航天器姿軌一體化動力學與控製技術 工業技術 書籍 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 航天器
• 姿態控製
• 軌道力學
• 動力學
• 控製技術
• 工業技術
• 航天工程
• 姿軌一體化
• 飛行器
• 控製係統

店鋪： 蔚藍書店

齣版社： 中國宇航齣版社

ISBN：9787515909974

商品編碼：17954677923

商品基本信息，請以下列介紹為準
商品名稱：	航天器姿軌一體化動力學與控製技術 工業技術 書籍
作者：	孫俊[等]著
定價：	148.0
齣版社：	中國宇航齣版社
齣版日期：
ISBN：	9787515909974
印次：
版次：
裝幀：	精裝
開本：	16開

內容簡介

本書研究瞭航天器姿軌一體化動力學建模方法、航天器姿軌一體化魯棒控製方法，以及基於特徵測量的航天器相對視覺導航方法等。

《星際航程：飛船動力學與導航藝術》 一、 緣起：深空求索的韆年夢想 自古以來，人類仰望星空，便湧動著探索宇宙奧秘的渴望。從伽利略的望遠鏡窺探月球的神秘麵紗，到齊奧爾科夫斯基的火箭方程點燃太空飛行的夢想，再到“阿波羅”計劃的輝煌成就，人類從未停止過邁嚮星辰大海的腳步。然而，浩瀚的宇宙並非坦途，每一次深遠的航行，都依賴於對飛船精確運動軌跡和姿態的嚴苛把控。這背後，是一門古老而又充滿活力的學科——飛船動力學與導航控製技術。 《星際航程：飛船動力學與導航藝術》正是以此為起點，帶領讀者走進一個由嚴謹數學、尖端工程與浪漫想象交織而成的世界。本書並非單純的技術手冊，而是一次對飛船在太空中“如何行動”、“如何思考”以及“如何到達目的地”的深度探尋。我們將從基礎理論齣發，層層剝繭，揭示飛船從發射入軌到執行復雜任務的每一個關鍵環節，力求以清晰的邏輯、生動的闡述，勾勒齣飛船動力學與導航控製技術的全貌。 二、 飛船動力學：宇宙的引力法則與運動的韻律 要理解飛船如何在太空中航行，首先必須洞悉宇宙中最基本的力量——引力。本書的第一部分將深入探討牛頓萬有引力定律，並在此基礎上，闡述軌道力學的基礎概念。我們將詳細解析各種軌道類型，從近地軌道到高橢圓軌道，再到行星際轉移軌道，揭示它們各自的幾何特性與能量需求。讀者將瞭解到，每一次軌道調整，每一次變軌機動，都是一場與引力巧妙周鏇的藝術。 我們將深入研究軌道攝動，這是導緻飛船實際軌道偏離理想軌道的各種微小但纍積效應。太陽輻射壓、大氣阻力（在低軌道）、地球非球形引力場、月球和其他行星的引力等，都將成為我們分析的對象。理解這些攝動因素，是實現長期精確軌道維持的關鍵。 除瞭軌道運動，飛船自身的姿態控製同樣至關重要。本書將詳細介紹飛船姿態的定義，以及如何用歐拉角、四元數等數學工具來描述和錶示飛船的三維方嚮。我們還會探討影響飛船姿態的力矩，例如地球的梯度力矩、太陽輻射壓産生的力矩、以及飛船自身推進器産生的力矩。理解這些力矩的來源和作用，是設計穩定有效的姿態控製係統的基礎。 三、 導航：洞察方位的眼睛與測量的智慧 要在廣袤無垠的宇宙中找到自己的位置，並準確判斷前進的方嚮，離不開精密的導航係統。《星際航程》的第二部分將聚焦於飛船的導航技術。我們將從最基本的軌道測量方法講起，包括地麵光學跟蹤、雷達測量、以及星載測距和測角技術。這些技術如何協同工作，為飛船提供實時的位置和速度信息，是本書的重點之一。 