长寿卫星编队飞行理论基础

1绪论……001  

1.1小卫星简介……001  

1.2卫星编队概述……002  

1.3卫星编队飞行研究背景及意义……003  

1.4卫星编队飞行研究现状……003  

1.5卫星编队研究面临的问题……007

2卫星相对运动动力学基础……008  

2.1空间坐标系和卫星轨道要素……008  

2.2卫星轨道要素……009  

2.3 作用于卫星的万有引力和摄动力……011  

2.4卫星的相对运动方程……017  

2.5摄动力对卫星相对运动的影响……021

3高阶带谐摄动下卫星相对运动精确动力学模型……024  

3.1任意阶带谐摄动下参考卫星运动方程……024  

3.2任一阶带谐摄动下卫星相对运动动力学方程……028  

3.3精确到J2和J4摄动的卫星相对动力学方程……031

4考虑第三体引力摄动的卫星编队动力学方程……034  

4.1坐标系的建立及其转换……034  

4.2计算参考卫星的运动方程……035  

4.3卫星相对运动方程的推导……041

5基于平均轨道要素的卫星相对运动动力学模型……045  

5.1相对轨道要素差与LVLH坐标系的变换关系……045  

5.2平均轨道要素差的变化率……049  

5.3基于平均运动的卫星相对动力学方程……051  

5.4仿真验证……052

6临界轨道倾角上顺从J2摄动的卫星编队设计……056  

6.1临界轨道倾角周期编队设计……056  

6.2 临界轨道倾角准周期卫星编队设计……062  

6.3摄动环境下长期卫星编队飞行的仿真验证……069

7特殊轨道倾角上顺从J2摄动的卫星编队设计……075  

7.1周期运动的偏移量与特殊轨道上的编队类型……075  

7.2特殊轨道倾角下的周期或准周期约束条件……079  

7.3次临界轨道倾角准周期卫星编队设计……082  

7.4仿真验证……089

8基于线性时变系统的顺从J2摄动的燃料最省编队控制…097  

8.1基于最优控制的顺从地球扁率摄动的编队控制策略……097  

8.2基于模型预测控制的卫星编队控制策略……103  

8.3卫星编队控制的仿真研究……106  

8.4燃料消耗与机动时间的关系……119

9基于勒让德伪谱法的卫星编队燃料最省控制策略……122  

9.1顺从J2摄动的卫星编队机动燃料最省问题描述……122 

9.2勒让德伪谱法……128  

9.3离散化处理……129  

9.4归一化处理……129   

9.5 TOMLAB优化软件工具介绍……130  

9.6星轨道转移最省燃料仿真计算及结果分析……131  

9.7比冲量对卫星轨道转移燃料消耗影响仿真分析……136  

9.8推力对卫星轨道转移燃料消耗影响仿真分析……137  

10基于线性规划算法的卫星编队燃料最省模型预测控制……139  

10.1最优控制模型……139  

10.2线性规划……141  

10.3模型预测控制……144  

10.4基于线性规划算法的模型预测控制……148  

10.5数值仿真与分析……149

附录……156    

参考文献……157