【正版全新】航天器动力学与控制/空间技术与科学研究丛书解永春,雷拥军,郭建新等,叶培 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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解永春，雷拥军，郭建新等，叶培建，张洪太 ... 著

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航天器动力学
航天器控制
空间技术
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解永春
雷拥军
郭建新
叶培
控制理论
飞行器动力学
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店铺：雅宋图书专营店

出版社：北京理工大学出版社

ISBN：9787568254441

商品编码：28731078416

包装：精装

出版时间：2018-03-01

具体描述

基本信息

书名：航天器动力学与控制/空间技术与科学研究丛书

定价：169.00元

作者：解永春,雷拥军,郭建新等,叶培建,张洪太,余

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2018-03-01

ISBN：9787568254441

字数：

页码：582

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《航天器动力学与控制/空间技术与科学研究丛书》阐述了航天器轨道和姿态的运动规律及其控制技术。全书以航天器动力学和控制为核心，首先概述航天器类型和航天器控制相关概念，介绍组成航天器控制系统的典型敏感器、控制器和执行机构；其次介绍航天器轨道与轨道动力学、轨道确定方法和轨道控制方法，航天器姿态运动学与动力学、姿态确定方法和姿态控制方法；后介绍航天器自主导航、制导与控制方法。该书是北京控制工程研究所众多工程技术人员多年控制理论方法研究和工程实践的成果总结，是理论和工程实践相结合的产物。该书可作为高等院校宇航相关专业师生的教学参考书，也可供从事宇航工程、航天器控制系统设计及有关专业的科技人员参考。

章绪论
1．1 航天器类型
1．1．1 近地轨道卫星
1．1．2 月球及深空探测器
1．1．3 载人航天器
1．1．4 临近空间飞行器
1．2 航天器控制内涵
1．2．1 轨道运动
1．2．2 轨道确定
1．2．3 轨道控制
1．2．4 姿态运动
1．2．5 姿态确定
1．2．6 姿态控制
1．2．7 制导、导航与控制
参考文献

第2章航天器控制系统
2．1 引言
2．2 姿态测量敏感器
2．2．1 红外地球敏感器
2．2．2 太阳敏感器
2．2．3 紫外敏感器
2．2．4 星敏感器
2．2．5 陀螺
2．2．6 磁强计
2．3 导航敏感器
2．3．1 惯性测量单元
2．3．2 卫星导航敏感器
2．3．3 光学导航敏感器
2．3．4 脉冲星导航敏感器
2．4 相对导航敏感器
2．4．1 微波雷达
2．4．2 激光雷达
2．4．3 光学成像敏感器
2．4．4 差分卫星导航敏感器
2．5 执行机构
2．5．1 飞轮
2．5．2 控制力矩陀螺
2．5．3 磁力矩器
2．6 驱动机构
2．6．1 太阳电池阵驱动装置
2．6．2 天线驱动装置
2．6．3 推力矢量调节装置
2．7 推力器
2．7．1 推力器构成与特点
2．7．2 推力器主要技术指标
2．7．3 推力器的分类
2．8 星载计算机
2．8．1 星载计算机系统组成
2．8．2 星载计算机容错体系结构
2．8．3 星载计算机的发展
参考文献

第3章航天器轨道与轨道动力学
3．1 引言
……
第4章轨道控制
第5章航天器姿态运动学和动力学
第6章航天器姿态确定
第7章航天器姿态控制
第8章航天器自主导航、制导与控制
索引

