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航天器動量控制系統(精)

  • 作者：(美)弗雷德里克·A.列韋//布萊恩·J.漢密爾頓//梅森·A.佩克|責編:熊思華|譯者:毛小松//蔡軍鋒
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118120226
  • 出版日期：2022/06/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：211
人民幣：RMB 128 元      售價：元
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內容大鋼
    本書主要講述航天器動量控制系統的基本原理及模擬應用，包括航天器姿態控制系統和航天器動量控制及應用、動量控制系統的需求開發、動量控制系統的動力學、控制力矩陀螺的奇異性、動量控制系統陣列結構、轉向演算法、動量設備的內環控制、空間中的發動機、動量控制模型建立與模擬等。重點闡述了基於熱點和未來航天任務需要的航天器單個動量控制執行機構的選擇和設計，以及航天器動量執行機構陣列控制動力學分析設計、演算法設計。
作者介紹
(美)弗雷德里克·A.列韋//布萊恩·J.漢密爾頓//梅森·A.佩克|責編:熊思華|譯者:毛小松//蔡軍鋒
目錄
第1章  概述
  1.1  航天器設計、商業領域和角動量
  1.2  動量控制裝置和姿態控制系統
  1.3  旋轉運動的研究歷程介紹
  1.4  動量控制技術的應用發展
  1.5  關於本書
  參考文獻
第2章  動量控制技術的應用
  2.1  航天器領域應用
    2.1.1  GEO通信類航天器
    2.1.2  敏捷的航天任務及「行動構想」
    2.1.3  空間站
    2.1.4  小型航天器
    2.1.5  衛星在軌維修
    2.1.6  小行星捕獲
    2.1.7  空間機器人
  2.2  地面應用
    2.2.1  Brennan的單軌鐵路
    2.2.2  Wolseley設計的奇跡雙輪車
    2.2.3  Lit Motors公司的C-1兩輪車
    2.2.4  航海中的滾轉與俯仰穩定應用
  2.3  本章小結
  參考文獻
第3章  動量控制系統的發展需求
  3.1  敏捷需求的量化
    3.1.1  機動角度與時間
    3.1.2  航天器效能比
    3.1.3  動量系統效能比
    3.1.4  航天器速度
    3.1.5  總結
  3.2  動量設備技術
    3.2.1  扭矩、動量及進動角消除
    3.2.2  反應輪
    3.2.3  雙常平架控制力矩陀螺（DGCMG）
    3.2.4  單常平架控制力矩陀螺（SGCMG）
    3.2.5  航天器速度和SGCMG的常平架扭矩
    3.2.6  重新審視扭矩放大效應
  3.3  動量設備技術的權衡
    3.3.1  動量和扭矩
    3.3.2  功率
    3.3.3  振動
    3.3.4  扭矩精度
    3.3.5  陣列控制
  3.4  選擇動量設備技術的準則
  3.5  本章小結
  參考文獻
第4章  動量控制系統動力學
  4.1  符號表示方法
  4.2  航天器姿態與動量——裝置運動學
  4.3  具有平衡轉子的陀螺儀的運動方程

  4.4  陀螺儀的相對平衡和穩定性
    4.4.1  RWA航天器
    4.4.2  CMG航天器
    4.4.3  大角度調姿機動
  4.5  控制力矩陀螺
  4.6  雅可比執行器
  4.7  轉子及常平架結構的動力學
  4.8  放大CMG執行器產生的效應
    4.8.1  尺寸增大所帶來的扭矩放大效應衰減
  4.9  本章小節
  參考文獻
第5章  陀螺儀動量控制的奇異點問題
  5.1  奇異值
  5.2  坐標系奇異性和幾何空間奇異性
    5.2.1  坐標系統的奇異性
    5.2.2  與空間幾何運動約束相關的奇異性
  5.3  控制力矩陀螺的奇異性
    5.3.1  CMG奇異性的概念
  5.4  DGCMG的奇異性
    5.4.1  DGCMG的常平架鎖定狀態
  5.5  SGCMG的奇異性
    5.5.1  SGCMG的常平架鎖定
  5.6  奇異性分類
  5.7  奇異性的數學定義
    5.7.1  退化奇異性的確定
  5.8  超雙曲線奇異性
    5.8.1  非退化超雙曲線奇異性
    5.8.2  退化雙曲線類型奇異性
  5.9  橢圓奇異性
    5.9.1  外部橢圓奇異性
    5.9.2  內部橢圓奇異性
  5.10  奇異點的可通性和不可通性
    5.10.1  不可通性奇異點
    5.10.2  可通性奇異點
  5.11  SGCMG奇異表面
  5.12  奇異表面的特點
  5.13  奇異點附近的數值敏感性
  5.14  變速控制力矩陀螺的奇異性
  5.15  零動量自旋
    5.15.1  RWA零動量自旋
    5.15.2  4個CMG屋頂狀排列的零動量自旋
    5.15.3  4個CMG金字塔狀排列的零動量自旋
  5.16  本章小結
  參考文獻
第6章  動量控制系統陣列的結構
  6.1  動量設備的特徵
  6.2  RWA陣列的動量和扭矩能力
  6.3  CMG陣列的動量和扭矩能力
  6.4  DGCMG陣列
  6.5  SGCMG陣列

