最优控制在航天器中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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☆☆☆☆☆

[美] James，M.Longusk，Jose，J.Guzman，John ... 著，晋玉强，王丽英 译

图书标签:

• 最优控制
• 航天器
• 控制理论
• 航天工程
• 轨迹优化
• 姿态控制
• 推进系统
• 飞行器
• 自动控制
• 系统工程

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112375

版次：1

商品编码：12129979

包装：精装

开本：16开

出版时间：2017-04-01

用纸：胶版纸

页数：200

字数：245000

正文语种：中文

内容简介

　　*优控制理论已经成为航空航天工程中的一个重要领域，是高等院校自动化专业的学生及工程师必须掌握的一门理论。
　　《*优控制在航天器中的应用》介绍如何从变分计算的基本理论开始，一步步得到必要条件的过程。同时，介绍*优控制中的基本计算方法。
　　《*优控制在航天器中的应用》的优点是可读性强，只需要读者具备和了解相关的工程背景、数学基础知识——微积分、微分方程、数值解等，不需要提前知道变分是如何计算的、必要条件的意义及欧拉-拉格朗日定理、魏尔斯特拉斯条件和庞特里亚金*小值原理等相关理论。
　　《*优控制在航天器中的应用》的目的是向读者提供充分的知识框架，使得读者不仅能够阅读相关文献、学习更深层次的教科书（如贝叶斯*优控制），而且能够应用相关理论来寻找实际问题中的优解。《*优控制在航天器中的应用》内容翔实、层次分明、特色突出，在内容安排上，除给出必要的定理证明框架，还列举大量的应用实例加深对定理的理解。

内页插图

目录

第1章 参数优化
1．1 引言
1．2 带约束的参数优化
1．2．1 拉格朗日乘子
1．2．2 参数优化：霍曼转移
1．2．3 霍曼转移的推广
1．2．4 双抛物线转移
习题

第2章 最优控制理论
2．1 卫星的最优人轨问题
2．2 问题的一般性描述
2．3 Bolza型、Lgrange型、Mayer型性能指标问题
2．3．1 Lagrange型性能指标到Mayer型性能指标的转换
2．3．2 Mayer型问题到Lagrange型问题的转化
2．4 考虑容许函数的实例
2．5 小结
习题

第3章 欧拉-拉格朗日定理
3．1 变分
3．2 欧拉-拉格朗日方程和最速下降问题
3．3 欧拉-拉格朗日定理
3．3．1 欧拉-拉格朗日定理的证明
3．3．2 欧拉-拉格朗日定理小结
3．3．3 横截条件的变换形式
3．4 小结
习题

第4章 欧拉-拉格朗日定理的应用
4．1 引言
4．2 两点边值问题
4．3 终端约束的两种处理方法
4．4 横截条件
4．4．1 情形1：终端时刻固定
4．4．2 情形2：终端状态固定
4．4．3 情形3：终端端点固定
4．5 提供必要边界条件的一般情形
4．5．1 伴随方法
4．5．2 非伴随方法
4．6 例子
4．7 优化问题的“教科书”
4．8 常哈密顿函数
4．9 小结
习题

第5章 魏尔斯特拉斯条件
5．1 引言
5．2 魏尔斯特拉斯必要条件的阐述
5．3 魏尔斯特拉斯必要条件的证明
5．4 小结
习题

第6章 最小值原理
6．1 最小值原理的阐述
6．1．1 问题描述
6．1．2 庞特里亚金最小值原理
6．1．3 例子
6．2 Legendre-Clebsch必要条件
6．3 充分必要条件的注释
6．4 强极值和弱极值
6．5 非最小弱极值的例子
6．6 二阶充分必要条件
6．7 小结
习题

第7章 最优控制的应用
7．1 飞行器性能优化
7．2 火箭射程最大化
7．2．1 厂为常数时运动方程的积分
7．2．2 最优轨迹
7．2．3 最大射程方程
7．3 时间最优卫星人轨
7．3．1 运动方程的积分形式
7．3．2 两点边值问题
7．3．3 考虑大气阻力的平坦地球起飞问题
7．4 小结
习题