作者介绍

解永春，研究员，博士生导师，现任职于北京控制工程研究所，科技委主任。主要从事航天器制导导航与控制、智能自适应控制等方面的研究工作。负责完成了神舟载人飞船制导导航与控制系统方案设计，成功实现了“神舟八号”到“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接。获得部级科技进步一等奖等多项奖励，出版著作《航天器交会对接制导导航控制原理和方法》，发表核心期刊论文近百篇。
　　
　　雷拥军，研究员，博士生导师，现任职于北京控制工程研究所，低轨遥感控制主任设计师。主要从事航天器控制、智能自适应控制理论及应用等方向的研究工作。负责完成了多颗遥感卫星控制系统方案设计工作。获省部级科技进步奖多项奖励。出版著作《卫星姿态测量与确定》，发表核心期刊论文20余篇。
　　
　　郭建新，研究员，硕士牛导师，现任职于北京控制工程研究所，中高轨卫星控制方案主仟设计师。主要从事航天器自主导航及轨道控制、多体航天器复合控制等方向的研究工作。负责完成了我国新一代通信卫星和北斗导航卫星控制系统方案设计工作。获部级科技进步一等奖等多项奖励，发表核心期刊论文近10篇。

文摘

序言

浩瀚星辰的驾驭之道：深入解析航天器动力学与控制的奥秘自人类仰望星空的那一刻起，探索宇宙的渴望便从未停歇。而将人类的足迹延伸至浩瀚星辰的宏伟事业，离不开对航天器精准而可靠的驾驭。这门驾驭之道，便是航天器动力学与控制的核心所在。它不仅是实现空间任务的关键，更是推动人类文明向外拓展的基石。本书将带领读者深入探究这一复杂而迷人的科学领域，从基础理论到前沿应用，层层剖析航天器在太空中精准运行的背后逻辑。第一章：星辰大海的物理法则——航天器轨道动力学基础宇宙并非虚无，而是遵循着严谨的物理定律。航天器的飞行，首先要理解并掌握这些根本性的法则。本章将从牛顿万有引力定律出发，阐述天体引力对航天器运动的影响。我们将详细介绍开普勒定律，揭示行星绕太阳运动的椭圆轨道规律，并将这些理论延伸到航天器在地球、月球及其他天体引力场中的运动。轨道类型与参数：了解不同类型的轨道，如近地轨道（LEO）、地球同步轨道（GEO）、中地球轨道（MEO）以及引力辅助变轨轨道等，并熟练掌握描述这些轨道的关键参数：半长轴、偏心率、倾角、升交点赤经、近地点幅角等。这些参数如同航天器的“身份证”，决定了它在宇宙中的具体位置和运动轨迹。摄动力的分析：理想情况下，航天器将沿简化的开普勒轨道运动。然而，现实宇宙远比这复杂。地球非球形引力、月球和太阳的引力、大气阻力（在低轨道）、太阳光压等多种“摄动力”会不断地偏离航天器的理想轨道。本章将深入分析这些摄动力的来源、影响机制，并介绍常用的摄动力模型，为后续的轨道维持和控制奠定理论基础。轨道机动与变轨：航天器并非一成不变地运行，实现任务目标往往需要进行轨道机动，改变其轨道参数。本章将详细介绍冲量机动（如霍曼转移轨道、双椭圆转移轨道）、连续推力机动等常用的轨道改变方式，并分析不同机动策略的优劣，以及如何在有限的燃料消耗下实现最优化的轨道转移。第二章：太空中的“指南针”与“方向盘”——航天器姿态动力学与控制航天器在太空中飞行，不仅需要控制其轨道位置，还需要精确地控制其姿态（即航天器在空间中的指向）。无论是对准目标进行观测、发射通信信号，还是进行科学实验，都离不开精确的姿态控制。