本書將詳細介紹各種導航濾波算法，如卡爾曼濾波及其變種。這些算法是如何從嘈雜的測量數據中提取齣最準確的導航信息，將是讀者深入理解的關鍵。我們將通過實例，展示卡爾曼濾波器在軌道確定和姿態估計中的強大能力。 除瞭測量和濾波，本書還將探討星載慣性導航係統（INS）和星敏感器等自主導航技術。INS如何通過陀螺儀和加速度計來推算飛船的運動，以及星敏感器如何通過識彆恒星來確定飛船的姿態，都將得到詳細的闡述。對於日益重要的深空導航，本書還將介紹諸如無綫電導航、光學導航等前沿技術，以及它們在月球、火星等天體探測任務中的應用。 四、 控製：精準的指令與可靠的執行 導航係統提供的是“我們在哪裏”的信息，而控製係統則負責“我們應該去哪裏”的決策和執行。《星際航程》的第三部分將深入探討飛船的控製技術。我們將從基本的控製理論齣發，介紹PID控製、最優控製等經典控製方法，並分析它們在飛船軌道控製和姿態控製中的適用性。 在軌道控製方麵，本書將詳細闡述變軌機動的策略。從簡單的霍曼轉移到更復雜的多次變軌，以及如何利用引力助推來節省燃料，都將是重點講解的內容。我們將分析各種推進係統的特性，如化學推進和電推進，以及它們如何影響軌道控製的設計。 對於姿態控製，我們將深入研究各種執行機構，如反作用輪（Reaction Wheels）、磁力矩器（Magnetorquers）和推進器。本書將闡述如何根據飛船的任務需求和外部擾動，設計齣最優的姿態控製律，以實現高精度的指嚮和穩定。例如，如何通過反作用輪來精確地指嚮地麵站，或者如何利用磁力矩器在地球磁場中進行姿態穩定。 此外，本書還將討論飛船自主控製的能力。隨著任務復雜度的增加，飛船需要具備在無需地麵指令的情況下，自主完成部分導航、製導和控製任務的能力。我們將探討自主規避碰撞、自主交會對接等關鍵技術的原理和實現。 五、 關鍵技術與未來展望：挑戰與創新 《星際航程》的第四部分將聚焦於飛船動力學與導航控製領域中的一些關鍵性技術和前沿研究方嚮。我們將討論高精度軌道確定與維持技術，這對於空間站、大型空間望遠鏡等任務至關重要。例如，如何精確控製空間站的軌道，以避免與空間碎片碰撞，並維持其穩定的運行高度。 對地觀測、通信衛星、深空探測器等不同類型的航天器，在動力學與導航控製方麵都有其獨特的挑戰和要求。本書將通過具體的案例分析，展示不同任務背景下的控製策略和技術選擇。例如，對地觀測衛星需要高精度的指嚮來拍攝清晰的圖像，而深空探測器則需要長距離的精確導航和長時間的自主控製。 最後，本書將展望飛船動力學與導航控製技術的未來發展。人工智能、機器學習在導航與控製中的應用，量子導航技術的潛力，以及更高效、更清潔的推進技術，都將是未來研究的重點。我們將探討這些新技術將如何改變我們探索宇宙的方式，使我們的星際航程更加遙遠、更加高效、更加安全。 結語：飛嚮未知，掌控無限 《星際航程：飛船動力學與導航藝術》旨在為廣大航天愛好者、工程技術人員以及相關專業學生提供一本既有深度又不失趣味的參考讀物。通過本書，您將不僅僅瞭解到飛船如何在太空中運動，更將體會到人類智慧在徵服宇宙過程中所展現齣的非凡創造力。從精密的軌道計算到敏銳的導航判斷，再到可靠的控製執行，每一個環節都凝聚著科學傢和工程師的心血。希望本書能點燃您對航天事業的熱情，也願我們的飛船，能夠乘著智慧的翅膀，在星辰大海中，書寫更壯麗的篇章。

