航天概論課件第四章(存儲(chǔ)版)
【正文】 率和加速度信號(hào)也都是關(guān)于箭體坐標(biāo)系的， 也要 進(jìn)行坐標(biāo)變換計(jì)算。 利用 陀螺穩(wěn)定平臺(tái) 在火箭上建立一個(gè)不受火箭運(yùn)動(dòng)影 響的慣性坐標(biāo)系，據(jù)以測(cè)量火箭的加速度和姿態(tài)角。 （ 1）姿態(tài)控制系統(tǒng)的基本原理 （ 2）姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （ 3）控制力和控制力矩 航天器的控制系統(tǒng) 任務(wù)： 衛(wèi)星的軌道可用 6個(gè)軌道參數(shù) 來描述，也可以與運(yùn)載火箭一樣用質(zhì)心在 慣性坐標(biāo)系中的位置和速度 來描述，二者可以通過坐標(biāo)變換換算。 ○ 由于不可避免的誤差，難以一次達(dá)到預(yù)定的準(zhǔn)確軌道； ○ 受到環(huán)境力的攝動(dòng)； ○ 需要從一個(gè)軌道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)軌道。 二者的相互組合 ， 又派生出 半被動(dòng) 、 半主動(dòng) 等類型 。 改變控制力矩 M 的大小、方向和作用時(shí)間，就可以控制自旋軸修正的角度 和方向 。 利用磁鐵或線圈與地球磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生恢復(fù)力矩實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制 。 多用于軌道控制和自旋、雙自旋衛(wèi)星的姿態(tài)控制。 （ 1） 測(cè)量部件 包括 軌道敏感器 和 姿態(tài)敏感器 。 因此是各類航天器最常使用的一種溫控措施。 內(nèi)表面噴以高輻射率的涂層，以增強(qiáng)內(nèi)輻射改善殼體內(nèi)部溫度的均勻性。 一種 多孔的輕質(zhì)聚胺酯固體材料 。 冷凝下來的液體又被抽回到高溫端，如常反復(fù)循環(huán)，使兩端的溫度趨于平衡。 b. 電加熱恒溫裝置 有 單相和雙相 兩種。 雙相流通過相變吸收和傳遞熱量，效率比單相循環(huán)換熱要高得多。 單相流單靠改變溫度吸收和傳送熱量，效率不高。 缺點(diǎn)是需要消耗航天器上寶貴的電源，一般只用于能源比較充裕的航天器上。 葉片外表面涂有隔熱性能良好的低輻射率和低吸收率的涂層。 用多層隔熱材料將需要保溫的儀器包扎起來，達(dá)到保溫的目的。 航天器的溫度控制 為了完成天 地大回路測(cè)控任務(wù)，通常需要在地面不同地點(diǎn)布置多個(gè)地面測(cè)控站，還包括海上測(cè)控船，組成龐大的 航天測(cè)控網(wǎng) 。 天 地大回路控制 —— 依靠地面 測(cè)控系統(tǒng)和安裝在航 天器上的儀器 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的姿軌 控制 。 特別適用于要求某一方向永遠(yuǎn)指向 地面的衛(wèi)星 。 內(nèi)力矩 —— 有 噴氣推力 或 慣性飛輪 產(chǎn)生的 姿態(tài)控制力矩 ， 推力偏心、活動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)、向外的熱輻射和電磁輻射 ，以及 漏氣、漏液、升華 等造成的干擾力矩。 航天器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為 軌道 ，因此其質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)稱為 軌道運(yùn)動(dòng) ，而繞質(zhì)心的 角運(yùn)動(dòng) 則稱為 姿態(tài)運(yùn)動(dòng) 。 搖擺發(fā)動(dòng)機(jī)和柔性噴管 對(duì)偏航角 ψ和滾動(dòng)角 γ 的控制 目標(biāo)是使偏航角和滾動(dòng)角保持為零 ，實(shí)際飛行過程中其值 在零左右擺動(dòng) 。 缺點(diǎn)是陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的體積大、構(gòu)造復(fù)雜、成本高，一般只用于大型運(yùn)載火箭和中、遠(yuǎn)程導(dǎo)彈。 將角速率換算成姿態(tài)角，經(jīng)坐標(biāo)變換得到慣性坐標(biāo)系的 6個(gè)分量，然后進(jìn)行制導(dǎo)方程運(yùn)算，發(fā)出橫偏控制和關(guān)機(jī)指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生控制力或?qū)崿F(xiàn)關(guān)機(jī)，完成制導(dǎo)控制任務(wù)。速率陀螺構(gòu)造簡(jiǎn)單，體積小，造價(jià)低，可靠性和測(cè)量精度比較高，因此成為目前最有潛力的制導(dǎo)方案。 （ 3） 位置捷聯(lián)慣性制導(dǎo) 為了描述物體的空間位置和運(yùn)動(dòng)，一般采用 三維坐標(biāo)系 。 這種制導(dǎo)過程計(jì)算量大，對(duì)計(jì)算精度要求也高，實(shí)際上很少這樣做。 ? ? ? ?? ?kkk tttVL ，￡ ?? 公式中涉及 7個(gè)變量 Vx， Vy， Vz， X， Y， Z， t， 它們是導(dǎo)彈實(shí)際飛行的速度和位置。 制導(dǎo)精度一般采用稱為“ 圓公算偏差 ”的參數(shù)Cep來表示。 測(cè)試發(fā)控系統(tǒng) 是在運(yùn)載火箭發(fā)射前進(jìn)行飛行參數(shù)裝定、并用以掌握箭上設(shè)備工作情況和參數(shù)的人 機(jī)對(duì)話的主要接口，最后控制火箭的發(fā)射。 控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，各分系統(tǒng)的任務(wù)雖然各有分工，但對(duì)火箭的控制 是一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體 控制飛行過程各分系統(tǒng) 工作狀態(tài)變化和信息傳遞 ； 功能： 制導(dǎo)系統(tǒng) —— 控制火箭的質(zhì)心沿預(yù)定的彈道飛行 ， 保證衛(wèi)星 、 飛船等有效
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