本章将聚焦于航天器的姿态动力学，并引出其控制方法。姿态的描述：姿态是描述航天器相对参考系（如惯性空间、地球惯性坐标系）的指向。本章将介绍描述姿态的常用方法，如欧拉角、四元数、旋转矩阵，并分析它们各自的优缺点。理解这些描述方式是进行姿态动力学分析和控制设计的前提。刚体动力学基础：航天器在太空中可以被近似视为一个刚体。本章将介绍刚体动力学的基本概念，包括质心、转动惯量张量、角动量、角速度以及欧拉动力学方程。这些方程描述了外部力矩作用下航天器姿态如何变化，是姿态控制理论的基石。姿态扰动力与力矩：与轨道摄动力类似，航天器的姿态也会受到多种扰动力的影响，如地球引力梯度力矩、太阳光压扰动力矩、磁力矩以及内部转动物体的陀螺效应等。本章将详细分析这些扰动力矩的产生机制和影响，为设计鲁棒的姿态控制系统提供依据。姿态控制策略：针对上述扰动力和任务需求，需要设计有效的姿态控制策略。本章将介绍多种姿态控制执行机构，如反作用轮（Reaction Wheels）、磁力矩器（Torque Rods）、推力器（Thrusters）等，并深入讲解基于这些执行机构的控制方法，包括PID控制、最优控制、滑模控制等。我们将通过具体的例子，展示如何设计一套完整的姿态控制系统，实现对航天器的精准指向。第三章：智慧的“大脑”与“神经系统”——航天器导航、制导与控制（GNC）系统航天器能否成功完成太空任务，关键在于其“导航、制导与控制”（GNC）系统的协同工作。GNC系统就像航天器的“大脑”和“神经系统”，负责感知自身状态、规划飞行路径、并执行相应的控制指令。本章将全面介绍GNC系统的构成、原理与关键技术。导航（Navigation）：导航是确定航天器在轨道和姿态上的精确位置和指向。本章将介绍常用的导航技术，包括惯性导航系统（INS）、星敏感器（Star Trackers）、太阳敏感器（Sun Sensors）、GPS接收机、地面测控站的测量数据等。我们将分析不同导航传感器的优劣，并探讨如何利用数据融合技术，提高导航精度和可靠性。制导（Guidance）：制导是根据任务目标和当前状态，规划出最优的飞行轨迹。本章将介绍多种制导算法，如模型预测制导（MPC）、递推制导、最优制导等。我们将探讨如何处理轨道机动、轨道保持、姿态调整等不同类型的制导任务，以及如何考虑燃料消耗、时间约束等实际因素。控制（Control）：控制是根据制导指令，生成并执行相应的控制信号，驱动航天器执行机动。本章将深入探讨GNC系统中的控制环路设计，包括传感器数据处理、导航律计算、制导律解算、以及最终的执行机构指令生成。我们将分析反馈控制、前馈控制等概念，并展示如何构建一个闭环GNC系统，实现对航天器的精确控制。 GNC系统的集成与测试：高效的GNC系统并非孤立的技术，而是多个子系统的有机集成。本章将讨论GNC系统的集成流程，以及在地面进行仿真测试、硬件在环（Hardware-in-the-Loop）测试等关键环节，确保GNC系统在实际飞行中的可靠性。第四章：未来的星际征途——先进航天器动力学与控制技术随着人类对太空探索的不断深入，对航天器的性能要求也越来越高。本章将展望航天器动力学与控制领域的未来发展趋势，介绍一些前沿的先进技术。自主导航与控制：随着深空探测任务的增多，通信延迟成为制约任务执行的瓶颈。