《小推力轨道机动动力学与控制》是国内第一部系统讨论小推力轨道机动问题的专著，主要以配备电推进系统的航天器为研究对象，系统阐述小推力机动轨道设计与控制的理论和方法。主要内容包括小推力转移轨道的解析解、小推力转移轨道设计的间接法与直接法、地球同步轨道卫星轨道保持、无阻力卫星轨道保持、地月平动点轨道保持、编队飞行的构型保持、人工特殊相对轨道设计和人工特殊绝对轨道设计等。
　　《小推力轨道机动动力学与控制》理论与应用紧密结合，内容丰富翔实，可作为高等院校飞行器设计及相关专业研究生的教材，也可供从事航天器总体设计、轨道力学专业的研究人员及工程设计人员参考使用。

　　第1章  绪论
　　1.1  轨道机动与小推力技术
　　轨道机动，是指航天器在控制系统作用下，改变原有的自由飞行轨道，进入另一条任务要求轨道的操作过程。简言之，轨道机动就是改变航天器轨道的过程。由于自然天体的质量一般都比较大，人们难以改变其运动轨迹，而人造航天器的质量一般都比较小，人们能够干预其运动，因此在轨道力学的研究中，轨道机动就成为区别于经典天体力学的重要特征。根据变轨发动机推力的大小和轨道机动时间长短的不同，轨道机动可分为脉冲机动、有限推力机动、小推力机动等；根据特征速度大小的不同，轨道机动可分为轨道保持、轨道转移等；根据飞行任务的不同，轨道机动又可分为轨道拦截、轨道转移、轨道交会等不同类型。
　　航天器轨道的改变一般是通过安装在航天器上的推进系统完成的，因此轨道机动问题的研究与推进技术的发展密切相关。在航天器轨道机动过程中，伴随着能量的转换和传输，因此航天器推进技术的进步也不断推动着轨道机动问题的研究。使用化学燃料的火箭发动机是最常采用的动力装置，也是人们最早研究的对象。19。3年，齐奥尔科夫斯基得到了火箭在自由空间的速度增量方程，即著名的齐氏公式，该公式在今天仍然得到广泛的应用。1925年，霍曼提出了共面圆轨道间的两冲量最优转移原理。二战后，火箭发动机技术和控制技术飞速发展，燃料消耗最少的轨道机动问题成为理论界研究的热点。美国学者贝尔曼和苏联学者庞特里亚金分别在1957年和1958年提出了动态规划和极大值原理，奠定了最优控制的理论基础，也极大地推动了轨道机动问题的研究。随后，在地球同步轨道卫星发射、交会对接、载人登月、深空探测等实际航天任务的推动下，Lawderl、Edelbaum、Bottin等对轨道机动任务规划与控制技术开展了广泛而深入的研究，在解决相关工程技术问题的同时也推动了控制理论和优化方法的进步。近年来，随着航天任务要求的不断提高和小推力技术的进步，基于非线性规划、智能优化方法、非线性控制理论的小推力轨道机动与控制技术成为研究的热点，并开始应用于工程实际。随着航天任务的不断复杂化和推进技术的不断进步，在未来一段时间内，轨道机动的设计与优化仍将是航天动力学研究的重点。
　　小推力推进是区别于传统的化学火箭推进的一类推进系统的总称，主要特点是推力量值小，比冲高。高比冲的推进系统完成同一航天任务需要的燃料更少，因此能减小飞行器的起飞重量，或在同样的起飞重量下增大有效载荷的质量，从而降低整个系统的发射成本。目前的小推力推进技术主要包括电推进、束能推进、太阳帆推进和微型推进几类。
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前言
第1章 绪论
1.1 轨道机动与小推力技术
1.2 电推进技术的发展现状
1.2.1 电推进技术概况
1.2.2 三类主要的电推力器
1.2.3 电推进技术的应用
1.3 相关技术的国内外研究进展
1.3.1 小推力轨道转移技术
1.3.2 小推力轨道保持技术
1.3.3 人工特殊轨道实现技术
参考文献

第2章 小推力轨道机动基础理论
2.1 引言
2.2 电推进的基本原理
2.2.1 常推力电推力器的最优比冲
2.2.2 等加速度飞行时的最优质量比
2.3 径向常推力加速度的飞行轨道
2.4 切向常推力的飞行轨道
2.4.1 数值方法求解
2.4.2 近似方法求解
2.5 非共面圆轨道间的小推力转移轨道
2.5.1 轨道机动的摄动运动方程
2.5.2 问题的最优控制解
2.5.3 全电推进地球静止轨道卫星发射问题
参考文献