第8章 魏尔斯特拉斯-艾德曼拐角条件
8．1 魏尔斯特拉斯-艾德曼拐角条件阐述
8．2 魏尔斯特拉斯-艾德曼拐角条件的证明
8．3 小结

第9章 边界控制问题
9．1 带约束的最优控制问题
9．2 有界控制问题的例子
9．3 奇异弧
9．4 小结
习题

第10章 最优火箭轨迹的一般理论
10．1 引言
10．2 运动方程
10．3 大推力和小推力发动机
10．4 火箭发动机的代价函数
10．5 一阶必要条件
10．5．1 常冲量比最优轨迹
10．5．2 最优脉冲轨迹
10．5．3 变比冲最优轨迹
10．6 均匀重力场下的最优轨迹
10．7 小结
习题

附录A 时间最优月球爬升
A．1 基于MATLAB的两点边值求解器
A．2 求解方法
A．3 MATLAB代码
附录B “泰坦”二号火箭发射的时间最优
B．1 两点边值问题的标量化
B．2 求解方法
B．3 结论
B．4 MATLAB代码
附录C 最优小推力轨道间转移问题
C．1 优化问题
C．2 标量化的运动方程
C．3 欧拉-拉格朗日定理的应用
C．4 边界条件和两点边值问题
C．5 结论
C．6 MATLAB代码

参考文献

前言/序言

　　最优控制理论已经成为航空航天工程中的一个重要领域，是高等院校自动化专业的学生及工程师必须掌握的一门理论。本书介绍如何从变分计算的基本理论开始，一步步得到必要条件的过程。同时，介绍最优控制中的基本计算方法。本书的最大优点是可读性强，只需要读者具备和了解相关的工程背景、数学基础知识——微积分、微分方程、数值解等，不需要提前知道变分是如何计算的、必要条件的意义及欧拉一拉格朗日定理、魏尔斯特拉斯条件和庞特里亚金最小值原理等相关理论。本书的目的是向读者提供充分的知识框架，使得读者不仅能够阅读相关文献、学习更深层次的教科书（如贝叶斯最优控制），而且能够应用相关理论来寻找实际问题中的最优解。
　　本书内容翔实、层次分明、特色突出，在内容安排上，除给出必要的定理证明框架，还列举大量的应用实例加深对定理的理解。例如，在介绍欧拉一拉格朗日定理时，给出伴随法和非伴随法：前者通过额外的拉格朗日算子将终端约束加入代价函数中，最终构成一个代数形式的横截条件；后者则相反，构成了一个微分形式的横截条件。同时，给出这两种方法在航空问题中的应用。此外，作者将时间最优卫星起飞进入轨道作为贯穿整本书的一个重要实例。同时，为读者提供了与之相关的参考文献及参考书籍，以促进读者做进一步的研究，具有较强的理论基础和应用指导价值。
　　全书共分为10章：第1章参数优化；第2章最优控制理论；第3章欧拉一拉格朗日定理；第4章欧拉一拉格朗日定理的应用：第5章魏尔斯特拉斯条件：第6章最小值原理；第7章最优控制的应用；第8章魏尔斯特拉斯一艾德曼拐角条件：第9章边界控制问题；第10章最优火箭轨迹的一般理论。
　　本书的出版得到了装备科技译著出版基金、海军航空工程学院“2110”工程的资助，在此表示衷心感谢！