自主导航与控制技术，使得航天器能够独立完成导航、制导与控制任务，将是未来深空探测的关键。智能控制与机器学习：将人工智能和机器学习技术应用于航天器控制，能够提高系统的适应性和鲁棒性，使其能够应对更复杂的未知环境和任务需求。多航天器协同控制：编队飞行、星座通信、群体探测等任务，需要多个航天器之间进行协同控制。本章将探讨多航天器协同控制的挑战与解决方案，如分布式控制、协同制导等。新能源与新型推进技术对动力学控制的影响：随着新型推进技术（如电推进、核推进）的发展，以及太阳能电池板等能量获取方式的进步，将对航天器的动力学特性和控制策略带来新的影响和挑战。故障诊断与容错控制：在长时间的太空任务中，航天器发生故障的概率增加。开发有效的故障诊断与容错控制技术，能够提高航天器的生存能力和任务成功率。结语航天器动力学与控制，是一门融合了物理学、数学、工程学等多学科的精密科学。它不仅仅是让航天器在太空中“飞起来”，更是赋予它们“思考”和“行动”的能力，使它们能够按照预设的航程，准确无误地执行一项项伟大的太空使命。从环绕地球的卫星，到探测遥远行星的探测器，再到未来可能的人类星际飞船，都离不开这门学科的支撑。本书希望通过深入浅出的讲解，帮助读者构建起对航天器动力学与控制的全面认知，激发更多有志之士投身于这一激动人心的领域，共同书写人类探索宇宙的新篇章。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我对《航天器动力学与控制》这本书的期望，是它能够成为我理解和掌握航天器设计与任务规划的基石。我希望本书能够详细介绍航天器的动力学模型是如何建立的，包括刚体动力学、柔性体动力学以及耦合动力学等，并且能够针对不同任务需求，如轨道转移、星座部署、空间交会对接等，分析其特殊的动力学要求。在控制部分，我特别关注的是如何实现航天器的自主导航和控制，尤其是在深空探测任务中，由于通信延迟，自主控制显得尤为重要。我希望书中能够讲解先进的自主导航算法，例如基于视觉的导航、基于惯性传感器的导航，以及如何将这些导航信息融合到控制系统中，实现精确的轨道保持和姿态控制。我也会关注书中是否会探讨一些未来航天技术的发展方向，例如人工智能在航天器控制中的应用，或者新型动力学与控制技术的潜力。这套丛书的作者阵容，让我对内容的创新性和前瞻性充满期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对航天历史和技术发展充满兴趣的读者，《航天器动力学与控制》这本书对我来说，是连接理论与实践的重要桥梁。我希望这本书能够不仅仅讲解当下的技术，还能适当地回顾一些经典理论的发展历程，比如牛顿力学如何在航天领域得到应用，以及控制理论是如何一步步发展壮大，最终服务于航天事业的。在动力学部分，我期待能够看到不同航天器类型的动力学模型，比如固定翼无人机、旋翼无人机、以及更复杂的卫星和行星探测器，它们在动力学特性上有什么显著的差异，以及如何进行针对性的建模。在控制方面，我希望能够看到不同控制策略的优劣比较，比如PID控制的简单易用，以及模型预测控制的先进性和鲁棒性，并了解它们在实际工程中的应用场景。我也会关注书中是否会涉及一些关于航天器生命周期管理的内容，比如在轨故障的监测和维修，以及如何通过动力学与控制的协同来延长航天器的使用寿命。

