国之重器出版工程 航天先进技术研究与应用系列 航天器姿态动力学与控制
作者：李立涛，荣思远 编著
出版时间：2019年版
丛编项：国之重器出版工程
内容简介
本书以航天器的姿态动力学与控制为研究内容，系统地阐述了各种典型航天器姿态动力学的基本理论以及姿态控制系统的基本工作原理和设计方法。本书共15章，分别介绍航天器的姿态运动学和姿态动力学，航天器的姿态确定原理、自旋/双自旋航天器以及三轴稳定航天器的姿态确定方法，自旋/双自旋稳定航天器以及三轴稳定航天器的姿态控制设计方法，姿态控制系统设计的基本内容。
目录
第1章航天器姿态运动学1
1．1矢量及矢量运算的矩阵表示2
1．2坐标变换5
1．3并矢与并矢矩阵的坐标变换8
1．4矢量和并矢的时间导数12
1．5航天器常用坐标系14
1．6姿态参数19
1．7姿态运动学方程32
第2章航天器姿态动力学基础40
2．1航天器姿态动力学概述41
2．2航天器姿态动力学建模原理42
2．3刚体姿态动力学与欧拉方程45
2．4三轴稳定航天器的简化姿态动力学方程50
2．5广义欧拉方程52
2．6多刚体航天器的姿态动力学建模54
第3章空间环境力矩58
3．1重力梯度力矩59
3．2太阳辐射力矩62
3．3气动力矩65
3．4地磁力矩68
第4章单自旋航天器姿态动力学70
4．1轴对称刚体航天器的自由转动特性71
4．2非轴对称刚体航天器的自由转动特性8
4．3绕惯性主轴旋转的稳定性83
4．4准刚体自旋航天器绕主轴旋转的姿态稳定性84
4．5单自旋稳定航天器的被动章动阻尼87
4．6单自旋航天器在外力矩作用下的姿态运动91
第5章双自旋航天器姿态动力学99
5．1陀螺体双自旋航天器的姿态动力学100
5．2轴对称双自旋航天器的章动运动103
5．3双自旋刚体航天器的运动稳定性104
5．4准刚体双自旋航天器绕主轴旋转的稳定性106
5．5双自旋航天器的被动章动阻尼108
第6章重力梯度稳定航天器姿态动力学114
6．1重力场中刚体航天器的姿态运动方程115
6．2圆轨道下航天器在重力梯度作用下的俯仰运动117
6．3刚体航天器在重力梯度力矩作用下的运动稳定性119
6．4能量损耗对重力梯度稳定航天器的影响124
6．5重力梯度捕获以及伸杆过程的动力学分析130
6．6重力梯度力矩作用下陀螺体的姿态运动132
第7章三轴稳定航天器姿态动力学137
7．1带有动量交换装置的三轴稳定航天器姿态动力学138
7．2带挠性附件三轴稳定航天器姿态动力学146
7．3充液三轴稳定航天器的姿态动力学168
第8章航天器姿态确定基础173
8．1参考矢量法174
8．2惯性测量姿态的确定181
第9章自旋、双自旋稳定航天器的姿态确定183
9．1自旋姿态的参考测量184
9．2自旋轴姿态的几何确定法189
9．3自旋轴姿态确定的太阳〖CD*2〗地球方式195
9．4章动测量197
第10章三轴稳定航天器的姿态确定202
10．1三轴姿态的参考测量203
10．2三轴稳定航天器的几种姿态直接确定方法214
第11章航天器姿态控制及姿态控制系统概述229
11．1航天器姿态控制概述230
11．2航天器姿态控制系统分类233
第12章自旋、双自旋稳定航天器的姿态控制241
12．1自旋、双自旋航天器姿态控制的任务和方法242
12．2自旋、双自旋航天器的章动阻尼及控制243
12．3自旋、双自旋航天器的姿态进动控制252
第13章零动量三轴稳定航天器的姿态稳定控制263
13．1采用不同姿态参数的基本控制律264
13．2三轴姿态稳定航天器的喷气控制267
13．3航天器整体零动量轮控系统的姿态稳定控制299
13．4采用控制力矩陀螺的三轴稳定航天器姿态稳定控制314
第14章偏置动量轮控系统的姿态稳定控制322
14．1偏置动量三轴稳定航天器的动力学模型及分析323
14．2偏置动量轮控系统的基本控制原理331
14．3固定偏置动量轮控系统设计337
14．4单自由度偏置动量轮控系统设计356
14．5两自由度偏置动量轮控系统设计362
第15章三轴稳定航天器的姿态捕获和姿态机动控制367
15．1姿态捕获368
15．2姿态机动控制375
习题382
附录1运动的稳定性及其判据393
附录2四元数的定义和性质401
附录3姿态敏感器410
附录4姿态控制执行机构439
参考文献457
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