第3章 小推力转移轨道设计间接优化方法
3.1 引言
3.2 春分点轨道根数
3.2.1 春分点根数的定义
3.2.2 春分点根数与位置、速度的转换关系
3.3 春分点根数变分方程
3.3.1 变分方程的建立
3.3.2 位置关于春分点根数的偏导数
3.3.3 春分点根数关于速度的偏导数
3.4 最短时间转移轨道设计
3.4.1 最优控制问题描述
3.4.2 两点边值问题求解
3.5 算例仿真与分析
3.5.1 LEO-GEO转移算例
3.5.2 地球一火星转移算例
参考文献

第4章 小推力机动轨道设计直接优化方法
4.1 引言
4.2 伪谱法
4.2.1 Gauss伪谱法
4.2.2 其他伪谱法及对比
4.2.3 伪谱法初值的快速生成
4.3 运动合成法
4.3.1 基本思路
4.3.2 转移轨道的描述方式
4.3.3 小推力加速度的描述方式
4.3.4 非线性规划问题描述
4.4 算例仿真与分析
4.4.1 Gauss伪谱法仿真算例
4.4.2 运动合成法仿真算例
参考文献

第5章 地球静止轨道卫星位置保持方法
5.1 引言
5.2 GEO卫星摄动运动分析
5.2.1 摄动运动方程
5.2.2 地球非球形摄动
5.2.3 日月引力摄动
5.2.4 太阳光压摄动
5.3 南北方向位置保持方法
5.3.1 南北位置保持策略
5.3.2 相平面控制方法
5.3.3 仿真分析
5.4 东西方向位置保持策略
参考文献

第6章 无阻力卫星的轨道保持方法
6.1 引言
6.2 无阻力卫星的系统构成
6.2.1 无阻力卫星的控制系统
6.2.2 无阻力卫星的硬件系统
6.3 基于PID控制方法的位移控制模式
6.3.1 卫星运动方程
6.3.2 控制律设计
6.3.3 仿真分析
6.4 基于LQG控制方法的混合控制模式
6.4.1 线性化状态方程
6.4.2 控制律设计
6.4.3 仿真分析
参考文献

第7章 地月平动点轨道保持控制方法
7.1 引言
7.2 基本动力学模型与仿真约束
7.2.1 基本动力学模型
7.2.2 标称轨道
7.2.3 仿真约束和误差分布
7.3 平动点轨道保持的LQR方法
7.3.1 LQR保持控制算法
7.3.2 I，QR保持控制仿真
7.4 平动点轨道保持的靶点法
7.4.1 靶点保持控制算法
7.4.2 靶点法保持控制仿真
7.5 平动点轨道保持的滑模控制方法
7.5.1 滑模保持控制算法
7.5.2 滑模保持控制仿真
参考文献

第8章 航天器编队飞行构型控制方法
8.1 引言
8.2 编队飞行的运动描述方法
8.2.1 动力学描述方法
8.2.2 运动学描述方法
8.3 编队飞行构型建立控制方法
8.3.1 相对轨道根数反馈控制律设计
8.3.2 发动机开关机控制
8.3.3 仿真分析
8.4 编队飞行构型保持控制方法
8.4.1 相对轨道根数反馈控制律设计
8.4.2 相对运动状态反馈控制律设计
8.4.3 仿真分析
参考文献

第9章 小推力快速绕飞轨道设计方法
9.1 引言
9.2 相对轨道设计的基本原理
9.3 二体模型下的快速绕飞轨道设计
9.3.1 绕飞轨道设计原理
9.3.2 燃耗计算与优化
9.3.3 仿真算例
9.4 考虑J2项影响的快速绕飞轨道设计
9.4.1 线性化运动方程
9.4.2 控制力方程
9.4.3 仿真算例
参考文献

第10章 小推力悬停轨道设计与控制方法
10.1 引言
10.2 椭圆悬停轨道设计
10.2.1 控制力方程与燃耗估算
10.2.2 仿真算例
10.3 基于LQR的悬停轨道控制方法
10.3.1 控制器设计
10.3.2 仿真算例
10.3.3 地球静止轨道悬停可行性分析
10.4 滑模变结构控制方法
10.4.1 基本原理
10.4.2 控制器设计
lo.4.3 仿真算例
10.5 自适应无抖振滑模变结构控制方法
10.5.1 增广系统状态方程
10.5.2 控制器设计
10.5.3 仿真算例
参考文献

第11章 小推力人工特殊绝对轨道设计方法
11.1 引言
11.2 小推力绝对轨道设计原理
11.3 人工冻结轨道设计
11.3.1 控制方法
11.3.2 控制力的修正
11.3.3 仿真算例
11.4 人工太阳同步轨道设计
11.4.1 控制方法
11.4.2 控制力修正
11.4.3 仿真算例
11.5 人工太阳同步冻结轨道设计
参考文献