《航天器动力学与控制》 本书全面探讨了现代航天器的设计、分析与运行所依赖的关键动力学原理和控制技术。我们将从航天器基础动力学出发，深入剖析其轨道运动、姿态动力学以及由各种扰动因素（如大气阻力、太阳光压、地球引力梯度等）引起的复杂行为。 第一部分：航天器轨道动力学 本部分将为您系统梳理航天器在引力场中的运动规律。您将了解到从经典的牛顿万有引力定律到更精确的限制性三体问题模型，以及如何利用开普勒定律和轨道根数来描述和预测航天器的轨道。我们还将详细介绍各种典型轨道类型，如地球同步轨道、极地轨道、转移轨道等，并探讨如何进行轨道设计与优化，以满足任务需求。此外，轨道摄动理论是本书的重要组成部分，我们将深入分析各种扰动源对航天器轨道的长期影响，并介绍相应的轨道维持与修正方法，例如使用推进系统进行轨道调整，以及考虑轨道寿命和稳定性等关键因素。 第二部分：航天器姿态动力学与控制 掌握航天器的姿态是其稳定运行和精确指向的基础。本部分将聚焦于航天器的姿态动力学，包括角动量守恒原理、欧拉方程的应用，以及刚体在惯性空间中的运动描述。我们将详细分析航天器在受到外部力矩（如重力梯度力矩、磁力矩、气动力矩、太阳光压矩等）作用下的姿态变化。 针对姿态控制问题，本书将介绍多种主流的控制策略和执行机构。您将学习到利用惯性飞轮、反作用轮、磁力矩器、推进器等执行机构如何实现对航天器姿态的精确控制。我们还将深入探讨经典的姿态控制算法，例如PID控制、状态空间控制、鲁棒控制等，并结合实际工程应用，分析不同控制方法的优缺点。特别地，对于复杂任务场景，如对地观测、深空探测等，我们将讨论如何设计先进的姿态稳定与指向控制系统，以满足苛刻的精度和响应要求。本书还将涉及航天器姿态动力学的非线性特性及其对控制系统设计的影响，并介绍相应的非线性控制技术。 第三部分：航天器推进系统与轨道机动 实现航天器的轨道改变和姿态调整离不开高效可靠的推进系统。本部分将对各类航天器推进系统进行详细介绍，包括化学推进（如固体火箭发动机、液体火箭发动机）、电推进（如离子推进器、霍尔推进器）以及新型推进技术。我们将分析不同推进系统的基本原理、性能特点、推力水平、比冲等关键参数，并探讨它们在不同任务中的适用性。 在轨道机动方面，本书将深入讲解如何规划和执行各种轨道机动操作，例如近地点提升、远地点扩展、轨道平面改变、交会捕获等。我们将详细介绍轨道机动所需的燃料计算、发动机点火时序、推力矢量控制等关键环节。此外，本书还将讨论轨道机动中的优化问题，例如如何以最少的燃料消耗完成机动，以及如何考虑发动机的可靠性和寿命。 第四部分：航天器导航、制导与控制（GNC）系统 导航、制导与控制（GNC）是航天器自主运行的核心。本部分将全面阐述GNC系统的组成、功能与协同工作原理。您将了解导航子系统如何利用惯性测量单元（IMU）、星敏感器、陀螺仪、GPS等传感器对航天器的位置、速度和姿态进行精确测量。制导子系统则根据任务目标，生成期望的航天器运动轨迹和姿态指令。最后，控制子系统负责将这些指令转化为对推进系统、姿态执行机构的控制信号，从而驱动航天器实现预定目标。 本书将深入讲解各种GNC算法，包括卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其变种在导航中的应用，例如扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）。在制导方面，我们将探讨多种制导律的设计，例如比例导引律（Proportional Navigation）、追随导引律（Pursuit Guidance）等，并分析它们在不同任务中的性能表现。对于控制子系统，我们将在前述姿态控制部分的基础上，更侧重于GNC系统整体的协同设计与集成。 第五部分：航天器故障诊断与容错控制 在复杂的航天器运行环境中，设备故障难以避免。本部分将关注航天器的故障诊断与容错控制技术，以提高航天器的鲁棒性和可靠性。我们将介绍常见的航天器故障类型及其对系统性能的影响，并探讨如何通过状态监测、数据分析等手段进行故障的早期检测和诊断。 在容错控制方面，本书将介绍如何设计能够应对部分设备失效的控制策略。您将学习到如何通过重构控制律、切换控制模式、利用备用设备等方法，在发生故障时仍能维持航天器的基本功能或完成关键任务。我们将分析基于模型的方法和基于学习的方法在容错控制中的应用，并结合实际工程案例，展示容错控制技术的有效性。 目标读者： 本书适合于从事航天器研制、设计、总装、测试、任务规划和运行的工程师，以及对航天器动力学与控制技术感兴趣的研究生和高年级本科生。通过对本书的学习，读者将能够深刻理解航天器的运动规律，掌握先进的控制理论与方法，为航天工程实践奠定坚实的理论基础。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《最优控制在航天器中的应用》这本书名时，我立刻联想到的是那些在广袤宇宙中孤独前行、却又肩负着人类无限好奇心的航天器。它们的一举一动，都牵动着无数人的心，而“最优控制”正是确保它们安全、高效、精确完成任务的关键所在。我之所以对这本书感到如此兴奋，是因为它似乎为我揭示了航天器“灵魂”深处的运作机制。我设想，书中一定会对航天器的运动学和动力学进行详尽的描述，从基础的牛顿力学原理，到考虑各种复杂外扰（如引力、大气、太阳光压等）的非线性动力学模型。在此基础上，我期待书中能深入剖析“最优控制”理论在航天领域的具体应用。例如，如何在有限的燃料储备下，规划出最经济的星际转移轨道？如何在复杂的太空环境中，实现航天器的姿态稳定与精确指向？或者，如何在接近目标行星时，以最小的冲击载荷实现精确的轨道捕获？我热切希望书中能提供各种经典的、以及前沿的最优控制方法，从变分法、最大值原理，到数值优化、模型预测控制，甚至是如何结合人工智能技术来设计更加智能和自适应的控制系统。我特别关注书中是否会提供具体的航天器任务案例，比如，某个成功的火星探测任务是如何利用最优控制来克服长距离通信延迟和环境不确定性；或者是某个地球观测卫星是如何通过最优控制来实现高精度的轨道维持和扫描策略。这些实际的例子，将能够极大地增强我对理论的理解和感悟。此外，我也想了解书中是否会讨论在实际工程中，如何处理各种不确定性和约束条件，比如执行器饱和、传感器噪声、计算资源限制等，以及如何设计具有良好鲁棒性的最优控制方案，确保航天器的安全与可靠。

