航天器电磁编队飞行是一种无推进剂消耗的编队飞行方式，它的工作原理是为每个航天器安装电磁线圈，通过不同航天器上电磁线圈之间相互作用产生的电磁力和电磁力矩控制航天器的相对运动。航天器电磁编队的控制过程无须消耗推进剂，且具有无羽流污染、控制力连续的优点，但电磁场的强非线性和位姿耦合也给编队动力学建模和控制带来挑战。 本书结合作者团队近年来的研究进展，系统介绍了在姿轨耦合和强非线性情况下的航天器编队动力学建模与磁矩优化分配，航天器电磁编队的姿轨耦合控制，航天器电磁编队的欠驱动控制，基于端口哈密顿动力学的航天器电磁编队动力学建模与控制等方面的最新研究成果，以及地面实验系统的设计方案。 本书可供从事航天工程、深空探测、控制理论与控制工程相关研究领域的技术人员和高等院校相关专业师生参考使用。

第1章 绪论
1.1 航天器编队飞行的概念与内涵
1.2 航天器编队飞行计划
1.2.1 对地观测与空间探测领域
1.2.2 深空探测领域
1.3 航天器电磁编队飞行
1.4 航天器编队飞行技术研究现状
1.4.1 航天器编队飞行动力学建模方法
1.4.2 航天器编队控制技术
1.4.3 航天器电磁编队的动力学与控制技术
1.4.4 深空探测编队自主导航技术
第2章 航天器编队动力学基础
2.1 坐标系定义
2.2 近地轨道航天器编队动力学
2.2.1 C-W方程
2.2.2 T-H方程
2.2.3 Lawden方程
2.3 日地L2点航天器编队动力学
2.3.1 编队坐标系的建立
2.3.2 动力学方程建模
2.4 航天器编队相对姿态动力学
2.4.1 姿态的描述
2.4.2 姿态动力学和运动学模型
2.5 航天器姿轨一体化动力学
2.5.1 对偶四元数
2.5.2 对偶质量与对偶动量
2.5.3 单航天器动力学建模
2.5.4 误差动力学方程
本章小结
第3章 航天器电磁编队动力学建模与磁矩分配
3.1 电磁模型及分析
3.1.1 磁场和磁矢势
3.1.2 电磁力和电磁力矩
3.1.3 远场电磁模型
3.1.4 远场电磁模型误差分析
3.2 远场电磁模型包络分析
3.2.1 可控磁偶极子
3.2.2 电磁力包络
3.2.3 电磁力矩包络
3.3 航天器电磁编队动力学建模
3.3.1 航天器电磁编队的坐标系定义
3.3.2 航天器电磁编队相对动力学
3.3.3 外界干扰建模
3.4 航天器电磁编队的磁矩优化分配方法
3.4.1 坐标系转换与快速求解
3.4.2 双星磁矩分配与优化
本章小结
第4章 航天器电磁编队的六自由度控制
4.1 基于对偶四元数的电磁编队交会对接控制
4.1.1 相对运动学方程
4.1.2 控制器设计
4.1.3 仿真分析
4.2 航天器电磁编队姿轨一体化控制
4.2.1 电磁编队动力学与动力学模型
4.2.2 期望编队构型
4.2.3 误差动力学
4.2.4 电磁模型及磁矩求解
4.2.5 控制器设计
4.2.6 仿真分析
4.3 基于自抗扰方法的航天器电磁编队控制
4.3.1 平动控制
4.3.2 姿态控制
4.3.3 角动量管理
4.3.4 仿真分析
本章小结
第5章 航天器电磁编队的欠驱动控制
5.1 电磁编队欠驱动控制可行性分析
5.2 欠驱动线性二次型调节器
5.2.1 LQR控制权重间接估计法
5.2.2 数值仿真与分析
5.3 欠驱动编队重构控制方法
5.3.1 径向欠驱动滑模控制
5.3.2 迹向欠驱动滑模控制
5.3.3 数值仿真与分析
5.4 欠驱动编队悬停控制方法
5.4.1 悬停位置可行解
5.4.2 基于扰动观测器的悬停控制
5.4.3 欠驱动同步控制方法
5.4.4 数值仿真与分析
本章小结
第6章 基于端口哈密顿动力学的航天器编队动力学建模
6.1 端口哈密顿力学基础
6.1.1 端口哈密顿系统简介
6.1.2 端口哈密顿系统定义
6.1.3 端口哈密顿系统特性
6.2 近地轨道航天器编队端口哈密顿动力学建模
6.2.1 坐标系定义
6.2.2 编队运动相对动力学建模
6.3 日地L2点航天器编队端口哈密顿动力学建模
6.3.1 圆形限制性三体问题
6.3.2 编队系统相对运动动力学建模
6.4 基于无源控制的航天器编队队形重构
6.4.1 基于互联和阻尼分配无源性的控制方法
6.4.2 控制系统设计
6.4.3 近地轨道航天器编队控制
6.4.4 日地L2点航天器编队控制
本章小结
第7章 深空探测航天器编队自主相对导航
7.1 航天器编队自主相对导航概述
7.2 基于相对测量的航天器编队自主导航
7.2.1 相对测量技术在编队自主导航中的应用
7.2.2 基于相对测量的深空探测航天器编队自主相对导航
7.3 航天器编队相对导航仿真分析
7.3.1 深空探测仿真场景想定
7.3.2 仿真实验结果
7.3.3 实验结果分析
本章小结
第8章 地面实验系统与仿真软件设计
8.1 地面实验系统软硬件设计
8.1.1 卫星模拟器分系统
8.1.2 超导电磁线圈分系统
8.1.3 气浮平台分系统
8.1.4 室内定位分系统
8.2 多维超导电磁场建模与仿真软件
8.2.1 有限元法建模
8.2.2 解析法建模
8.2.3 模型校核方法
8.2.4 可视化界面
本章小结
参考文献