第1章緒論1

1.1航天概述1

1.1.1航天發(fā)展簡(jiǎn)史1

1.1.2飛行器分類2

1.2系統(tǒng)仿真概述3

1.2.1從第一范式到第四范式3

1.2.2系統(tǒng)仿真概念4

1.2.3系統(tǒng)仿真分類5

1.2.4航天系統(tǒng)仿真層次8

1.3系統(tǒng)仿真步驟9

1.4航天系統(tǒng)仿真應(yīng)用11

1.4.1何時(shí)使用仿真11

1.4.2航天器研制過(guò)程12

1.4.3航天器研制需要的仿真工具13

1.5航天系統(tǒng)仿真發(fā)展13

1.5.1美國(guó)14

1.5.2歐洲16

1.5.3中國(guó)17

1.6航天系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)18

1.6.1AstroLib航天仿真庫(kù)19

1.6.2向量和矩陣19

1.6.3一些技巧20

1.7本書(shū)主要內(nèi)容21

參考文獻(xiàn)23
第2章航天系統(tǒng)基礎(chǔ)模型25

2.1系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型分類和形式25

2.1.1系統(tǒng)建模過(guò)程和原則25

2.1.2數(shù)學(xué)模型分類27

2.1.3連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型形式30

2.2時(shí)間系統(tǒng)31

2.2.1世界時(shí)系統(tǒng)31

2.2.2歷書(shū)時(shí)與動(dòng)力學(xué)時(shí)33

2.2.3原子時(shí)系統(tǒng)33

2.2.4時(shí)間系統(tǒng)轉(zhuǎn)換34

2.2.5年、歷元與儒略日34

2.3時(shí)間類型35

2.3.1年月日時(shí)分秒36

2.3.2年日36

2.3.3儒略日37

2.3.4任務(wù)累積時(shí)間38

2.3.5天時(shí)分秒38

2.4坐標(biāo)系統(tǒng)38

2.4.1基本概念39

2.4.2星際坐標(biāo)系統(tǒng)40

2.4.3地球基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)41

2.4.4航天器基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)44

2.5坐標(biāo)類型47

2.5.1坐標(biāo)類型及仿真實(shí)現(xiàn)47

2.5.2坐標(biāo)類型轉(zhuǎn)換及仿真實(shí)現(xiàn)51

參考文獻(xiàn)57
第3章航天系統(tǒng)仿真模型58

3.1航天器運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)58

3.1.1質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)58

3.1.2軌道參數(shù)轉(zhuǎn)換63

3.1.3姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)65

3.1.4姿態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換72

3.2質(zhì)心動(dòng)力學(xué)模型82

3.2.1質(zhì)心動(dòng)力學(xué)82

3.2.2非慣性系中的質(zhì)心動(dòng)力學(xué)83

3.2.3軌道攝動(dòng)理論84

3.2.4軌道動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)現(xiàn)90

3.3姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型92

3.3.1姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)92

3.3.2姿態(tài)動(dòng)力學(xué)95

3.3.3空間環(huán)境力矩95

3.3.4姿態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)現(xiàn)97

3.4空間環(huán)境模型99

3.4.1空間引力場(chǎng)模型99

3.4.2大氣模型103

3.4.3空間磁場(chǎng)模型105

3.4.4星歷模型105

3.4.5空間環(huán)境模型仿真實(shí)現(xiàn)110

3.5航天器其他模型112

3.5.1敏感器模型112

3.5.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型118

3.5.3電源相關(guān)模型123

參考文獻(xiàn)125
第4章航天系統(tǒng)仿真方法126

4.1連續(xù)系統(tǒng)數(shù)值積分方法126

4.1.1單步法126

4.1.2多步法134

4.2數(shù)值積分方法和計(jì)算步長(zhǎng)選擇137

4.2.1誤差和穩(wěn)定性分析137

4.2.2數(shù)值積分方法選擇139

4.2.3計(jì)算步長(zhǎng)選擇140

4.2.4軌道外推對(duì)比分析141

4.3數(shù)值積分方法的仿真實(shí)現(xiàn)144

4.3.1右函數(shù)仿真實(shí)現(xiàn)144

4.3.2龍格庫(kù)塔法仿真實(shí)現(xiàn)145

4.4離散事件仿真方法146

4.4.1基本概念146

4.4.2離散事件系統(tǒng)仿真策略148

4.4.3離散事件系統(tǒng)仿真語(yǔ)言154

參考文獻(xiàn)157
第5章航天系統(tǒng)仿真工具158

5.1仿真工具的分類和選擇158

5.1.1仿真工具歷史158

5.1.2仿真工具分類159

5.1.3仿真工具特征161

5.1.4仿真工具選擇162

5.2航天仿真庫(kù)AstroLib163

5.2.1AstroLib概述163

5.2.2AstroLib功能164

5.2.3AstroLib對(duì)仿真的支持功能167

5.2.4航天器六自由度仿真實(shí)例167

5.3Matlab/Simulink175

5.3.1Matlab/Simulink概述175

5.3.2Simulink仿真原理177

5.3.3Matlab/Simulink對(duì)仿真的支持功能181

5.3.4航天器六自由度仿真實(shí)例184

5.4其他仿真工具188

5.4.1航天開(kāi)源工具188

5.4.2航天閉源工具197

5.4.3通用仿真工具203

5.4.4統(tǒng)計(jì)分析工具205

參考文獻(xiàn)208
第6章航天系統(tǒng)仿真試驗(yàn)210

6.1蒙特卡洛法210

6.1.1基本思想和步驟210

6.1.2結(jié)果估計(jì)212

6.1.3誤差分析212

6.1.4蒙特卡洛法的特點(diǎn)216

6.1.5飛行器渦輪葉片仿真實(shí)例216

6.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法227

6.2.1基本概念228

6.2.2全面試驗(yàn)法228

6.2.3正交試驗(yàn)法228

6.2.4均勻試驗(yàn)法232

6.2.5極限分析法233

6.2.6交會(huì)對(duì)接仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例233

6.3抽樣方法235

6.3.1常用抽樣方法235

6.3.2拉丁超立方抽樣法236

6.4隨機(jī)變量產(chǎn)生方法237

6.4.1均勻隨機(jī)數(shù)生成237

6.4.2正態(tài)分布隨機(jī)變量生成239

6.4.3其他分布隨機(jī)變量生成239

6.4.4仿真實(shí)現(xiàn)240

6.5方差縮減技術(shù)243

6.5.1公用隨機(jī)數(shù)法243

6.5.2對(duì)偶變量法244

6.5.3重要采樣法245