本书从技术理论角度总结介绍作者在微小卫星集群控制与轨道博弈方面的研究成果，具有较强的针对性。本书涉及的主要内容包括：微小卫星集群控制发展历程及主要挑战、集群控制基本理论与方法、基于采样博弈的航天器交会、基于计算博弈的航天器追逃、基于模型预测数值博弈的在轨追逃及无拖曳精密编队、编队构型容错控制等。本书旨在通过对微小卫星集群控制理论的介绍，使读者深入而系统地理解航天器集群控制方案设计，有利于航天器控制系统设计人员更好地开展工作。
样章试读
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第1章 绪论 1
1.1 微小卫星编队任务现状／1
1.1.1 微小卫星的发展／1
1.1.2 微小卫星集群与卫星编队／2
1.1.3 微小卫星编队飞行／3
1.2 微小卫星编队控制技术／4
1.2.1 微小卫星集群精密编队任务／4
1.2.2 微小卫星集群编队任务特点／7
1.2.3 航天器编队控制技术／7
1.3 微小卫星轨道博弈／11
1.3.1 轨道博弈控制技术／11
1.3.2 微小卫星轨道博弈研究现状／17
1.4 本书内容及章节安排／25
第2章 理论基础 28
2.1 引言／28
2.2 坐标系及坐标转换／28
2.3 地球引力场模型／30
2.4 轨道运动模型／33
2.4.1 二体运动模型轨道运动方程／34
2.4.2 轨道运动参数描述／35
2.4.3 轨道运动模型积分处理／36
2.5 轨道相对运动模型／38
2.5.1 相对运动方程／38
2.5.2 CW方程／39
2.5.3 LVLH参考系下的相对运动方程／44
2.5.4 考虑J2项的相对运动方程／45
2.5.5 相对运动模型的状态方程描述／46
2.6 博弈论基础／48
2.6.1 博弈问题的基本描述／48
2.6.2 轨道微分博弈问题的基本形式／55
2.7 小结／59
第3章 微小卫星集群编队控制技术 60
3.1 引言／60
3.2 无拖曳编队控制／60
3.2.1 无拖曳控制原理及分类／60
3.2.2 无拖曳航天器动力学模型／62
3.2.3 无拖曳卫星干扰及噪声模型／64
3.2.4 功率谱密度约束／66
3.2.5 基于QFT的MIMO编队控制器设计／67
3.2.6 仿真验证与分析／80
3.3 基于迭代学习算法的卫星编队构型容错控制／82
3.3.1 故障描述／83
3.3.2 故障动力学模型／83
3.3.3 加性故障构型维持容错控制／85
3.3.4 乘性故障构型维持容错控制／95
3.3.5 仿真分析／99
3.4 本章小结／107
第4章 基于采样博弈的航天器近端交会问题研究 108
4.1 引言／108
4.2 航天器近端交会的相对运动模型／108
4.3 基于worst case扰动均衡的静态目标航天器交会控制／110
4.3.1 worst case扰动均衡理论／110
4.3.2 worst case扰动均衡下的静态目标交会问题／111
4.3.3 worst case均衡静态目标交会控制器设计／112
4.4 基于采样博弈的两航天器协同交会控制／116
4.4.1 线性二次型微分博弈的纳什均衡／116
4.4.2 基于采样博弈／worst case均衡的协同交会问题／117
4.4.3 采样博弈／worst case均衡协同交会控制器设计／121
4.5 数值仿真与分析／130
4.5.1 基于worst case扰动均衡的静态目标航天器交会算 例／130
4.5.2 基于采样博弈／worst case均衡的两航天器协同交会算例／133
4.6 本章小结／141
第5章 基于计算博弈的航天器在轨追逃问题研究142
5.1 引言／142
5.2 计算博弈理论及其纳什均衡求解方法／142
5.2.1 计算博弈理论基础／142
5.2.2 纳什均衡的组合对策搜索／144
5.2.3 纳什均衡的ARS优化搜索／145
5.3 基于计算博弈的航天器在轨博弈问题分析与定义／146
5.4 基于ARS优化搜索的航天器一对一在轨追逃博弈／149
5.4.1 航天器一对一在轨追逃问题描述／149
5.4.2 面向一对一轨道追逃问题的计算博弈要素设计／149
5.4.3 博弈控制器形式与基于ARS的求解流程／152
5.5 基于ARS／优化剪枝的航天器多对一在轨协同追逃博弈／155
5.5.1 航天器多对一在轨协同追逃问题描述／156
5.5.2 面向多对一在轨协同追逃问题的计算博弈要素设计／157
5.5.3 博弈控制器形式与基于ARS／优化剪枝的求解流程／160
5.6 数值仿真与分析／164
5.6.1 基于ARS的航天器一对一轨道追逃算例／164
5.6.2 基于ARS／优化剪枝的航天器多对一在轨协同追逃算例／167
5.7 本章小结／175
第6章 基于模型预测数值博弈的航天器在轨追逃问题研究 176
6.1 引言／176
6.2 航天器近端轨道相对运动模型的离散化／176
6.3 模型预测静态规划与时域控制方法基础／177
6.3.1 模型预测静态规划理论基础／177
6.3.2 时域控制执行方法／183
6.4 基于模型预测数值博弈的航天器在轨追逃问题／184
6.4.1 基于模型预测数值博弈的航天器在轨追逃问题定义／184
6.4.2 模型预测数值博弈下的追逃控制器设计／186
6.4.3 模型预测数值博弈的控制器执行流程／192
6.5 基于模型预测——主从数值博弈的航天器轨道追逃问题／192
6.5.1 基于模型预测——主从数值博弈的航天追逃问题定义／193
6.5.2 模型预测——主从数值博弈追逃控制器设计／195
6.5.3 模型预测——主从数值博弈控制器的执行流程／204
6.6 基于模型预测——步主从数值博弈的航天器在轨追逃问题／205
6.6.1 基于模型预测——步主从数值博弈的航天器追逃问题定义／205
6.6.2 模型预测——步主从数值博弈追逃控制器设计／207
6.6.3 模型预测——步主从数值博弈控制器的执行流程／212
6.7 数值仿真与分析／213
6.7.1 基于模型预测数值博弈的两航天器在轨追逃仿真／213
6.7.2 基于模型预测——主从数值博弈的两航天器在轨追逃仿真／215
6.7.3 基于模型预测——步主从数值博弈的两航天器在轨追逃仿真／218
6.8 本章小结／221
第7章 微小卫星集群编队与博弈控制技术展望222
7.1 微小卫星集群应用前景／222
7.2 微小卫星集群编队与博弈控制技术应用前景／223
7.3 微小卫星集群编队与博弈控制技术未来发展方向／224
7.3.1 微小卫星集群编队控制技术的发展趋势／224
7.3.2 微小卫星集群博弈对抗控制技术的发展趋势／225
参考文献 226
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