2018北京航空航天大学控制科学与工程考研复试通知复试时间复试 分数线复试经验 启道考研网快讯：2018年考研复试即将开始，启道教育小编根据根据考生需要，整理2017年北京航空航天大学可靠性与系统工程学院081100控制科学与工程考研复试细则，仅供参考： 一、复试科目（启道考研复试辅导班） 二、复试通知（启道考研复试辅导班） 一、学院研究生招生工作小组 组长：王自力副组长：曾声奎
成员：赵廷弟、马小兵、孙宇锋、吕琛、高成、李晓钢、殷永峰 秘书：曹思婷 二、复试原则 本次复试按上线人数差额复试，差额比例一般不低于120%。遵照公开、公平、公正、择优录取的原则进行复试、录取。 1、第一志愿报考专业复试统考拟录取人数 2、调剂原则 第一志愿报考我院并达到我院复试资格基本线的考生可申请调剂工业工程全日制专业学位硕士和非全日制专业学位硕士，直接进入复试。 3、推免生不再参加本次复试。 三、复试要求及内容 复试包括专业英语笔试、专业面试及英语口试三部分，采取集中和分组方式进行。 1、专业英语笔试 专业英语笔试内容：科技英语阅读、专业英语翻译。 2、面试内容
(1)专业知识面试 在综合面试中将对考生的专业知识基础、科研能力/潜力、创新意识、语言表达能力、逻辑分析能力、应变能力、自我控制能力等方面进行综合素质考核，同时还考察考生的教育背景和非应届考生的工作业绩。 (2)英语口试要求 学生用英语自我介绍2-3分钟，然后进行简短对话，最后从若干专业科技英文资料中随机抽取一段，进行现场口译。 (3)考察考生的政治思想情况，政治思想审查不合格，不予录取。 四、评分标准和录取规则 复试满分为300分，其中专业英语笔试100分，面试200分。总成绩=初试成绩+复试成绩。按总成绩排序确定拟录取名单和录取类别，复试成绩不及格(即复试成绩低于180分)不予录取。 五、复试时间、地点 1、资格审查时间：3月21日上午9:00-9:40，地点：主M401教室。 专业英语笔试时间：3月21日上午10:00-11:00，地点：主M401教室。 2、面试时间：3月22日上午8:30～12:00,下午1:00～6:00。 面试地点：第一组：为民楼218会议室; 第二组：为民楼320会议室; 第三组：为民楼413会议室; 第四组：为民楼520会议室; 第五组：为民楼620会议室。 3月21日下午在学院网上公布面试分组名单。每名考生的面试时间不少于20分钟。 3月24日中午12点在学院网站公布拟录取结果。 六、复试资格审核及材料提交办法 有复试资格的考生(含统考生、单考生、强军计划考生)于2017年3月21日上午9:00至9:40在主M401提交复试资格审查材料，进行复试资格审查。 考生在复试时除复试通知书(北航研究生招生信息网上下载，无须盖研招办公章)外，还须提交以下材料，只有材料齐全方可进入复试：
1.3 航天器的基本系统组成及各部分作用？ 航天器基本系统一般分为有效载荷和保障系统两大类。有效载荷:用于直接完成特定的航天飞行任务的部件、仪器或分系统。保障系统:用于保障航天器从火箭起飞到工作寿命终止, 星上所有分系统的正常工作。 1.4 航天器轨道和姿态控制的概念、内容和相互关系各是什么? 概念：轨道控制：对航天器的质心施以外力, 以有目的地改变其运动轨迹的技术; 姿态控制：对航天器绕质心施加力矩, 以保持或按需要改变其在空间的定向的技术。内容：轨道控制包括轨道确定和轨道控制两方面的内容。轨道确定的任务是研究如何确定航天器的位置和速度, 有时也称为空间导航, 简称导航; 轨道控制是根据航天器现有位置、速度、飞行的最终目标, 对质心施以控制力, 以改变其运动轨迹的技术, 有时也称为制导。姿态控制包括姿态确定和姿态控制两方面内容。姿态确定是研究航天器相对于某个基准的确定姿态方法。姿态控制是航天器在规定或预先确定的方向( 可称为参考方向)上定向的过程, 它包括姿态稳定和姿态机动。姿态稳定是指使姿态保持在指定方向, 而姿态机动是指航天器从一个姿态过渡到另一个姿态的再定向过程。关系：轨道控制与姿态控制密切相关。为实现轨道控制, 航天器姿态必须符合要求。也就是说, 当需要对航天器进行轨道控制时, 同时也要求进行姿态控制。