本书以航天器的姿态动力学与控制为研究内容,系统地阐述了各种典型航天器姿态动力学的基本理论以及姿态控制系统的基本工作原理和设计方法。本书共15章,分别介绍航天器的姿态运动学和姿态动力学,航天器的姿态确定原理、自旋/双自旋航天器以及三轴稳定航天器的姿态确定方法,自旋/双自旋稳定航天器以及三轴稳定航天器的姿态控制设计方法,姿态控制系统设计的基本内容。

第1章 航天器姿态运动学1 1.1 矢量及矢量运算的矩阵表示 2 1.2 坐标变换 5 1.3 并矢与并矢矩阵的坐标变换 8 1.4 矢量和并矢的时间导数 12 1.5 航天器常用坐标系 14 1.6 姿态参数 19 1.7 姿态运动学方程 32 第2章 航天器姿态动力学基础 40 2.1 航天器姿态动力学概述 41 2.2 航天器姿态动力学建模原理 42 2.3 刚体姿态动力学与欧拉方程 45 2.4 三轴稳定航天器的简化姿态动力学方程 50 2.5 广义欧拉方程 52 2.6 多刚体航天器的姿态动力学建模 54 第3章 空间环境力矩 58 3.1 重力梯度力矩 59 3.2 太阳辐射力矩 62 3.3 气动力矩 65 3.4 地磁力矩 68 第4章 单自旋航天器姿态动力学 70 4.1 轴对称刚体航天器的自由转动特性 71 4.2 非轴对称刚体航天器的自由转动特性 8 4.3 绕惯性主轴旋转的稳定性 83 4.4 准刚体自旋航天器绕主轴旋转的姿态稳定性 84 4.5 单自旋稳定航天器的被动章动阻尼 87 4.6 单自旋航天器在外力矩作用下的姿态运动 91 第5章 双自旋航天器姿态动力学 99 5.1 陀螺体双自旋航天器的姿态动力学 100 5.2 轴对称双自旋航天器的章动运动 103 5.3 双自旋刚体航天器的运动稳定性 104 5.4 准刚体双自旋航天器绕主轴旋转的稳定性 106 5.5 双自旋航天器的被动章动阻尼 108 第6章 重力梯度稳定航天器姿态动力学 114 6.1 重力场中刚体航天器的姿态运动方程 115 6.2 圆轨道下航天器在重力梯度作用下的俯仰运动 117 6.3 刚体航天器在重力梯度力矩作用下的运动稳定性 119 6.4 能量损耗对重力梯度稳定航天器的影响 124 6.5 重力梯度捕获以及伸杆过程的动力学分析 130 6.6 重力梯度力矩作用下陀螺体的姿态运动 132 第7章 三轴稳定航天器姿态动力学 137 7.1 带有动量交换装置的三轴稳定航天器姿态动力学 138 7.2 带挠性附件三轴稳定航天器姿态动力学 146 7.3 充液三轴稳定航天器的姿态动力学 168 第8章 航天器姿态确定基础 173 8.1 参考矢量法 174 8.2 惯性测量姿态的确定 181 第9章 自旋、双自旋稳定航天器的姿态确定 183 9.1 自旋姿态的参考测量 184 9.2 自旋轴姿态的几何确定法 189 9.3 自旋轴姿态确定的太阳〖CD*2〗地球方式 195 9.4 章动测量 197 第10章 三轴稳定航天器的姿态确定 202 10.1 三轴姿态的参考测量 203 10.2 三轴稳定航天器的几种姿态直接确定方法 214 第11章 航天器姿态控制及姿态控制系统概述 229 11.1 航天器姿态控制概述 230 11.2 航天器姿态控制系统分类 233 第12章 自旋、双自旋稳定航天器的姿态控制 241 12.1 自旋、双自旋航天器姿态控制的任务和方法 242 12.2 自旋、双自旋航天器的章动阻尼及控制 243 12.3 自旋、双自旋航天器的姿态进动控制 252 第13章 零动量三轴稳定航天器的姿态稳定控制 263 13.1 采用不同姿态参数的基本控制律 264 13.2 三轴姿态稳定航天器的喷气控制 267 13.3 航天器整体零动量轮控系统的姿态稳定控制 299 13.4 采用控制力矩陀螺的三轴稳定航天器姿态稳定控制 314 第14章 偏置动量轮控系统的姿��稳定控制 322 14.1 偏置动量三轴稳定航天器的动力学模型及分析 323 14.2 偏置动量轮控系统的基本控制原理 331 14.3 固定偏置动量轮控系统设计 337 14.4 单自由度偏置动量轮控系统设计 356 14.5 两自由度偏置动量轮控系统设计 362 第15章 三轴稳定航天器的姿态捕获和姿态机动控制 367 15.1 姿态捕获 368 15.2 姿态机动控制 375 习题 382 附录1 运动的稳定性及其判据 393 附录2 四元数的定义和性质 401 附录3 姿态敏感器 410 附录4 姿态控制执行机构 439 参考文献 457