    6.5.1  剪刀對CMG陣列
    6.5.2  共線（多類型）陣列
    6.5.3  3/4立方體狀CMG陣列
    6.5.4  金字塔陣列
    6.5.5  動態陣列
  6.6  混合陣列及其他陣列的設計
    6.6.1  雙常平架/單常平架剪刀對陣列
    6.6.2  蘭勒「六-Pac」
    6.6.3  單常平架的6個GAMS（6個CMG金字塔陣列）
    6.6.4  具有高力矩反應飛輪的剪刀對陣列
  6.7  變速CMG陣列
  6.8  能量存儲
  6.9  優化和自主陣列配置
  6.10  本章小結
  參考文獻
第7章  操縱演算法
  7.1  控制力矩陀螺操縱演算法
  7.2  偽逆法的起源
    7.2.1  融合逆
    7.2.2  摩爾-彭若斯偽逆
  7.3  奇異點脫離演算法（扭矩誤差演算法）
    7.3.1  奇異魯棒偽逆
    7.3.2  奇異方向規避偽逆
    7.3.3  廣義奇異魯棒偽逆
  7.4  奇異點規避演算法
    7.4.1  廣義逆操縱律
    7.4.2  局部梯度法
    7.4.3  約束常平架轉角或角動量法
    7.4.4  角動量限定方法
  7.5  奇異點規避演算法和奇異點脫離演算法
    7.5.1  混合操縱邏輯
    7.5.2  角動量人工勢場操縱
    7.5.3  反饋操縱律
    7.5.4  最優控制力矩陀螺姿態控制
  7.6  變速控制力矩陀螺
  7.7  本章小結
  參考文獻
第8章  動量裝置的內環控制
  8.1  轉速控制
    8.1.1  控制力矩陀螺轉速環
    8.1.2  反應輪總成轉速
  8.2  常平架速率環
    8.2.1  通過常平架速率環減少誤差
    8.2.2  航天器結構影響
    8.2.3  帶寬問題研究
    8.2.4  摩擦和自動控制系統極限環
  8.3  本章小結
第9章  太空中電動機
  9.1  電動機技術
  9.2  直流電動機選型

    9.2.1  無刷直流電動機選型
    9.2.2  電氣性能
    9.2.3  示例
  9.3  本章小結
第10章  建模模擬和試驗台
  10.1  數學建模和電腦模擬
    10.1.1  第一性原理
    10.1.2  電腦建模常見問題
    10.1.3  模塊性
    10.1.4  狀態選擇
    10.1.5  極性
    10.1.6  物體模型
    10.1.7  附接件模型
    10.1.8  積分
  10.2  硬體在環試驗台
    10.2.1  精密旋轉空氣軸承系統
    10.2.2  非等彈性
    10.2.3  主動式質量平衡
    10.2.4  控制質量平衡系統
  10.3  本章小結
  參考文獻
附錄A  配備控制力矩陀螺的航天器的擴展運動方程
  A.1  源起于粒子
  A.2  組成部分
  A.3  航天器多個CMG組成系統的參照系
  A.4  航天器多個CMG組成陣列的運動學和動力學運動方程
    A.4.1  航天器的角動量
    A.4.2  控制力矩陀螺常平架的角動量
    A.4.3  控制力矩陀螺轉子的角動量
    A.4.4  航天器和執行器的運動方程
  A.5  附錄小結
附錄B  基於動量的姿態控制系統穩定性分析
  B.1  李雅普諾夫分析
  B.2  靜止到靜止的姿態調節控制
  B.3  姿態和角速度跟蹤控制
  B.4  操縱演算法對姿態調節和跟蹤的影響
  B.5  附錄小結
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