内容简介

本书聚焦现代航天器控制系统仿真需求，整合仿真理论研究与工程实践成果，探讨智能航天器控制系统仿真，适用于航天领域地面仿真验证。涵盖姿态轨道动力学模型等多方面内容，介绍近地卫星等三大领域典型应用案例。可作为航天器控制系统设计仿真工程师等快速建立概念、理解仿真的指南，及工业仿真技术研发与工程实践参考资料 。

目录

第 1 章 概论
1.1 航天器控制系统仿真概念
1.2 航天器控制系统仿真分类
1.3 航天器控制系统仿真功能
1.4 本章小结

第 2 章 动力学相关数学模型及其数值解算
2.1 概述
2.2 航天器轨道动力学
2.2.1 轨道的描述
2.2.2 轨道摄动
2.2.3 邻近航天器相对轨道运动
2.2.4 轨道计算
2.3 航天器姿态动力学
2.3.1 姿态的描述
2.3.2 刚体姿态动力学
2.3.3 姿态运动学方程
2.3.4 带挠性附件的姿态动力学
2.3.5 充液航天器小幅晃动等效动力学模型
2.4 环境干扰力和力矩模型
2.4.1 太阳辐射压力
2.4.2 天体引力
2.4.3 地球磁力矩
2.4.4 大气阻力和气动力矩
2.5 时间系统及模型实现
2.5.1 时间系统的定义
2.5.2 主要时间系统间转换算法
2.6 地球自转运动相关计算
2.6.1 岁差
2.6.2 章动
2.6.3 地球自转
2.6.4 极移
2.7 空间坐标系的定义与转换方法
2.7.1 空间坐标系的定义
2.7.2 主要坐标系间的转换方法
2.8 日月星历计算
2.8.1 太阳位置矢量的近似计算
2.8.2 月球位置矢量的近似计算
2.9 常微分方程组数值求解方法
2.9.1 常微分方程数值求解的单步法
2.9.2 常微分方程数值求解的线性多步法
2.10 本章小结

第 3 章 控制系统部件仿真建模及新型敏感器模型评估
3.1 概述
3.2 姿态测量敏感器建模
3.2.1 太阳敏感器
3.2.2 地球敏感器
3.2.3 星敏感器
3.2.4 陀螺
3.3 位置测量敏感器建模
3.3.1 加速度计
3.3.2 全球导航卫星系统敏感器
3.3.3 微波雷达
3.3.4 激光雷达
3.3.5 光学成像相对位姿敏感器
3.4 执行机构建模
3.4.1 飞轮
3.4.2 控制力矩陀螺
3.4.3 磁力矩器
3.4.4 推力器
3.5 新型敏感器的数字建模与评估
3.5.1 可见光成像敏感器数字单机
3.5.2 激光三维成像敏感器数字单机
3.5.3 微波测距测速敏感器数字单机
3.6 本章小结

第 4 章 控制系统通用数学仿真平台 AOCS
4.1 概述
4.2 仿真平台总体架构
4.3 仿真模型标准化接口
4.3.1 模型接口的演变
4.3.2 统一模型接口
4.3.3 仿真模型的封装示例
4.3.4 通过接口调用模型
4.4 图形化建模工具
4.4.1 软件实现原理
4.4.2 软件模块组成
4.4.3 软件特色功能
4.5 仿真运行控制工具
4.5.1 软件模块组成
4.5.2 软件特色功能
4.6 可视化建模及演示验证工具
4.6.1 三维场景管理模块
4.6.2 三维模型管理模块
4.6.3 仿真驱动模块
4.7 工况管理工具
4.7.1 实现原理
4.7.2 软件功能
4.8 并行打靶工具
4.8.1 单机并行打靶工具
4.8.2 集群并行打靶工具
4.9 本章小结

第 5 章 基于模型的星上控制算法建模
5.1 概述
5.2 星上控制算法建模过程
5.3 算法封装模块
5.3.1 算法封装功能
5.3.2 算法封装实现原理
5.4 控制器建模模块
5.4.1 状态流图
5.4.2 算法列表
5.4.3 算法的配置和编号
5.4.4 变量控制
5.4.5 代码检查
5.4.6 建模工程合并
5.4.7 基于组件化的控制器图形化建模技术
5.5 算法建模文档生成模块
5.5.1 变量对应符号选择
5.5.2 符号检查
5.5.3 文档生成器
5.6 控制器代码生成模块
5.6.1 控制器代码生成器
5.6.2 C 语言工程生成
5.6.3 控制器建模工程的同步更新
5.7 本章小结

第 6 章 数据评估系统与仿真模型修正
6.1 概述
6.2 数据评估系统的整体方案
6.2.1 硬件部署框架
6.2.2 软件运行架构
6.3 数据库管理系统
6.3.1 数据结构预设置与处理
6.3.2 数据存储
6.3.3 数据查询与分析
6.3.4 工程管理
6.3.5 数据库管理
6.4 评估工具设计环境
6.4.1 算法封装处理及运行
6.4.2 算法工具发布
6.5 评估工具
6.5.1 性能指标计算工具
6.5.2 故障诊断与处理工具
6.5.3 仿真置信度工具
6.5.4 通用计算工具
6.6 模型修正
6.6.1 太阳光压模型修正
6.6.2 星敏感器系统误差模型修正
6.7 本章小结

第 7 章 航天器控制系统液体晃动数学仿真
7.1 概述
7.2 液体晃动的等效力学模型
7.2.1 液体小幅自由晃动的理想数学建模
7.2.2 液体晃动参数计算方法
7.2.3 基于等效力学模型的液体晃动仿真实例
7.3 液体晃动的闭环计算流体力学数值仿真方法
7.3.1 液体晃动问题的计算流体力学技术发展情况
7.3.2 基于光滑粒子流