评分☆☆☆☆☆

《最优控制在航天器中的应用》这本书，光是听名字就足够吸引我了。我一直对那些能够将科学理论与实际工程完美结合的学科深感着迷，而航天器，无疑是这种结合的极致体现。我之所以如此关注这本书，是因为我深知，在浩瀚无垠、充满未知的宇宙空间中，任何一点微小的失误都可能导致灾难性的后果，因此，对航天器的控制必须达到“最优”的境界。我渴望在书中找到关于“最优”的深刻解读，它不仅仅是指效率的提升，更可能包含时间、能量、燃料、精度等多方面的综合优化。我设想，书中会从航天器的基本运动学和动力学模型讲起，详细阐述如何为不同的航天器任务（如发射、轨道机动、变轨、对接、着陆等）建立精确的数学模型。在此基础上，我期待书中能深入介绍各种最优控制的理论和算法，从经典的庞特里亚金极大值原理、动态规划，到更现代的数值优化技术，如梯度下降法、共轭梯度法，甚至是如何利用模型预测控制（MPC）来应对实时性要求高的控制任务。我特别关注书中是否会提供具体的航天器应用案例，比如，如何利用最优控制技术来优化载人飞船的轨道进入和退出策略，如何为火星探测器设计最优的降落伞展开时机和反推点火时机，或者如何实现空间站太阳能帆板的最优指向以最大化能量收集。这些具体而生动的例子，将是我理解书中复杂理论的关键。同时，我也想知道书中是否会讨论如何在实际工程中处理各种约束条件，比如燃料容量限制、姿态角限制、通信延迟等，以及如何设计出鲁棒性强的最优控制系统，使其能够应对太空环境中的不确定性和干扰。

评分☆☆☆☆☆

一本关于最优控制在航天器应用的书籍，听起来就让人对接下来的内容充满了期待。我之所以对这本书感到好奇，是因为航天器，尤其是那些肩负着探索未知宇宙使命的探测器，它们的每一个动作都至关重要，都必须经过极其精密的计算和设计。想象一下，一个探测器要精准地进入某个行星的轨道，或者在浩瀚的星际空间中进行姿态调整，这背后如果没有一套强大而有效的控制理论支撑，那将是多么令人担忧的事情。而“最优控制”这个词，恰恰点出了这种对效率和精度的极致追求。我设想，书中一定会有大量的篇幅去阐述如何根据航天器的具体任务需求，比如燃料消耗、时间限制、能量损耗等，来设计出最优的控制策略。这不仅仅是理论上的探讨，更可能涉及到大量的数学模型、算法推导，以及如何将这些理论转化为实际可操作的指令。我尤其感兴趣的是，书中会如何处理在复杂多变的太空环境中，航天器可能面临的各种不确定性因素，例如太阳风的扰动、微陨石的撞击风险，亦或是传感器信号的误差等等。一个真正“最优”的控制系统，必然需要具备一定的鲁棒性，能够在这些不可预测的干扰下，依然保持其性能的稳定和任务的成功。我期待书中能深入剖析这些挑战，并提出富有创见的解决方案。此外，我对于书中关于不同类型航天器（如轨道飞行器、深空探测器、载人飞船等）的控制特点差异也很感兴趣，不同类型的航天器在设计、任务目标和运行环境中都有着显著的差异，这必然导致其最优控制策略的应用也会有所不同。例如，载人飞船的控制可能需要考虑乘员的安全和舒适性，而深空探测器的控制则可能更侧重于能源效率和长期任务的稳定性。这本书能否提供一个全面的视角，涵盖这些不同的应用场景，将是我评估其价值的重要标准。

