航天器姿态动力学与控制总结2014

《航天器姿态动力学与控制》课程内容总结

(一) 绪论部分

1．名词解释：姿态运动学；姿态动力学；姿态控制；姿态稳定控制、姿态机动控制、姿态捕获、再定向等概念

(二) 姿态动力学部分

1．指出描述航天器的姿态参数有哪几种，各自的优缺点是什么？

2．掌握对地定向卫星惯性坐标系、轨道坐标系、本体坐标系之间的关系和各坐标系间坐标变换矩阵的求取；

3．给出在无穷小角位移的情况下，以不同姿态参数表示的方向余弦矩阵表达式；

ω绕地球飞行，给出在无穷小角位移(星体坐标4．设对地定向卫星以轨道角速度

系相对轨道坐标系)情况下，星体其相对惯性空间的姿态角速度矢量(在体系下的分量列阵)的表达式，用zxy或zyx顺序的姿态角及其速率表示。

5．解释什么是视角动量？视角动量与关于参考点的角动量之间有何区别？6．什么是主转动惯量？惯性主轴坐标系的定义？

7．推导刚体的姿态动力学方程(即欧拉方程)，给出刚体姿态动力学方程的矩阵分量式(设体坐标系与惯性主轴坐标系重合)。

8．解释什么是轴对称自旋航天器的本体章动和空间章动？章动角的含义是什么？什么是本体极迹和空间极迹？

9．单自旋刚体运动稳定性的条件。

10．什么是准刚体模型？什么是最大轴原理？

11．给出细长体双自旋航天器的稳定性条件(按准刚体模型)

12．重力梯度稳定卫星的稳定准则及天平动。

13．重力梯度稳定及其原理，这种姿态稳定方式的特点。

14．写出带有多个惯性轮的刚体航天器的姿态动力学方程(矢量式和矩阵式)，并解释其中各变量的含义；

（三）姿态控制部分

1．指出姿态确定有哪几种方法？什么是参考矢量？姿态参考矢量有哪些？分别是怎样得到的？红外地平仪测量结果有何特点？

简述一下两种常用的三轴稳定航天器姿态直接确定方法。

2．推导双矢量定姿原理。对于双矢量定姿，其定姿精度与哪些因素有关？3．单自旋及双自旋航天器姿态控制的基本任务。

4．解释什么是自旋航天器的进动控制？进动控制的控制策略及各自的特点。5．喷气姿态控制系统特点。

6．画出带有比例微分+斯密特触发器的喷气控制系统框图，绘制姿态稳定控制时的相轨迹图(无干扰及非滑行情况)，给出各开关线的方程；

7．画出带有伪速率控制器的喷气控制系统框图，用公式说明：伪速率控制器为什么可等效为比例微分控制律；

8．喷气脉宽调制器的工作原理。

9．什么是整星零动量轮控系统？这种类型的轮控系统的优缺点。试画出其中一种构型方案。

10．什么是偏置动量轮控系统？这种类型的轮控系统优缺点。

11．名词解释：冗余度和最小冗余结构

12．对于3正交+1斜装和四斜装的典型整星零动量轮控系统构型方案，能给出安装矩阵，并且能够计算某些飞轮失效后轮控系统的分配矩阵；

13. 对于采用斜置喷气方式的固定偏置动量轮控系统：

(1) 给出其滚动和偏航通道的系统开环复域方程；

(2) 画出其姿态稳定系统控制框图；

(3) 在阶跃干扰力矩情况下，给出滚动角和偏航角的稳态值表达式？14．指出航天器姿态控制系统的分类，要求每一类能给出典型范例