本書基于作者近十年的研究成果，系統(tǒng)討論了大型撓性航天器的非線性多場耦合動力學、液體燃料的晃動控制、撓性結(jié)構(gòu)的振動抑制及航天器大角度姿態(tài)控制等問題；深入研究了充液撓性航天器的姿態(tài)機動控制和振動控制抑制問題。具體包括充液航天器自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)逆控制復(fù)合控制、充液航天器模糊自適應(yīng)動態(tài)輸出反饋控制、考慮測量不確定和輸入飽和的充液航天器姿態(tài)機動控制、充液航天器的固定時間終端滑模容錯控制、考慮測量不確定性的充液航天器自適應(yīng)容錯控制、多模態(tài)充液航天器自適應(yīng)滑�？刂�、光壓擾動下?lián)闲猿湟汉教炱鞯淖藨B(tài)機動控制研究、充液撓性航天器模糊自適應(yīng)姿態(tài)機動控制、帶有大撓性結(jié)構(gòu)充液航天器混合控制方法研究。
本書可供航空、航天等部門從事衛(wèi)星、火箭的總體設(shè)計等專業(yè)領(lǐng)域的科研人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生的科研參考書。
宋曉娟，內(nèi)蒙古工業(yè)大學教授。中國運籌學會可靠性分會青年委員，美國弗吉尼亞理工大學聯(lián)合培養(yǎng)博士。主要從事多體航天器姿態(tài)動力學建模與穩(wěn)定性控制、智能柔性結(jié)構(gòu)振動控制等方向的研究。主持省部級以上科研項目3項，其中國家自然科學基金2項、內(nèi)蒙古自然科學基金面上項目1項。以一作或通訊作者發(fā)表論文20余篇，其中SCI/EI收錄10篇。研究成果曾獲2017年ICMR國際可靠性會議*佳論文獎，北方七省市力學會議優(yōu)秀青年教師獎。
第1章緒論001
1.1引言001
1.2復(fù)雜航天器動力學建模研究進展003
1.3充液航天器多場耦合系統(tǒng)動力學研究現(xiàn)狀006
1.3.1航天器剛-液耦合動力學問題007
1.3.2航天器剛-液-控耦合動力學問題008
1.3.3航天器剛-液-柔-控耦合動力學問題009
1.4航天器姿態(tài)控制的研究現(xiàn)狀010
1.4.1反饋控制技術(shù)在充液航天器中的應(yīng)用011
1.4.2基于開環(huán)控制技術(shù)的前饋控制方法012
1.4.3智能材料在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用013
參考文獻014
第2章基本理論020
2.1引言020
2.2幾種常用坐標介紹020
2.3航天器姿態(tài)描述和動力學方程021
2.3.1歐拉角描述法021
2.3.2四元數(shù)描述法022
2.3.3姿態(tài)動力學方程023
2.4壓電材料的本構(gòu)方程023
2.5液體晃動等效力學模型研究026
參考文獻027
第3章動態(tài)逆控制與反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)029
3.1引言029
3.2動態(tài)逆控制030
3.2.1李導數(shù)和李括號030
3.2.2反饋線性化031
3.3反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法032
3.3.1人工神經(jīng)元的數(shù)學模型032
3.3.2三層反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型033
3.3.3反向傳播算法035
3.3.4反向傳播網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計基礎(chǔ)036
3.3.5改進反向傳播算法039
參考文獻040
第4章輸入成型控制方法理論041
4.1引言041
4.2輸入成型技術(shù)概述042
4.2.1輸入成型器的基本原理042
4.2.2輸入成型器的設(shè)計方法044
4.3輸入成型器設(shè)計目標與約束條件050
參考文獻050
第5章充液航天器自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)逆控制復(fù)合控制052
5.1引言052
5.2充液航天器力學模型053
5.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)逆控制方法設(shè)計056
5.3.1非線性動態(tài)逆控制056
5.3.2自適應(yīng)非線性動態(tài)逆控制器設(shè)計058
5.3.3充液航天器控制仿真分析060