评分☆☆☆☆☆

我之所以会对《最优控制在航天器中的应用》这本书如此着迷，是因为它触及了我内心深处对工程科学那种严谨而又充满想象力的热爱。航天器，在我看来，是人类智慧的结晶，是向宇宙边界不断迈进的实体象征。而“最优控制”这个概念，更是将这种智慧推向了极致——它代表着一种对效率、资源和精度的近乎苛刻的追求。想象一下，将有限的燃料资源分配到星际旅行的每一个阶段，如何在最节省能量的前提下，完成最复杂的变轨机动；又或者，如何在最短的时间内，将航天器准确地送达预定目标，同时还要保证其姿态稳定，不产生任何不必要的晃动。这背后所蕴含的数学模型和控制算法，其复杂程度足以令人瞠目。我非常期待书中能够详细阐述各种经典的或前沿的最优控制理论，比如庞特里亚金的极大值原理、动态规划，甚至是更现代的机器学习与最优控制的结合。更重要的是，我希望能看到这些理论如何被巧妙地应用于实际的航天器设计和任务规划中。书中是否会包含具体的案例分析，比如某个著名航天任务（如阿波罗登月、好奇号火星探测等）是如何运用最优控制技术来克服巨大挑战的？这无疑会极大地增强我学习的动力和对理论的理解。我希望书中不仅停留在理论层面，而是能够深入到实际的工程实现，探讨如何将这些复杂的数学模型转化为能够驱动航天器硬件的实际指令，如何进行仿真验证，以及在面对突发情况时，如何进行实时的最优控制调整。我对书中对“最优”的定义是否涵盖了多重目标（例如，同时最小化燃料消耗和最大化任务成功率）也感到好奇，并且想知道书中是否会讨论权衡这些不同目标的方法。

评分☆☆☆☆☆

一本关于“最优控制在航天器中的应用”的书籍，对我来说，就像是一张通往航天工程核心秘密的地图。我一直对那些能够以最少资源、最高效率达成目标的工程解决方案充满敬意，而航天器，无疑是这类解决方案的集大成者。每一次火箭的升空，每一个探测器的远航，每一次卫星的精准变轨，都离不开“最优控制”这门精深的科学。我之所以如此期待这本书，是因为我想深入了解，究竟是什么样的理论和技术，才能让这些在真空、辐射、极端温度等恶劣环境下工作的机器，如此精确地执行复杂的指令。我设想，书中会从航天器的动力学建模开始，详细讲解如何构建描述航天器运动的数学方程，包括考虑引力、大气（如适用）、太阳光压等多种外力影响。在此基础上，我期望书中能深入探讨各种最优控制的数学框架和算法，例如，如何应用庞特里亚金的极大值原理来推导出最优的轨迹和控制律，如何利用动态规划来解决多阶段优化问题，以及如何通过数值优化方法来求解这些复杂的控制问题。我尤其感兴趣的是，书中会对哪些具体的航天器应用场景进行细致的阐述。是关于运载火箭的发射轨迹优化，确保其以最少的燃料消耗将载荷送入预定轨道？是关于空间站的轨道维持与姿态控制，以保证其稳定运行和科学实验的顺利进行？还是关于深空探测器穿越漫长星际的导航与轨道修正，以确保其按时抵达目的地？我希望书中能够提供具体的案例分析，展示理论如何转化为实际工程解决方案，并解决实际问题。此外，我也想知道书中是否会讨论如何处理航天器在复杂太空环境中可能遇到的各种不确定性，比如模型误差、传感器噪声、执行器故障等，以及如何设计出鲁棒性强的最优控制系统来应对这些挑战。

