本书是关于航天器电磁对接/编队飞行动力学与控制的一本专著。全书共10章，主要内容包括星间电磁作用基础、电磁对接/分离动力学与控制、电磁编队飞行动力学与控制、地面演示验证试验等。本书内容新颖、翔实，全面系统地阐述了航天器电磁对接/编队飞行动力学与控制的理论基础、数学模型、动力学特性以及控制方法等内容，具有较强的前沿性和实用性。
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前言
第1章 绪论1
1.1问题描述1
1.1.1基本原理1
1.1.2电磁对接／分离3
1.1.3电磁编队飞行4
1.2国内外研究综述5
1.2.1动力学建模与特性分析5
1.2.2电磁作用控制8
1.2.3地面试验验证12
1.3本书组织结构与主要内容12
1.3.1组织结构12
1.3.2主要内容13
参考文献15
第2章 星间电磁作用基础23
2.1概述23
2.2星间电磁力／力矩模型23
2.2.1电磁力／力矩模型23
2.2.2特性分析25
2.3干扰特性分析26
2.3.1远场模型乘性误差26
2.3.2地磁场作用干扰27
2.3.3模型应用准则31
2.4小结32
参考文献32
第3章 电磁对接／分离动力学33
3.1概述33
3.2基于牛顿运动定律的动力学建模33
3.2.1运动状态描述33
3.2.2动力学模型36
航天器电磁对接／编队飞行动力学与控制
3.3对接特性分析37
3.3.1一维自对接性37
3.3.2二维自对接性38
3.3.3三维自对接性43
3.4分离特性分析46
3.4.1 V-bar分离47
3.4.2 R-bar分离50
3.4.3 H-bar分离54
3.5小结58
参考文献58
第4章 电磁对接／分离控制59
4.1概述59
4.2对接轨迹的鲁棒及自适应控制59
4.2.1反馈线性化+鲁棒H∞ 62
4.2.2反馈线性化+FSO+LQR 67
4.2.3基于Lyapunov主稳定性的自适应控制76
4.3对接姿态的分散协同鲁棒控制81
4.3.1姿态控制需求分析81
4.3.2分散协同鲁棒控制律83
4.3.3全局渐近稳定性分析85
4.3.4仿真算例92
4.4分离轨迹的制导控制体化设计95
4.4.1循环追踪控制基本理论95
4.4.2分离轨迹的制导控制律设计96
4.4.3参数整定97
4.4.4仿真算例98
4.5小结101
参考文献101
第5章 电磁对接／分离角动量管理103
5.1概述103
5.2地磁偶极子模型103
5.3基于地磁场作用的角动量管理106
5.3.1正常模式的动量管理106
5.3.2角动量卸载模式的动量管理110
5.3.3仿真分析112
5.4 ACMM设计策略116
5.4.1设计思路116
5.4.2序列磁偶极子求解116
5.4.3 ACMM控制117
5.5小结120
参考文献120
第6章 电磁对接／分离地面试验122
6.1概述122
6.2试验系统总体方案122
6.2.1硬／软件系统框架122
6.2.2电磁装置作用力／力矩估算125
6.2.3试验平台误差分析及处理措施128
6.3试验系统硬件设计129
6.3.1结构分系统129
6.3.2气路分系统130
6.3.3测量分系统131
6.3.4嵌入式控制分系统132
6.3.5执行分系统133
6.4试验系统软件开发134
6.4.1上位机监控软件134
6.4.2 PCl04主控软件136
6.4.3单片机控制软件136
6.5地面试验137
6.5.1试验设计137
6.5.2试验结果分析138
6.6小结140
参考文献140
第7章 电磁编队飞行动力学141
7.1概述141
7.2基于Eulcr-Lagrangc方程的动力学建模141
7.2.1系统能量141
7.2.2动力学模型143
7.3基于Kane方法的动力学建模145
7.3.1广义坐标与广义速率147
7.3.2广义主动力与广义惯性力149
7.3.3动力学模型150
7.4相对平衡态分析152
7.4.1相对平衡态152
7.4.2静态编队必要条件154
7.5小结156
参考文献156
第8章 双星静态／自旋电磁编队及其稳定性157
8.1概述157
8.2双星电磁编队动力学158
8.2.1径向分布动力学158
8.2.2切向／法向分布动力学160
8.3静态编队及其稳定性161
8.3.1静态编队构形161
8.3.2双星磁矩配置与求解164
8.3.3稳定性分析167
8.4自旋编队及其稳定性170
8.4.1自旋编队可行性分析171
8.4.2深空自旋编队构形172
8.4.3稳定性分析173
8.5小结174
参考文献175
第9章 三星电磁编队不变构形及其稳定性176
9.1概述176
9.2三星电磁编队动力学176
9.2.1共线编队177
9.2.2i角形编队179
9.3电磁编队三星共线不变构形180
9.3.1满足电磁力矩条件的磁矩解180
9.3.2静态共线构形182
9.3.3自旋共线构形186
9.4电磁编队三角形不变构形187
9.4.1静态三角形构形188
9.4.2自旋三角形构形192
9.5稳定性分析194
9.6小结197
参考文献198
第10章 电磁编队飞行控制199
10.1概述199
10.2六自由度构形保持控制199
10.2.1相对平衡态保持策略200
10.2.2基于LQR及ESO的构形保持控制201
10.2.3仿真算例203
10.3构形重构控制212
10.3.1重构轨迹规划212
10.3.2基于伪谱法的最优构形重构控制213
10.3.3仿真算例220
10.4小结223
参考文献224
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