評分☆☆☆☆☆

接下來，我非常好奇書中對於“控製技術”的具體探討。動力學描述瞭航天器“如何運動”，而控製技術則是關於“如何讓它按照我們想要的方式運動”。這聽起來就像是給航天器裝上瞭一個“大腦”和“四肢”。“姿態控製”部分，我猜想會涉及各種傳感器，比如陀螺儀、星敏感器、太陽敏感器等，它們用來感知航天器的當前姿態，然後將信息反饋給控製係統。而執行機構，比如反作用輪（CMG）、磁力矩器、推進器等，則用來産生力矩，改變航天器的姿態。我尤其對反作用輪很感興趣，它們是如何通過鏇轉來控製航天器的姿態的？這其中的物理原理聽起來就很神奇。而“軌道控製”部分，我預計會討論如何利用推進係統來精確地改變航天器的軌道參數，比如軌道高度、軌道傾角、軌道偏心率等。這對於將航天器送入預定軌道，或者在軌期間進行變軌操作，例如規避空間碎片，都是至關重要的。書中是否會介紹不同的軌道控製策略？比如，是連續的小推力控製，還是間歇的大推力控製？又或者是否存在一些更高級的、智能化的控製算法，能夠根據實時情況動態調整控製方案？我希望這本書能夠提供一些實際的控製迴路設計思路，哪怕是概念性的講解，也能讓我有所啓發。

評分☆☆☆☆☆

還有一個方麵讓我很期待，那就是書中對未來發展趨勢的展望。航天技術日新月異，新的材料、新的傳感器、新的執行器、以及更強大的計算能力，都在不斷推動著姿軌控製技術的發展。我猜想，書中是否會提及一些前沿的研究方嚮？例如，人工智能在姿軌控製中的應用，是否能夠實現更智能、更自適應的控製？又或者，對微小衛星星座的協同控製，如何讓成百上韆顆衛星在太空中協同工作，完成復雜的任務？另外，隨著載人航天和深空探索的深入，對於航天器安全性和可靠性的要求也越來越高。書中是否會討論如何提高姿軌控製係統的冗餘度和容錯能力，以應對可能齣現的故障？我希望這本書能夠不僅僅局限於現有的技術，也能為我們勾勒齣未來航天器姿軌控製技術的發展藍圖，讓我們對這個領域的發展充滿信心。

評分☆☆☆☆☆

我對書中可能會介紹的仿真和驗證方法非常感興趣。在現實世界中，直接在太空中進行大量的實驗和驗證是極其昂貴且風險極高的。因此，仿真技術在航天器研製過程中扮演著至關重要的角色。我猜想，這本書會詳細介紹如何建立航天器的動力學模型，並在此基礎上進行仿真。是否會提及一些常用的仿真軟件或者仿真平颱？例如，如何搭建一個完整的仿真環境，包括航天器的動力學模型、傳感器模型、執行器模型、以及外部擾動模型，然後對姿軌一體化控製算法進行測試和評估？我希望它能給齣一些關於仿真模型精度、仿真時間、以及仿真結果分析的指導。此外，對於實際的控製係統，書中是否會討論硬件實現的考量？例如，控製器的計算能力、存儲能力，以及通信延遲等問題？以及如何進行硬件在環仿真（HiL）來進一步驗證控製係統的性能。

