航天概論課件第四章-展示頁
2025-05-26 02:47本頁面
【正文】 是在運載火箭發(fā)射前進行飛行參數(shù)裝定、并用以掌握箭上設(shè)備工作情況和參數(shù)的人 機對話的主要接口，最后控制火箭的發(fā)射。 控制系統(tǒng)的 地面部分 由測量和發(fā)控兩部分組成 ,即測試發(fā)控系統(tǒng)。 執(zhí)行機構(gòu) —— 姿控系統(tǒng)的 執(zhí)行機構(gòu) 是舵機、搖擺發(fā)動機或姿控噴管；制導(dǎo)系統(tǒng)的執(zhí)行元件是電磁閥門和電爆器件等。 測量儀表 —— 測量火箭的運動參數(shù)，包括 角加速度、線加速度 和 姿態(tài)角 。 控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，各分系統(tǒng)的任務(wù)雖然各有分工，但對火箭的控制 是一個統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體 測試發(fā)控系統(tǒng) —— 檢查控制系統(tǒng)和箭上其它電氣部分的性能參數(shù)，對發(fā)射過程進行程序控制。 姿態(tài)控制系統(tǒng) —— 控制火箭 繞質(zhì)心的運動 ，并保證飛行 姿態(tài)的穩(wěn)定 。 運載火箭控制系統(tǒng)的組成和功能 組成： 由 制導(dǎo)系統(tǒng) 、 姿態(tài)控制系統(tǒng) 、 配電系統(tǒng) 和 測試發(fā)控系統(tǒng) 等分系統(tǒng)組成 。 控制飛行過程各分系統(tǒng) 工作狀態(tài)變化和信息傳遞 ； 控制火箭按預(yù)定的軌跡飛行，使有效載荷精確入軌； 控制系統(tǒng)的任務(wù)就是對飛行器 質(zhì)心運動的軌跡 和繞質(zhì)心角運動的姿態(tài) 實施控制和穩(wěn)定。對兩種運動的影響包括 控制 和 穩(wěn)定 兩方面的要求，控制是指按預(yù)定的目標(biāo)改變狀態(tài)，穩(wěn)定是指保持原有的位置和姿態(tài)。 航天概論 第四章 控制系統(tǒng) 概述 要求飛行器完成飛行任務(wù)，必須對它的運動實施影響。 飛行器的運動包括 質(zhì)心運動 和 繞質(zhì)心的角運動 。 運載火箭的控制系統(tǒng) 運載火箭控制系統(tǒng)的任務(wù)： 對火箭進行 姿態(tài) 控制，保證在各種干擾條件下 穩(wěn)定飛行 ； 發(fā)射前對火箭進行檢查測試，對 發(fā)射 實施 控制 。 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 、 飛船等有效載荷 準(zhǔn)確入軌 。 配電系統(tǒng) —— 控制儀器設(shè)備的供電，根據(jù)飛行程序發(fā)出時序指令控制各分系統(tǒng)工作狀態(tài)變化的協(xié)調(diào)。 控制系統(tǒng)的箭上部分由 測量儀表、中間裝置、執(zhí)行機構(gòu)和電源、配電裝置 組成，包含了制導(dǎo)、姿態(tài)控制和配電系統(tǒng)三大部分。 中間裝置 —— 根據(jù)測量儀表得到的運動參數(shù)進行計算和處理 ， 發(fā)出指令控制執(zhí)行機構(gòu)工作 。 因此，對控制系統(tǒng)的設(shè)計和制造有很高的技術(shù)要求。 （ 1） 制導(dǎo)精度 它的含意最初是用來表示彈道導(dǎo)彈的 命中精度 的，即向一個目標(biāo)發(fā)射多枚導(dǎo)彈，以目標(biāo)為圓心，最接近目標(biāo)的 半數(shù)彈頭擊中區(qū)域的圓半徑 。 制導(dǎo)精度取決于縱向的 射程控制精度 和橫向的 偏離射面的控制精度 。 彈道式導(dǎo)彈的射程取 決于主動段 關(guān)機點的運動參 數(shù) ，只要控制主動段終點導(dǎo) 彈的 縱向位置、縱向速度 V 和彈道傾角 θ就能控制導(dǎo)彈的射程。 實際導(dǎo)彈的 射程公式 可表示為： 式中 tk —— 關(guān)機時刻； V —— 關(guān)機時刻速度； α—— 關(guān)機時刻位置。 由于導(dǎo)彈在飛行過程中受到各種干擾的作用，實際射程和理論射程會產(chǎn)生偏差： ? ? ? ?? ?kkk tttVL ，￡ ??LLL ??? 顯式制導(dǎo)： 攝動制導(dǎo) 對計算機的要求可以大大降低。 軌道面 是理論彈道所在的平面，在發(fā)射前由瞄準(zhǔn)系統(tǒng)確定。 飛行過程中受到干擾偏離軌道面飛行時，制導(dǎo)系統(tǒng)通過慣性儀表測量得到橫向的運動參數(shù)，經(jīng)過計算發(fā)出指令，將導(dǎo)彈拉回軌道面。 橫向?qū)б且粋€ 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。 運載火箭制導(dǎo)精度的控制與彈道導(dǎo)彈的控制原理上是完全相同的，但對運載火箭制導(dǎo)精度的要求要低，這是因為運載火箭的有效載荷 衛(wèi)星或飛船本身入軌后還可以通過地面測控網(wǎng)對它的位置進行小量的調(diào)整。 二者在時間參數(shù)的使用上是不同的，彈道導(dǎo)彈的時間參數(shù)是隨意的，控制系統(tǒng)使用起飛零秒后的相對時間。 （ 2） 坐標(biāo)系 運載火箭的制導(dǎo)控制常用的坐標(biāo)系有以下三種： ☆ 發(fā)射點地面坐標(biāo)系： 坐標(biāo)原點為發(fā)射點 O， OYg軸垂直于地面向上，OXg軸為軌道面與水平面的交線， 指向飛行目標(biāo)方向， OZg軸按右手 坐標(biāo)系確定。它隨地球公轉(zhuǎn)而不隨地球自轉(zhuǎn)，用以描述慣性空間。 坐標(biāo)原點為箭體的質(zhì)心 O1， O1X1軸沿箭體的縱軸向前， O1Y1軸在箭體縱向?qū)ΨQ面上， 向上并與 O
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