01
多体系统概论
卫星多体动力学定义、典型构型（单翼、双翼、多自由度机械臂）、耦合问题本质。
基础构型
02
参考系与坐标变换
惯性系、本体坐标系、铰链坐标系定义，欧拉角与四元数基础。
坐标系四元数
03
刚体动力学基础
牛顿-欧拉方程、角动量定理、惯量张量及其在卫星建模中的应用。
牛顿-欧拉惯量
04
柔性体动力学基础
模态分析、假设模态法、柔性附件对卫星姿态的影响。
模态柔性
05
多体系统拓扑结构
开链与闭链系统、树状拓扑、铰链约束建模。
拓扑铰链
06
拉格朗日方法建模
广义坐标、动能与势能表达、拉格朗日方程推导。
拉格朗日能量法
07
凯恩方法建模
偏速度、偏角速度、广义主动力与惯性力。
凯恩矢量
08
递推牛顿-欧拉方法
前向递推运动学、后向递推动力学、计算效率分析。
递推高效
09
柔性多体系统动力学方程
刚柔耦合项、科氏力与离心力、时变系数矩阵。
刚柔耦合时变
10
数值积分方法
Newmark法、广义α法、HHT法在刚柔耦合系统中的稳定性。
积分稳定性
11
耦合控制难点一：刚柔耦合振动抑制
输入成型法原理与实现。
输入成型振动
12
耦合控制难点二：挠性附件振动主动控制
正位置反馈（PPF）控制器设计。
PPF主动控制
13
耦合控制难点三：多体系统关节柔性补偿
奇异摄动法分解快慢子系统。
奇异摄动柔性关节
14
耦合控制难点四：参数不确定性
自适应控制与鲁棒控制基础。
自适应鲁棒
15
耦合控制难点五：时滞效应
Smith预估器与状态预测控制。
时滞Smith
16
耦合控制难点六：多体系统协同控制
主从控制与分布式控制。
协同分布式
17
耦合控制难点七：非完整约束
滚动天线与绳系卫星控制。
非完整绳系
18
耦合控制难点八：执行器饱和
抗饱和补偿器设计。
抗饱和执行器
19
耦合控制难点九：传感器噪声与故障
卡尔曼滤波与故障诊断。
卡尔曼故障诊断
20
耦合控制难点十：实时性要求
模型降阶与计算卸载策略。
降阶实时
21
仿真工具与平台
Matlab/Simulink多体工具箱、ADAMS联合仿真、Python动力学库。
SimulinkADAMS
22
案例一：大型太阳能帆板卫星
模态耦合分析与PPF控制器调参。
帆板PPF
23
案例二：空间机械臂抓取目标
接触碰撞动力学与阻抗控制。
机械臂阻抗
24
案例三：双星编队
相对运动动力学与协同姿态控制。
编队协同
25
案例四：绳系卫星释放与回收
变长度摆动力学与张力控制。
绳系张力
26
案例五：带液体晃动卫星
等效摆模型与晃动抑制。
晃动等效摆
27
实验验证方法
气浮台实验、半物理仿真、硬件在环测试。
气浮台HIL
28
前沿趋势
数据驱动动力学辨识、深度强化学习控制、数字孪生。
数据驱动数字孪生
29
课程总结
核心难点回顾、工程实践建议、常见误区。
总结实践
30
综合大作业
给定卫星构型参数，完成建模、控制器设计、仿真验证全流程。
大作业全流程