連續(xù)小推力懸浮軌道非線性動力學與控制

目錄


第1章緒論1

1.1選題依據(jù)1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究意義與目的2

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3

1.2.1連續(xù)小推力技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展和應用概況3

1.2.2懸浮軌道動力學與控制研究現(xiàn)狀7

1.2.3懸浮軌道的解析解理論10

1.2.4懸浮軌道編隊飛行相關(guān)技術(shù)問題11

1.3主要研究工作13
第2章連續(xù)小推力懸浮軌道動力學模型16

2.1引言16

2.2連續(xù)小推力懸浮軌道的哈密頓動力學16

2.3平衡點和Hill區(qū)域21

2.3.1平衡點的求解21

2.3.2Hill區(qū)域及相關(guān)術(shù)語24

2.4本章小結(jié)27
第3章基于垂直推力的懸浮軌道動力學與控制28

3.1引言28

3.2哈密頓動力學28

3.3雙曲型平衡點Lu附近的運動31

3.3.1哈密頓函數(shù)的正則化31

3.3.2Lyapunov軌道32

3.3.3Lyapunov軌道的不變流形34

3.4橢圓型平衡點Ls附近的運動35

3.4.1哈密頓函數(shù)的正則化35

3.4.2KAM環(huán)的存在和邊界36

3.4.3Ls附近的周期和擬周期軌道37

3.5頸部區(qū)域內(nèi)的穿越行為39

3.5.1頸部區(qū)域運動的線性化39

3.5.2環(huán)面的破裂和穿越的發(fā)生40

3.5.3Lyapunov軌道的同宿行為41

3.5.4共振穿越43

3.5.5hmaxz的退化情形43

3.5.6大島嶼的擴展情形45

3.6雙曲型平衡點的鎮(zhèn)定48

3.6.1保哈密頓結(jié)構(gòu)控制在懸浮軌道中的應用48

3.6.2控制器的鎮(zhèn)定范圍49

3.6.3hmaxz退化情形的鎮(zhèn)定51

3.6.4控制器的分配律52

3.7本章小結(jié)53
第4章基于傾斜推力的懸浮軌道動力學與控制55

4.1引言55

4.2平衡點附近有界軌道55

4.2.1KAM環(huán)破裂前的非共振有界軌道56

4.2.2KAM環(huán)破裂后的非共振有界軌道58

4.2.3共振周期軌道58

4.3頸部區(qū)域的穩(wěn)定性與穿越性61

4.3.1Lyapunov軌道及其不變流形61

4.3.2不變流形與穿越區(qū)域的關(guān)系64

4.3.3穿越與非穿越軌道的可及位置67

4.3.4穿越軌道在內(nèi)部區(qū)域的停留時間68

4.4基于推力俯仰角控制的懸浮軌道轉(zhuǎn)移71

4.4.1KAM環(huán)內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移71

4.4.2KAM環(huán)外的軌道轉(zhuǎn)移72

4.5本章小結(jié)74
第5章基于速度弱反饋的懸浮軌道動力學與控制76

5.1引言76

5.2受控懸浮軌道動力學76

5.3橢圓型平衡點附近的受控運動78

5.4雙曲型平衡點附近的受控運動79

5.4.1Lyapunov軌道79

5.4.2不變流形80

5.5不變流形的同宿性83

5.6弱HSP控制下的穿越和非穿越軌道88

5.6.1軌道特性及其分類88

5.6.2基于（ρ，z）空間Hill區(qū)域可達位置的分類法89

5.6.3基于ρ,ρ·空間龐加萊截面穿越區(qū)域的分類法92

5.7基于弱HSP控制的懸浮軌道轉(zhuǎn)移94

5.7.1KAM環(huán)內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移94

5.7.2KAM環(huán)外的軌道轉(zhuǎn)移96

5.8本章小結(jié)97
第6章連續(xù)小推力懸浮軌道的解析解99

6.1引言99

6.2基于虛擬地球的動力學模型99

6.3短周期項攝動104

6.4長期與長周期項攝動108

6.5結(jié)果與分析113

6.5.1密切根數(shù)數(shù)值解與解析解比較113

6.5.2密切根數(shù)與懸浮軌道之間的聯(lián)系116

6.6本章小結(jié)121
第7章懸浮軌道的線性相對運動122

7.1引言122

7.2小推力圓形懸浮軌道動力學123

7.2.1小推力圓形懸浮軌道完全動力學模型123

7.2.2小推力圓形懸浮軌道簡約動力學模型124

7.3完全動力學模型下的線性相對運動125

7.3.1線性相對運動方程125

7.3.2線性相對運動的基礎解系127

7.3.3受控下的離軸平衡點134

7.4簡約動力學模型下的線性相對運動135

7.4.1線性相對運動解析解135

7.4.2控制下的有界相對軌道138

7.5懸浮靜止軌道的編隊飛行142

7.5.1InSAR和Fresnel帶透鏡任務中的固定相對基線142

7.5.2相控陣天線任務中的重復相對軌跡144

7.6本章小結(jié)146
第8章懸浮軌道的非線性編隊飛行148

8.1引言148

8.2懸浮軌道非線性動力學148

8.3周期與擬周期懸浮軌道151

8.3.1龐加萊截面與微分修正151

8.3.2穿越時間間隔與角度漂移152

8.4編隊飛行的相對有界軌道154

8.4.1類型Ⅰ：周期×周期懸浮軌道154

8.4.2類型Ⅱ：周期×擬周期懸浮軌道155

8.4.3類型Ⅲ：擬周期×擬周期懸浮軌道158

8.4.4相對有界軌道的優(yōu)化算法160

8.5本章小結(jié)162
附錄163
參考文獻168