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| 內容簡介： |
空间操控是指具备机动能力的航天器对空间目标实施交会停靠、抓捕维修、拖曳离轨等操作。由于空间操控涉及到双星、多星之间的相互运动关系，因此航天器间的相对导航、制导与控制技术是实现空间操控的基础。
《空间操控的先进控制技术》系统地介绍了空间操控和在轨服务任务中，飞行器间的相对导航、制导与控制技术的基础理论与方法。全书以航天器相对运动动力学模型为基础，分别从相对导航、相对运动制导控制、机械臂协同控制三个方面详细介绍了空间操控所涉及的相对状态估计技术、自主逼近与停靠技术、稳定伴飞控制技术、相对位姿一体化控制技术、平台一机械臂协同控制技术和力柔顺控制技术等控制系统关键技术。
《空间操控的先进控制技术》可作为相关专业的高年级本科生和研究生的参考教材，也可为从事航天器GNC系统开发的研究人员和工程技术人员提供必要的专业知识和工程借鉴。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1．1 空间操控的应用背景
1．2 空间操控的发展历程
1．3 控制系统的关键技术
1．3．1 高精度自主接近技术
1．3．2 特定部位识别与跟踪测量技术
1．3．3 在轨操作控制技术
1．4 章节安排
第2章 航天器相对运动理论基础
2．1 概述
2．2 相对轨道动力学建模
2．2．1 坐标系定义
2．2．2 代数法相对运动学模型
2．2．3 几何法相对运动学模型
2．2．4 建模误差分析
2．2．5 伴飞轨道误差动力学模型
2．3 相对姿态动力学建模
2．3．1 坐标系定义
2．3．2 相对姿态动力学模型
2．3．3 相对姿态误差动力学模型
2．3．4 伴飞姿态跟踪误差动力学模型
第3章 相对导航技术
3．1 概述
3．2 近距离高精度相对导航系统设计
3．2．1 相对轨道动力学
3．2．2 相对导航原理
3．3 可见光双目立体视觉相对位姿解算
3．3．1 图像预处理及特征提取
3．3．2 立体匹配
3．3．3 三维重建与位姿解算
3．4 超近程相对状态导航方法
3．4．1 相对姿态动力学
3．4．2 12维相对状态导航原理
第4章 近距离相对运动控制技术
4．1 概述
4．2 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道设计
4．2．1 绕飞轨迹设计
4．2．2 悬停方法设计
4．2．3 逼近轨迹设计
4．3 近圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制
4．3．1 控制问题描述
4．3．2 控制方法简介
4．3．3 长期自然伴飞轨道初始化控制
4．3．4 长期自然伴飞相对轨道修正脉冲控制
4．3．5 基于Lyapunov方法的长期伴飞轨道修正控制
4．3．6 基于LQG方法的逼近、悬停控制
4．4 大椭圆轨道目标航天器近距离相对轨道控制
4．4．1 大椭圆轨道交会LQG控制动力学模型
4．4．2 LQG控制律设计及实现
4．4．3 LQG控制参数设计
4．5 近距离相对姿态设计
4．5．1 基于四元数的相对姿态设计
4．5．2 基于MRP的视线指向姿态设计
4．6 超近距离视线指向跟踪控制
第5章 超近距离相对运动一体化控制技术
第6章 平台一机械臂协同控制
参考文献
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| 內容試閱：
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空间技术的应用领域在近一二十年中得到了飞速的拓展，除了在空间科学应用方面得到继续深化外，在空间在轨操控等领域也对空间技术提出了新的需求和任务。
空间操控是指具备机动能力的航天器对空间目标实施交会停靠，并利用携带的操作工具对航天器实施在轨维修、补给、组装，或对空间碎片实施捕获、拖曳离轨等操作。早期的空间操控任务局限于对具备主动合作功能的目标飞行器的交会对接，且自主性较低。进入21世纪以来，空间操控任务作为未来航天技术应用的重点方向，更多地呈现出多样化、复杂化、智能化的特点，具体表现在以下方面。
多样化。操控对象从传统的合作式交会对接飞船、空间站，逐步向不具备主动合作功能的常规卫星、空间碎片等目标拓展。
复杂化。操控动作从简单的依靠对接机构的停靠对接，逐步向依靠机械臂、飞网等工具对目标进行捕获、零件更换、燃料补给、拖曳离轨等任务拓展。
智能化。操控流程从早期的地面规划、有人参与、自动执行，逐步向在轨自主规划、自主判断、自主执行等功能拓展。
为了满足空间操控的未来应用需求和发展趋势，控制系统的先进性是核心前提。由于空间操控涉及到双星、多星之间的相互运动关系，因此航天器控制系统也从解决传统的单星测量与控制问题，向解决多星之间的测量与控制问题方向发展，其中航天器间的相对导航、制导与控制技术是实现空间操控的基础。相对导航解决的是看到目标，确定目标相对于自身的位置、姿态等信息；制导是根据相对导航的测量信息，结合任务需求，合理规划飞行控制指令；控制则是根据控制指令，采用合适的执行机构，实现期望的飞行状态的过程。基于相对导航、制导与控制技术，结合智能自主控制，可极大地增强空间操控的自主性、精确性，尤其是在减轻地面测控负担、降低航天器运行费用和提高航天器自主生存能力方面具有重要意义，是航天器控制技术的一个重要发展趋势。
本书介绍了空间操控和在轨服务任务中，飞行器间的相对导航、制导与控制技术的基本理论与方法，全书共分为6章。第1章主要介绍空间操控的任务背景、研究范畴、需求分析和关键技术；第2章主要介绍相对轨道动力学建模；第3章主要介绍自主接近过程中的相对导航方法；第4、5章主要介绍操控过程中飞行器的相对运动规划和控制方法：第6章主要介绍采用机械臂进行操作的平台一机械臂协同控制。
本书是作者多年来从事航天工程技术研发的经验总结，本书可作为相关专业的高年级本科生和研究生的教材，也可为从事航天器控制系统开发的研究人员和工程技术人员提供必要的专业知识和工程借鉴。本书力图根据多年来的研究、开发和实践经验，瞄准未来技术发展趋势，将技术创新和工程应用有机地结合，做到深入浅出、学以致用。由于作者的水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请广大读者批评指正，不吝赐教。
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