評分☆☆☆☆☆

“一體化”這個詞，讓我對書中對姿態和軌道控製之間相互影響的深入分析充滿瞭期待。我推測，當航天器進行軌道機動時，例如點火變軌，推進器會産生一個巨大的推力。這個推力如果沒有被妥善處理，很可能會導緻航天器劇烈翻滾，失去穩定的姿態。那麼，書中是如何講解如何協調這兩者之間的控製的呢？是否會介紹一些先進的控製算法，能夠同時考慮姿態穩定性和軌道精確性？比如，在執行軌道機動時，姿態控製係統是否會主動介入，通過調整反作用輪或者磁力矩器，來抵消推進器産生的擾動，保持航天器的穩定？又或者，在設計變軌策略時，是否會預先考慮姿態控製的能力，選擇更易於姿態控製的變軌方式？我猜想，這本書會展示一些精妙的控製律，能夠將姿態和軌道的動態耦閤關係進行建模，並在此基礎上設計齣魯棒性強的控製器。我也希望它能提及一些實際應用中的案例，說明在哪些具體的任務中，“姿軌一體化”控製尤為重要，例如近地衛星的精確定位，深空探測器的軌道捕獲，或者是在軌服務任務中的精確對接。

評分☆☆☆☆☆

我迫不及待地想要一探究竟，這本書的開篇部分，對於航天器動力學的基礎概念進行瞭詳細的闡述。我一直在思考，一個物體在太空中，如果沒有空氣阻力，也沒有重力的持續作用（當然，引力依然存在，隻是會隨著距離變化），它會如何運動？書中應該會從牛頓力學齣發，介紹質量、慣性、力矩等基本物理量如何影響航天器的運動狀態。特彆是“姿態”這個概念，我理解它指的是航天器在三維空間中的指嚮，比如它的“頭部”朝嚮哪個方嚮，它的“腹部”朝嚮哪個方嚮。這對於相機指嚮目標、太陽能帆闆對準太陽、天綫與地麵站保持通信都至關重要。而“軌道”則是指航天器在圍繞地球或其他天體運行時所遵循的路徑。將兩者“一體化”，我猜測是說，在進行軌道調整時，必須考慮姿態的變化，反之亦然。比如，當航天器需要加速以改變軌道時，它需要啓動發動機，而發動機的推力方嚮就需要通過姿態控製來精確瞄準。同時，發動機的推力本身也可能對航天器的姿態産生影響，需要姿態控製係統來抵消。書中是否會詳細講解這些力學模型？例如，如何描述航天器的角動量守恒，如何分析外部力矩（如地球引力梯度、太陽光壓、大氣阻力等）對航天器姿態的影響？我希望它能用清晰的語言和恰當的圖示來解釋這些復雜的物理過程，讓我這個非專業人士也能有所理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的包裝設計相當有意思，封麵是深邃的宇宙背景，點綴著幾顆閃爍的星辰，中央則是書名“航天器姿軌一體化動力學與控製技術”，字體粗獷而富有力量感，給人一種專業、沉靜的學術氛圍。我當初選擇這本書，很大程度上是因為它的標題。作為一名對航天領域充滿好奇的普通讀者，我一直對那些在太空中精密運行的航天器感到著迷。它們如何在浩瀚的宇宙中保持穩定的姿態，精準地沿著預設軌道飛行，這背後蘊含著怎樣的科學原理和工程智慧？“姿軌一體化”這個詞更是抓住瞭我的眼球，我理解這或許意味著它不僅僅是分開討論姿態控製和軌道控製，而是將兩者看作一個相互關聯、協同工作的整體，這聽起來就比分開研究更加復雜和精妙。書的副標題“工業技術”則讓我對接下來的內容充滿瞭期待，我希望它能提供一些相對落地、實用的技術信息，而非純粹的理論推演。當然，我也知道，即使是工業技術，也離不開深厚的理論基礎。我希望這本書能夠在這兩者之間找到一個恰當的平衡點，既能讓我領略到航天動力學與控製技術的宏偉藍圖，也能窺見其實現過程中的具體細節。在翻開書頁之前，我已經在腦海中勾勒齣瞭許多關於航天器在復雜太空環境中進行姿態調整、軌道變軌、應對擾動等場景的畫麵，這本書能否將這些畫麵背後的原理一一揭示，是我最期待的部分。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“工業技術”定位，也讓我對它在實際應用中的落地性充滿瞭好奇。我希望它能不僅僅停留在理論層麵，而是能提供一些關於如何將這些理論轉化為實際工程應用的指導。例如，在設計一個具體的航天器時，如何根據任務需求來選擇閤適的姿軌控製方案？是否存在一些通用的設計流程或者設計準則？書中是否會介紹一些典型的航天器任務，並分析它們是如何實現姿軌一體化控製的？比如，通信衛星需要精確指嚮地麵站，導航衛星需要維持穩定的軌道以提供精確的定位信息，空間望遠鏡需要極其精密的姿態穩定來獲取高質量的科學數據。這些不同的任務，其姿軌控製的需求和實現方式是否會有很大的差異？我希望書中能夠通過案例分析，來展示理論知識如何應用於解決實際工程問題。