在某些具体情况或某些飞行过程中, 可以把姿态控制和轨道控制分开来考虑。某些应用任务对航天器的轨道没有严格要求, 而对航天器的姿态却有要求。 1.5 阐述姿态稳定的各种方式, 比较其异同。 姿态稳定是保持已有姿态的控制, 航天器姿态稳定方式按航天器姿态运动的形式可大致分为两类。自旋稳定:卫星等航天器绕其一轴(自旋轴) 旋转, 依靠旋转动量矩保持自旋轴在惯性空间的指向。自旋稳定常辅以主动姿态控制, 来修正自旋轴指向误差。三轴稳定: 依靠主动姿态控制或利用环境力矩, 保持航天器本体三条正交轴线在某一参考空间的方向。 1.6主动控制与被动控制的主要区别是什么? 画出星—地大回路控制的结构图。 主动控制与被动控制的主要区别是航天器的控制力和力矩的来源不同。被动控制:其控制力或力矩由空间环境和航天器动力学特性提供, 不需要消耗星上能源。例如利用气动力或力矩、太阳辐射压力、重力梯度力矩，磁力矩等实现轨道或姿态的被动控制, 而不消耗工质或电能。主动控制:包括测量航天器的姿态和轨道, 处理测量数据, 按照一定的控制规律产生控制指令, 并执行指令产生对航天器的控制力或力矩。需要消耗电能或工质等星上能源, 由星载或地面设备组成闭环系统来实现。
北航考研复试班-北京航空航天大学控制工程专硕考研复试经验分享北京航空航天大学（Beihang University）简称北航，是中华人民共和国工业和信息化部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学，世界一流大学建设高校，211工程、985工程重点建设高校，入选珠峰计划、2011计划、111计划、卓越工程师教育培养计划、中国政府奖学金来华留学生接收院校、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创新创业训练计划、国家大学生创新性实验计划、全国深化创新创业教育改革示范高校，为国际宇航联合会、中欧精英大学联盟、中国西班牙大学联盟、中俄工科大学联盟成员，是全国第一批16所重点高校之一、80年代恢复学位制度后全国第一批设立研究生院的22所高校之一，也是新中国第一所航空航天高等学府。 北京航空航天大学创建于1952年，时名北京航空学院，由当时的清华大学、北洋大学、厦门大学、四川大学等八所院校的航空系合并组建，1988年4月改名为北京航空航天大学，1989年成为国家八五期间全国14所重点建设的高校之一，首批进入“211工程”，2001年进入“985工程”，2017年入选国家“双一流”建设名单。 启道考研复试班根据历年辅导经验，编辑整理以下关于考研复试相关内容，希望能对广大复试学子有所帮助，提前预祝大家复试金榜题名！ 专业介绍 控制工程硕士是从事自动化设备设计、制造、开发、管理和维护的专业人员。控制工程广泛存在于工业、农业、交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融和社会等多个领域，运用控制理论和技术实现繁复的工作自动化，智能化，大大节约了人力成本，解放生产力，使人类从机械的劳动中解脱出来。 招生人数与考试科目 ①101 思想政治理论②201 英语一③301 数学一④933 控制工程综合 复试时间地点 自动化科学与电气工程学院复试(笔试和面试)时间为3月20-24日，各专业方向的具体时间、地点见下表。复试名单将于3月13日在学院网站公布,请考生及时查看。
航天器制导与控制课后题答案(西电) 1.3 航天器的基本系统组成及各部分作用？ 航天器基本系统一般分为有效载荷和保障系统两大类。有效载荷:用于直接完成特定的航天飞行任务的部件、仪器或分系统。保障系统:用于保障航天器从火箭起飞到工作寿命终止, 星上所有分系统的正 常工作。 1.4 航天器轨道和姿态控制的概念、内容和相互关系各是什么? 概念：轨道控制：对航天器的质心施以外力, 以有目的地改变其运动轨迹的技术; 姿态控制：对航天器绕质心施加力矩, 以保持或按需要改变其在空间的定向的技术。内容：轨道控制包括轨道确定和轨道控制两方面的内容。轨道确定的任务是研究如何确定航天器的位置和速度, 有时也称为空间导航, 简称导航; 轨道控制是根据航天器现有位置、速度、飞行的最终目标, 对质心施以控制力, 以改变其运动轨迹的技术, 有时也称为制导。姿态控制包括姿态确定和姿态控制两方面内容。姿态确定是研究航天器相对于某个基准的确定姿态方法。姿态控制是航天器在规定或预先确定的方向( 可称为参考方向)上定向的过程, 它包括姿态稳定和姿态机动。姿态稳定是指使姿态保持在指定方向, 而姿态机动是指航天器从一个姿态过渡到另一个姿态的 再定向过程。关系：轨道控制与姿态控制密切相关。为实现轨道控制, 航天器姿态必须符合要求。也就是说, 当需要对航天器进行轨道控制时, 同时也要求进行姿态控制。在某些具体情况或某些飞行过程中,