评分☆☆☆☆☆

一本关于“最优控制在航天器中的应用”的书籍，仅仅听起来就足以让任何一个对工程技术和太空探索充满热情的人心潮澎湃。我之所以对这本书产生了浓厚的兴趣，是因为它将两个我极为关注的领域——精密工程与宇宙奥秘——巧妙地结合在了一起。航天器，这些在地球大气层之外运行的精密设备，它们的每一次飞行，每一次变轨，每一次姿态调整，都必须经过极其严谨的计算和控制。而“最优控制”这个词，更是直指问题的核心：如何在有限的资源（如燃料、时间、计算能力）下，实现最佳的飞行效果。我设想，书中一定会对航天器的动力学模型进行详细的讲解，比如牛顿运动定律在不同坐标系下的表达，以及如何考虑地球引力、大气阻力、太阳辐射压等外部干扰。在此基础上，书中应该会深入探讨各种最优控制理论，例如，如何运用庞特里亚金的极大值原理来求解最优轨迹，如何利用动态规划来处理多阶段优化问题，以及如何应用现代的数值优化技术来求解实际的航天器控制问题。我特别期待书中能够提供一些具体的航天器任务案例，例如，如何设计最优的进入地球轨道或行星轨道的策略，如何规划最优的深空探测器轨迹以缩短旅行时间，或者如何实现对空间站的精确轨道维持和姿态控制。这些实际的应用案例，无疑能够帮助我更直观地理解抽象的数学理论，并体会到最优控制在航天工程中的巨大价值。此外，我也想知道书中是否会涉及如何处理航天器在复杂太空环境中可能遇到的不确定性，比如传感器误差、执行器故障，以及如何设计出具有鲁棒性的最优控制系统，以应对这些挑战。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我对那些能够精确计算和执行复杂任务的工程系统都抱有极大的敬意，而航天器无疑是其中的佼佼者。当看到《最优控制在航天器中的应用》这本书的书名时，我脑海中立刻浮现出无数的画面：火箭发射时那精确到毫秒的助推器点火顺序，卫星在轨道上那如同舞蹈般精准的姿态调整，探测器穿越小行星带时那毫发无损的惊险规避……这一切的背后，都离不开“最优控制”这门精深的科学。《最优控制》本身就是一个极具挑战性的领域，它要求我们在满足一系列约束条件的前提下，最大化或最小化某个目标函数。而将其应用于航天器，更是在极端环境下对这项技术提出了最高的考验。我迫切地想知道，这本书会如何解释“最优”在航天器中的具体含义？它是否会涉及如燃料消耗、时间效率、能量损耗、姿态稳定性、任务成功率等多个维度的优化？我设想，书中会深入探讨如何构建航天器动力学模型，如何识别和定义控制目标与约束，以及如何运用各种优化算法（如变分法、数值优化方法、启发式算法等）来求解这些复杂的控制问题。同时，我非常好奇书中会对哪些具体的航天器应用场景进行详细的阐述。是关于运载火箭的发射轨道控制？是关于空间站的轨道维持和姿态稳定？还是关于深空探测器远距离导航和轨迹修正？亦或是关于未来的月球或火星着陆系统的精确控制？这些不同的场景，必然涉及到迥异的动力学特性和控制需求，书中能否提供不同层面的深度解析，将是衡量其价值的关键。我对书中对实际工程问题的处理方式，比如如何处理模型误差、传感器噪声、执行器限制等非理想因素，以及如何设计鲁棒性强的控制系统，充满期待。