评分☆☆☆☆☆

这本书的吸引力在于其“空间技术与科学研究丛书”的定位，这让我相信它是一本严谨的学术专著，而非泛泛而谈的科普读物。我作为一名对航天工程实践有浓厚兴趣的读者，特别关注那些能够将理论与实际工程相结合的内容。因此，我期望《航天器动力学与控制》能够不仅仅停留在理论推导，更要深入探讨如何将理论转化为实际的工程设计。例如，在动力学建模部分，我希望能够看到如何考虑实际的工程约束，如结构刚度、非线性效应、参数不确定性等，并如何选择合适的模型来满足不同的工程需求。在控制系统设计方面，我期待书中能够详细介绍各种控制器的实现细节，包括硬件选型、软件编程、实时性要求等，以及如何进行系统集成和测试。我还会关注书中是否会涉及一些工程上的难点问题，比如航天器在轨故障诊断与容错控制，以及如何在复杂电磁环境下保证控制系统的鲁棒性。我相信，拥有强大作者团队的这本书，一定能为我提供宝贵的工程实践指导。

评分☆☆☆☆☆

我一直对航天器是如何在浩瀚的宇宙中实现精确制导和控制感到着迷。《航天器动力学与控制》这本书，正是我一直在寻找的答案。我希望这本书能够从最基本的物理原理出发，详细阐述航天器动力学方程的推导过程，包括如何建立不同坐标系下的运动方程，以及如何处理各种摄动力的影响。在姿态动力学方面，我期待能够深入理解惯性系、本体系、轨道系等不同参考系之间的变换，以及如何利用陀螺仪、星敏感器等传感器来测量航天器的姿态。在控制理论方面，我希望能够看到如何设计各种控制器，以实现航天器的精确轨道控制和姿态稳定，例如如何进行变轨机动，如何进行空间交会对接的姿态控制，以及如何实现高精度的指向。我也会关注书中是否会提及一些先进的控制技术，比如自适应控制、模糊逻辑控制、模型预测控制等，以及它们在提高航天器控制性能方面的优势。这本书的出版方和作者团队，都让我对内容的专业性和权威性充满信心，相信它能带我进入一个更深入的航天器控制世界。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，很大程度上源于我对航天事业本身的热爱。每次看到火箭腾空而起，或者卫星在太空中默默工作，我都充满了敬畏之情。而《航天器动力学与控制》这本书，无疑是揭开这些神秘面纱的关键钥匙。我希望这本书能够深入浅出地讲解航天器在不同环境下的动力学行为，比如地球引力、太阳辐射压、大气阻力等等对航天器运动的影响，以及如何建立精确的动力学模型来描述这些影响。在控制方面，我最感兴趣的是姿态控制系统，它是如何让航天器在太空中保持稳定，并根据任务需求进行精确指向的。这本书是否会涉及惯性导航系统、星敏感器、陀螺仪等关键传感器的工作原理，以及它们在姿态控制中的作用？我也会关注本书是否会介绍不同的执行机构，比如反作用轮、磁力矩器、推进器等，以及如何协调这些执行机构来实现精准的姿态控制。我了解到这本书的作者团队非常强大，这让我相信，他们一定能够将复杂的理论知识以一种易于理解的方式呈现出来，并结合最新的研究成果，为读者提供一个全面而深入的视角。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触航天领域的研究生，寻找一本能够系统、深入讲解航天器动力学与控制的书籍是我的首要任务。《航天器动力学与控制》这本书名，以及“空间技术与科学研究丛书”的定位，都让我觉得它非常符合我的需求。我希望这本书能够逻辑严谨，从基础概念出发，逐步深入到高级理论和工程应用。具体来说，在动力学部分，我期待能够详细学习如何建立航天器的运动方程，包括考虑地球、月球、太阳等天体的引力摄动，以及航天器自身质量分布不均、对外形不对称等因素的影响。在姿态动力学方面，我希望能深入理解角动量守恒定律在航天器姿态控制中的应用，以及各种干扰力矩如何影响航天器的姿态。在控制方面，我期待能够学习到从经典控制理论到现代控制理论的完整脉络，包括PID控制、李雅普诺夫稳定性理论、鲁棒控制、最优控制等，并了解它们在航天器轨道和姿态控制中的具体实现。看到作者名单，我深信这本书的质量和深度都能够满足我的学习要求。

