空間操控的先進控制技術（簡體書）

本書系統地介紹了面向空間操控任務所涉及的導航、制導與控制技術，全書內容分為六章。第一章介紹相對導航制導與控制的產生背景、研究範疇、需求分析、關鍵技術。第二章主要介紹航天器相對運動動力學模型，分為軌道和姿態兩部分。第三章主要介紹近距離高精度相對導航、雙目視覺測量、超近距離十二維相對狀態導航方法。第四章主要介紹近距離相對運動軌道設計與控制方法。第五章主要介紹超近距離相對姿態、位置一體化控制技術，包括超近距離相對運動動力學模型、交會對接軌跡設計以及相對位姿一體化控制算法。第六章主要分析空間機器人運動學遞推、關節空間及笛卡爾空間規劃、主被動柔順控制技術等。

第1章 緒論

1.1 空間操控的應用背景

1.2 空間操控的發展歷程

1.3 控制系統的關鍵技術

1.3.1 高精度自主接近技術

1.3.2 特定部位識別與跟蹤測量技術

1.3.3 在軌操作控制技術

1.4 章節安排

第2章 航天器相對運動理論基礎

2.1 概述

2.2 相對軌道動力學建模

2.2.1 坐標系定義

2.2.2 代數法相對運動學模型

2.2.3 幾何法相對運動學模型

2.2.4 建模誤差分析

2.2.5 伴飛軌道誤差動力學模型

2.3 相對姿態動力學建模

2.3.1 坐標系定義

2.3.2 相對姿態動力學模型

2.3.3 相對姿態誤差動力學模型

2.3.4 伴飛姿態跟蹤誤差動力學模型

第3章 相對導航技術

3.1 概述

3.2 近距離高精度相對導航系統設計

3.2.1 相對軌道動力學

3.2.2 相對導航原理

3.3 可見光雙目立體視覺相對位姿解算

3.3.1 圖像預處理及特徵提取

3.3.2 立體匹配

3.3.3 三維重建與位姿解算

3.4 超近程相對狀態導航方法

3.4.1 相對姿態動力學

3.4.2 12維相對狀態導航原理

第4章 近距離相對運動控制技術

4.1 概述

4.2 近圓軌道目標航天器近距離相對軌道設計

4.2.1 繞飛軌跡設計

4.2.2 懸停方法設計

4.2.3 逼近軌跡設計

4.3 近圓軌道目標航天器近距離相對軌道控制

4.3.1 控制問題描述

4.3.2 控制方法簡介

4.3.3 長期自然伴飛軌道初始化控制

4.3.4 長期自然伴飛相對軌道修正脈衝控制

4.3.5 基於Lyapunov方法的長期伴飛軌道修正控制

4.3.6 基於LQG方法的逼近、懸停控制

4.4 大橢圓軌道目標航天器近距離相對軌道控制

4.4.1 大橢圓軌道交會LQG控制動力學模型

4.4.2 LQG控制律設計及實現

4.4.3 LQG控制參數設計

4.5 近距離相對姿態設計

4.5.1 基於四元數的相對姿態設計

4.5.2 基於MRP的視線指向姿態設計

4.6 超近距離視線指向跟蹤控制

第5章 超近距離相對運動一體化控制技術

5.1 概述

5.2 相對動力學建模

5.2.1 坐標系定義

5.2.2 相對姿態動力學建模

5.2.3 相對軌道動力學建模

5.2.4 姿態軌道耦合性分析

5.3 交會對接軌跡設計

5.3.1 目標構型

5.3.2 安全區域約束

5.3.3 安全防撞路徑規劃

5.4 超近距離相對運動一體化控制

5.4.1 控制問題描述

5.4.2 相對姿態控制律設計

5.4.3 相對軌道控制律設計

第6章 平臺-機械臂協同控制

6.1 概述

6.2 空間機器人運動學與規劃

6.2.1 空間機器人運動學

6.2.2 空間機器人規劃

6.3 空間機器人動力學建模

6.3.1 多體系統描述

6.3.2 多體系統廣義慣性力自動組集算法

6.4 空間機器人協調控制算法

6.4.1 相關控制模型建立

6.4.2 協調控制方法

6.5 空間機器人力控制

6.5.1 機器人與環境的作用關係

6.5.2 柔順控制

6.5.3 被動柔順控制

6.5.4 主動柔順控制

參考文獻