评分☆☆☆☆☆

一本以“最优控制在航天器中的应用”为题的书籍，对我而言，简直就是打开了一个通往精密工程与宇宙探索相结合的宝藏大门。我一直对那些能够以最经济、最有效的方式完成复杂任务的系统感到着迷，而航天器正是我心中这类系统的典范。想象一下，一个漂浮在漆黑宇宙中的金属物体，它需要按照人类的指令，在精确的时间、精确的地点，完成一系列看似不可能的任务，从穿越数百万公里的距离，到精准地进入某个行星的轨道，再到将科学探测器送往遥远的星系。这背后如果没有一套极其精密的“大脑”来指挥，那将是多么令人难以想象。我迫切地想知道，书中是如何将“最优控制”这一强大的数学工具，赋予这些冰冷的机械生命。我期待书中能深入解析航天器动力学模型的建立过程，包括如何考虑万有引力、大气阻力（如果适用）、太阳辐射压等各种复杂的因素，以及如何定义控制目标，例如最小化燃料消耗、缩短飞行时间、最大化任务成功率等。更重要的是，我希望书中能详细阐述各种最优控制算法的具体应用，比如如何运用庞特里亚金的极大值原理来设计最优的变轨策略，如何利用动态规划来解决多阶段优化问题，甚至是如何将现代的机器学习方法融入到最优控制的设计中，以实现更智能、更自适应的控制。我尤其关注书中是否会包含具体的航天器应用案例，例如，火星探测器的着陆轨迹优化，詹姆斯·韦伯空间望远镜的精确定位与姿态控制，或者是载人飞船对接的精确轨道设计。这些案例将是检验理论价值，并帮助我深入理解书中内容的关键。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店里偶然瞥见《最优控制在航天器中的应用》这本书时，我的内心瞬间被点燃了一种强烈的求知欲。我一直对航天事业所展现出的非凡工程能力深感敬佩，尤其是那些在极端条件下，以最精准、最有效的方式完成复杂任务的航天器。而“最优控制”这个概念，在我看来，正是这种卓越性能的基石。“最优”二字，意味着在有限的资源下，实现最大的价值，这在燃料有限、时间宝贵、环境严酷的航天领域，显得尤为重要。我迫切地想知道，这本书将如何揭示最优控制在航天器设计与运行中的奥秘。我设想，书中会详细阐述航天器的动力学建模，包括如何考虑地球引力、月球引力、太阳引力等天体引力场的复杂影响，以及如何处理大气阻力、太阳辐射压等非保守力。在此基础上，我期待书中能深入讲解各种最优控制方法，从理论基础的推导，到具体的算法实现。例如，书中是否会介绍如何运用变分法和极大值原理来求解最优轨迹？是否会讲解动态规划在多阶段决策问题中的应用？甚至是否会探讨如何结合人工智能技术，如强化学习，来设计更具适应性的最优控制策略？我特别好奇书中会提供哪些具体的航天器应用案例。是关于火箭发射阶段的姿态和推力优化，以最大限度地提高发射成功率和有效载荷？是关于卫星在轨道的姿态稳定与轨道维持，以确保其高效运行和任务目标的达成？抑或是关于深空探测器如何在漫长的星际旅途中，进行精准的轨道修正，以克服引力扰动和计算误差？这些实际的案例，将是我理解抽象理论的关键。我还会密切关注书中是否会讨论如何处理实际工程中不可避免的误差和不确定性，比如传感器测量误差、执行器性能下降、以及模型的不精确性，以及如何设计出具有良好鲁棒性的最优控制系统，以确保航天器的安全与任务的成功。

评分☆☆☆☆☆

我对《最优控制在航天器中的应用》这本著作，抱有一种近乎于朝圣般的好奇与期待。在我的认知里，航天器的每一次成功发射和运行，都仿佛是一首由数学、物理和工程学谱写的宏伟交响曲，而“最优控制”无疑是其中最精妙、最动人心魄的乐章。我之所以如此着迷，是因为它触及了我对效率和精度的极致追求，而这种追求在浩瀚无垠、条件严苛的宇宙空间中，显得尤为珍贵和重要。我渴望在书中找到对“最优”概念的深度解读，它不仅仅是简单的“最快”或“最省”，更可能是多目标的权衡与折衷。例如，如何在保证任务成功率的前提下，最小化燃料消耗？如何在有限的通信窗口内，完成尽可能多的科学观测？或者，如何在保证载人航天安全的前提下，实现最平稳的轨道机动？我设想，书中会详细讲解各种最优控制的数学框架和算法，从经典的变分法、动态规划，到现代的数值优化和启发式算法，都将是构成这本书骨架的重要部分。更令我激动的是，我期待书中能结合实际的航天工程问题，深入剖析这些理论是如何被巧妙地应用到具体场景中的。例如，火箭发射初期的推力控制，卫星入轨后的姿态稳定，深空探测器长期巡航中的轨道修正，甚至是月球着陆器下降段的精确控制，这些都是我极为感兴趣的领域。我希望书中能够提供具体的模型构建过程，控制律的设计思路，以及仿真和验证的方法。我还会关注书中是否会探讨如何处理实际工程中不可避免的误差和不确定性，例如模型不精确、传感器噪声、执行器饱和等，以及如何设计出鲁棒性强的最优控制系统来应对这些挑战，确保航天器在极端环境下依然能够可靠运行。

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