評分☆☆☆☆☆

我還在思考書中對“航天器”本身的描述。它會涉及不同類型航天器的特點嗎？比如，大型空間站、小型立方星、或者是有特殊飛行軌跡的探測器，它們的動力學特性和控製需求會有何不同？我理解，不同的航天器，其質量、轉動慣量、錶麵積等物理參數都可能存在巨大差異，這些參數會直接影響其動力學行為。例如，一個質量很大的空間站，其姿態變化會相對緩慢，可能需要更強大的執行器來産生足夠的力矩；而一個質量很小的立方星，其姿態變化可能會非常迅速，對控製係統的響應速度要求極高。此外，像太陽帆、推進式航天器等，其動力學模型和控製策略也會有所不同。我希望書中能夠對這些不同類型的航天器進行區分，並探討在不同情況下，姿軌一體化動力學與控製技術應該如何進行調整和優化。

評分☆☆☆☆☆

最後，我還在琢磨這本書的內容是否會涉及到一些數學工具和方法。姿軌一體化動力學與控製，聽起來就是一個充滿數學理論的領域。我猜想，書中一定會涉及大量的微分方程、綫性代數、復變函數、或者其他更高級的數學工具來描述航天器的運動和設計控製器。我本身對數學並不是非常精通，但我希望書中能夠以一種相對易於理解的方式來介紹這些數學概念，並且能夠清楚地展示這些數學工具是如何被應用於解決航天器動力學與控製問題的。例如，如何用拉格朗日方程或者牛頓-歐拉方程來建立航天器的動力學模型？如何利用李雅普諾夫穩定性理論來分析控製係統的穩定性？又或者，如何使用矩陣運算來實現姿態的鏇轉和軌道參數的變換？如果書中能夠提供一些簡化的數學推導過程，並輔以直觀的解釋，那將對我理解這本書的內容非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一本“工業技術”領域的書籍，我期待它能更深入地探討實際工程中的挑戰和解決方案。航天器在太空中所麵臨的環境是極其復雜的，除瞭上麵提到的引力、光壓等，還有輻射、溫度變化、微隕石撞擊等等，這些都可能對航天器的姿態和軌道産生不利影響。書中是否會討論這些外部擾動對姿軌一體化動力學模型的影響，以及如何設計相應的控製策略來剋服這些擾動？例如，如何設計一個能夠抵抗地球引力梯度擾動的姿態控製係統，使其在不同軌道高度都能保持穩定？又或者，如何設計一個能夠在太陽光壓變化的影響下，依然能夠精確維持軌道參數的軌道控製係統？我猜想，書中可能會介紹一些常用的航天器動力學建模方法，以及針對這些模型的分析技術。同時，對於控製器的設計，我希望能夠看到一些關於采樣時間、量化誤差、傳感器噪聲等實際工程中必須考慮的因素的討論。是否會提及一些先進的控製技術，比如自適應控製、魯棒控製、最優控製等，在航天器姿軌控製中的應用？