评分☆☆☆☆☆

收到这本书的时候，我被它的纸质和印刷深深吸引了。封面设计大气而专业，充满了科技感，封底的文字介绍也简洁明了，点出了本书在“空间技术与科学研究丛书”中的地位。打开书页，内文的排版清晰，字体大小适中，阅读起来非常舒适。我一直觉得，一本好的学术著作，除了内容本身，其呈现形式也非常重要，这直接影响到读者的阅读体验和学习效率。这本书在这方面做得非常出色。我尤其注重书籍的目录结构，它能够直观地展示本书的知识体系和逻辑脉络。我期望的《航天器动力学与控制》能够从最基础的概念讲起，比如牛顿力学在航天器上的应用，然后逐步深入到复杂的动力学模型建立，包括不同类型航天器的动力学特性分析。在控制方面，我希望能够看到各种经典和现代的控制方法，例如PID控制、最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等等，以及它们在航天器上的具体实现和优缺点分析。我也会关注书中是否提及了仿真方法，以及如何利用仿真来验证控制算法的有效性。这本书的出版方“空间技术与科学研究丛书”本身就带有一定的专业性标签，这让我对其内容质量有更高的期待，希望它能够引领我进入一个更加深邃的航天器控制世界。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对理论物理和天文学都有涉猎的爱好者，对航天器在宇宙中的运动规律充满了好奇。《航天器动力学与控制》这个书名，精准地击中了我的兴趣点。我希望这本书能够系统地讲解天体力学的基础知识，比如万有引力定律、开普勒定律，以及如何利用这些定律来描述航天器的轨道运动。在动力学建模方面，我期待能够看到如何考虑更复杂的情况，比如多体引力摄动、潮汐力、非球形地球模型等对航天器轨道的影响，并如何进行高精度的轨道预报。在姿态动力学方面，我希望能够深入理解各种力矩的作用，比如地球磁场力矩、太阳辐射压力力矩、内部质心变化力矩等，以及这些力矩如何影响航天器的姿态。在控制方面，我期待能够看到如何在复杂的空间环境中，利用各种传感器和执行器，实现航天器的高精度姿态稳定和轨道机动。看到“解永春, 雷拥军, 郭建新”等名字，我能感受到这是一群在航天领域有着深厚学术积累的专家，他们所撰写的书籍，一定具有非凡的学术价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触航天动力学与控制领域的学生，对于《航天器动力学与控制》这本书，我抱有极大的学习热情。这本书的“正版全新”标签让我放心，避免了购买盗版书籍的风险，也保证了学习内容的准确性。我希望这本书能够从最基础的物理定律开始，建立起航天器动力学的基本框架，例如惯性参考系、参考系变换、运动方程等。在动力学建模方面，我期待能够详细讲解欧拉-拉格朗日方程、牛顿-欧拉方程等建立航天器动力学模型的方法，并针对不同类型的航天器，如卫星、探测器、空间站等，分析其特殊的动力学特性。在控制理论部分，我希望能够详细介绍线性系统理论，如状态空间方程、传递函数、稳定性判据等，以及非线性系统控制方法，如李雅普诺夫稳定性理论、反馈线性化等。我还会关注书中是否包含轨道控制策略，例如变轨机动、轨道保持、近地点/远地点控制等，以及这些控制策略是如何通过动力学模型和控制理论来实现的。看到“叶培”这个名字，我联想到他可能是在某些特定领域有着深入的研究，期待书中能有他独特的见解和贡献。

评分☆☆☆☆☆

这套《航天器动力学与控制》的丛书，我真的是找了好久了，之前一直看到很多同行推荐，但苦于没有找到正版渠道，这次终于让我赶上了，书名带“正版全新”，这让我非常安心。我一直对航天领域充满好奇，特别是航天器如何在太空中稳定运行，以及如何精确地进行姿态调整和轨道控制。这本书的名字就直接点出了核心内容，对于我这种想要深入了解这方面知识的读者来说，简直是量身定做的。我特别关注的书籍的出版信息，比如出版社、出版年份、印刷质量等等，这些都能反映出它是否是认真的学术著作。我希望这本书能够系统地梳理航天器动力学的基础理论，比如刚体动力学、轨道力学、姿态动力学等，并深入浅出地讲解控制理论在航天器上的应用，包括各种控制算法的设计、稳定性分析、鲁棒性控制等等。我更期待的是，书中能够提供一些实际的案例分析，比如某个具体航天任务中是如何设计和实现动力学与控制系统的，这样能够帮助我更好地理解理论知识与工程实践之间的联系。同时，我对于作者团队的组成也很好奇，看到“解永春, 雷拥军, 郭建新等，叶培”这些名字，虽然我不是业内人士，但这些名字本身就带着一定的权威性，说明这本书是集合了多位专家的智慧，这让我对内容的深度和广度充满信心。