5.4充液航天器的輸入成型器設(shè)計065
5.5充液航天器姿態(tài)機動復(fù)合控制及仿真分析068
5.6本章小結(jié)074
參考文獻074
第6章充液航天器模糊自適應(yīng)動態(tài)輸出反饋控制076
6.1引言076
6.2充液航天器動力學建模077
6.3設(shè)計充液航天器的自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律079
6.3.1剛體航天器PD控制律079
6.3.2設(shè)計充液航天器的抗干擾狀態(tài)反饋控制律080
6.3.3設(shè)計充液航天器自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律082
6.3.4自適應(yīng)輸出反饋控制器模糊化參數(shù)設(shè)計083
6.4數(shù)值模擬086
6.5本章小結(jié)090
參考文獻090
第7章考慮測量不確定和輸入飽和的充液航天器姿態(tài)機動控制092
7.1引言092
7.2考慮不確定性充液航天器動力學建模093
7.3控制律設(shè)計和穩(wěn)定性分析094
7.3.1基于非線性干擾觀測器的反步控制094
7.3.2輸出反饋反步控制律設(shè)計097
7.3.3輸入飽和的輸出反饋控制律設(shè)計098
7.4數(shù)值模擬102
7.5本章小結(jié)109
參考文獻110
第8章充液航天器的固定時間終端滑模容錯控制112
8.1引言112
8.2考慮執(zhí)行器故障的充液航天器動力學建模113
8.2.1執(zhí)行器的故障模型113
8.2.2充液航天器的姿態(tài)動力學方程114
8.3固定時間控制器設(shè)計和穩(wěn)定性分析115
8.3.1基本定義和基本引理115
8.3.2固定時間滑模面設(shè)計116
8.3.3固定時間控制器設(shè)計117
8.4數(shù)值模擬122
8.5本章小結(jié)126
參考文獻126
第9章考慮測量不確定的充液航天器自適應(yīng)容錯控制128
9.1引言128
9.2充液航天器動力學建模129
9.2.1航天器的數(shù)學模型129
9.2.2測量的動力學模型129
9.3魯棒容錯控制律設(shè)計和穩(wěn)定性分析131
9.4數(shù)值模擬138
9.5本章小結(jié)143
參考文獻143
第10章多模態(tài)充液航天器自適應(yīng)滑�？刂�145
10.1引言145
10.2多模態(tài)充液航天器動力學建模146
10.3欠驅(qū)動反饋控制率設(shè)計148
10.3.1滑動模態(tài)控制律148
10.3.2設(shè)計自適應(yīng)滑動模態(tài)控制律150
10.4多模態(tài)輸入成型控制方法152
10.5數(shù)值模擬152
10.6本章小結(jié)161
參考文獻162
第11章光壓擾動下充液撓性航天器的姿態(tài)機動控制研究163
11.1引言163
11.2充液撓性航天器動力學模型164
11.3光壓響應(yīng)數(shù)值分析170
11.4充液撓性航天器姿態(tài)機動控制173
11.4.1考慮飽和輸入的自適應(yīng)滑模控制律設(shè)計175
11.4.2PPF主動振動控制補償器設(shè)計178
11.5仿真分析179
11.6本章小結(jié)185
參考文獻185
第12章充液撓性航天器模糊自適應(yīng)姿態(tài)機動控制187
12.1引言187
12.2充液柔性航天器動力學建模188
12.3復(fù)合控制策略的設(shè)計190
12.3.1狀態(tài)反饋退步控制器設(shè)計190
12.3.2自適應(yīng)輸出反饋控制律的設(shè)計191
12.3.3無角速度自適應(yīng)控制方法193
12.3.4命令光滑器控制設(shè)計195
12.4數(shù)值實例197
12.5本章小結(jié)202
參考文獻203
第13章帶有大撓性結(jié)構(gòu)充液航天器混合控制方法研究204
13.1引言204
13.2動力學建模205
13.2.1撓性附件動力學模型206
13.2.2航天器本體與液體燃料等效模型動力學建模209
13.3奇異攝動理論210
13.4設(shè)計航天器慢變子系統(tǒng)控制器212
13.4.1設(shè)計模糊滑�？刂坡�213
13.4.2設(shè)計噴氣推力控制律216
13.5設(shè)計快變子系統(tǒng)控制器216
13.6仿真分析217
13.7本章小結(jié)222
參考文獻222
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