fā)　239
7.3.4　基于UGUI的圖形用戶界面開發(fā)　242
7.4　人機交互設(shè)計與實現(xiàn)　244
7.4.1　仿真平臺人機交互架構(gòu)　244
7.4.2　語音交互模塊開發(fā)　244
7.4.3　虛擬現(xiàn)實交互模塊　248
7.5　航天器虛擬仿真系統(tǒng)實驗　249
7.5.1　仿真平臺搭建　249
7.5.2　仿真實驗設(shè)計與結(jié)果分析　250
7.6　小結(jié)　255