連續(xù)小推力懸浮軌道非線性動(dòng)力學(xué)與控制

目錄


第1章緒論1

1.1選題依據(jù)1

1.1.1研究背景1

1.1.2研究意義與目的2

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3

1.2.1連續(xù)小推力技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展和應(yīng)用概況3

1.2.2懸浮軌道動(dòng)力學(xué)與控制研究現(xiàn)狀7

1.2.3懸浮軌道的解析解理論10

1.2.4懸浮軌道編隊(duì)飛行相關(guān)技術(shù)問題11

1.3主要研究工作13
第2章連續(xù)小推力懸浮軌道動(dòng)力學(xué)模型16

2.1引言16

2.2連續(xù)小推力懸浮軌道的哈密頓動(dòng)力學(xué)16

2.3平衡點(diǎn)和Hill區(qū)域21

2.3.1平衡點(diǎn)的求解21

2.3.2Hill區(qū)域及相關(guān)術(shù)語24

2.4本章小結(jié)27
第3章基于垂直推力的懸浮軌道動(dòng)力學(xué)與控制28

3.1引言28

3.2哈密頓動(dòng)力學(xué)28

3.3雙曲型平衡點(diǎn)Lu附近的運(yùn)動(dòng)31

3.3.1哈密頓函數(shù)的正則化31

3.3.2Lyapunov軌道32

3.3.3Lyapunov軌道的不變流形34

3.4橢圓型平衡點(diǎn)Ls附近的運(yùn)動(dòng)35

3.4.1哈密頓函數(shù)的正則化35

3.4.2KAM環(huán)的存在和邊界36

3.4.3Ls附近的周期和擬周期軌道37

3.5頸部區(qū)域內(nèi)的穿越行為39

3.5.1頸部區(qū)域運(yùn)動(dòng)的線性化39

3.5.2環(huán)面的破裂和穿越的發(fā)生40

3.5.3Lyapunov軌道的同宿行為41

3.5.4共振穿越43

3.5.5hmaxz的退化情形43

3.5.6大島嶼的擴(kuò)展情形45

3.6雙曲型平衡點(diǎn)的鎮(zhèn)定48

3.6.1保哈密頓結(jié)構(gòu)控制在懸浮軌道中的應(yīng)用48

3.6.2控制器的鎮(zhèn)定范圍49

3.6.3hmaxz退化情形的鎮(zhèn)定51

3.6.4控制器的分配律52

3.7本章小結(jié)53
第4章基于傾斜推力的懸浮軌道動(dòng)力學(xué)與控制55

4.1引言55

4.2平衡點(diǎn)附近有界軌道55

4.2.1KAM環(huán)破裂前的非共振有界軌道56

4.2.2KAM環(huán)破裂后的非共振有界軌道58

4.2.3共振周期軌道58

4.3頸部區(qū)域的穩(wěn)定性與穿越性61

4.3.1Lyapunov軌道及其不變流形61

4.3.2不變流形與穿越區(qū)域的關(guān)系64

4.3.3穿越與非穿越軌道的可及位置67

4.3.4穿越軌道在內(nèi)部區(qū)域的停留時(shí)間68

4.4基于推力俯仰角控制的懸浮軌道轉(zhuǎn)移71

4.4.1KAM環(huán)內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移71

4.4.2KAM環(huán)外的軌道轉(zhuǎn)移72

4.5本章小結(jié)74
第5章基于速度弱反饋的懸浮軌道動(dòng)力學(xué)與控制76

5.1引言76

5.2受控懸浮軌道動(dòng)力學(xué)76

5.3橢圓型平衡點(diǎn)附近的受控運(yùn)動(dòng)78

5.4雙曲型平衡點(diǎn)附近的受控運(yùn)動(dòng)79

5.4.1Lyapunov軌道79

5.4.2不變流形80

5.5不變流形的同宿性83

5.6弱HSP控制下的穿越和非穿越軌道88

5.6.1軌道特性及其分類88

5.6.2基于（ρ，z）空間Hill區(qū)域可達(dá)位置的分類法89

5.6.3基于ρ,ρ·空間龐加萊截面穿越區(qū)域的分類法92

5.7基于弱HSP控制的懸浮軌道轉(zhuǎn)移94

5.7.1KAM環(huán)內(nèi)的軌道轉(zhuǎn)移94

5.7.2KAM環(huán)外的軌道轉(zhuǎn)移96

5.8本章小結(jié)97
第6章連續(xù)小推力懸浮軌道的解析解99

6.1引言99

6.2基于虛擬地球的動(dòng)力學(xué)模型99

6.3短周期項(xiàng)攝動(dòng)104

6.4長(zhǎng)期與長(zhǎng)周期項(xiàng)攝動(dòng)108

6.5結(jié)果與分析113

6.5.1密切根數(shù)數(shù)值解與解析解比較113

6.5.2密切根數(shù)與懸浮軌道之間的聯(lián)系116

6.6本章小結(jié)121
第7章懸浮軌道的線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)122

7.1引言122

7.2小推力圓形懸浮軌道動(dòng)力學(xué)123

7.2.1小推力圓形懸浮軌道完全動(dòng)力學(xué)模型123

7.2.2小推力圓形懸浮軌道簡(jiǎn)約動(dòng)力學(xué)模型124

7.3完全動(dòng)力學(xué)模型下的線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)125

7.3.1線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程125

7.3.2線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)解系127

7.3.3受控下的離軸平衡點(diǎn)134

7.4簡(jiǎn)約動(dòng)力學(xué)模型下的線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)135

7.4.1線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)解析解135

7.4.2控制下的有界相對(duì)軌道138

7.5懸浮靜止軌道的編隊(duì)飛行142

7.5.1InSAR和Fresnel帶透鏡任務(wù)中的固定相對(duì)基線142

7.5.2相控陣天線任務(wù)中的重復(fù)相對(duì)軌跡144

7.6本章小結(jié)146
第8章懸浮軌道的非線性編隊(duì)飛行148

8.1引言148

8.2懸浮軌道非線性動(dòng)力學(xué)148

8.3周期與擬周期懸浮軌道151

8.3.1龐加萊截面與微分修正151

8.3.2穿越時(shí)間間隔與角度漂移152

8.4編隊(duì)飛行的相對(duì)有界軌道154

8.4.1類型Ⅰ：周期×周期懸浮軌道154

8.4.2類型Ⅱ：周期×擬周期懸浮軌道155

8.4.3類型Ⅲ：擬周期×擬周期懸浮軌道158

8.4.4相對(duì)有界軌道的優(yōu)化算法160

8.5本章小結(jié)162
附錄163
參考文獻(xiàn)168