可以把姿态控制和轨道控制分开来考虑。某些应用任务对航天器的轨道没有严格要求, 而对航天器的姿态却有要求。 1.5 阐述姿态稳定的各种方式, 比较其异同。 姿态稳定是保持已有姿态的控制, 航天器姿态稳定方式按航天 器姿态运动的形式可大致分为两类。自旋稳定:卫星等航天器绕其一轴(自旋轴) 旋转, 依靠旋转动量矩保持自旋轴在惯性空间的指向。自旋稳定常辅以主动姿态控制, 来修正自旋轴指向误差。三轴稳定: 依靠主动姿态控制或利用环境力矩, 保持航天器本体三条正交轴线在 某一参考空间的方向。 1.6主动控制与被动控制的主要区别是什么? 画出星—地大回路控制的结构图。 主动控制与被动控制的主要区别是航天器的控制力和力矩的来 源不同。被动控制: 其控制力或力矩由空间环境和航天器动力学特性提供, 不需要消耗星上能源。例如利用气动力或力矩、太阳辐射压力、重力梯度力矩，磁力矩等实现轨道或姿态的被动控制, 而不消耗工质或电能。主动控制: 包括测量航天器的姿态和轨道, 处理测量数据, 按照一定的控制规律产生控制指令, 并执行指令产生对航天器的控 制力或力矩。需要消耗电能或工质等星上能源, 由星载或地面设备组成闭环系统来实现。 2.1 利用牛顿万有引力定律推导、分析航天器受N 体引力时的运动方程, 并阐述简化为二体相对运动的合理性。 （1）解：牛顿万有引力定律：??r Fg??GMm
航天器控制工具箱 Spacecraft Control Toolbox 基于Matlab软件的航天器控制工具箱Spacecraft Control Toolbox 是Princeton Satellite System公司（简称PSS）最早和应用最广的产品之一，有20多年的历史，被广泛用来设计控制系统、进行姿态估计、分析位置保持精度、制定燃料预算以及分析航天器动力学特性等工作。Spacecraft Control Toolbox 工具箱经过多次飞行验证，证明是行之有效的。这个工具箱涵盖了航天器控制设计的各个方面。用户可以在很短的时间内完成各种类型航天器控制系统的设计和仿真试验。软件的模型和数据易于修改，具有良好的可视化功能。大部分算法都可以看到源代码。 Spacecraft Control Toolbox（简称SCT）由不同的模块组成。 组成结构图如下 各个模块的主要功能和特点
SCT Core Toolbox -- 基本工具箱 SCT基本工具箱针对需要迅速解决实际工程问题的工程师而设计，包含了航天器控制系统设计的基本内容，也是其他SCT模块运行的基础。它建立在PSS公司大量工程经验的基础上，其中包括GPS IIR、Inmarsat 3和GGS Polar Platform卫星的控制系统设计。迄今这些系统仍然在太空正常运行。PSS公司使用这个工具箱完成的Cakrawarta-1卫星姿态控制系统设计，所花费用仅仅是通常的十分之一。这颗卫星从1997年11月升空一直运行至今。另外的例子还包括一颗NASA卫星的姿态控制系统设计。 主要功能和特点 ?航天器控制系统设计和分析 ?柔性多体航天器姿态动力学建模 ?包含柔性体展开模型和多体的逻辑树描述 ?轨道动力学分析和仿真 ?姿态估计 ?星历表计算 ?包括大气、重力场和磁场的环境模型 ?指向保持的燃料预算 ?各种有用参数的数据库； ?可视化
1. 控制系统任务的物理描述 为了满足飞机品质的要求，飞机的纵向运动和横侧向运动都需要有能够连续工作的阻尼器，以用来调整飞机的飞行姿态，避免其出现不必要的俯仰和倾斜。维持飞机纵向运动的阻尼器称为俯仰阻尼器，维持飞机横侧向运动的阻尼器称为偏航阻尼器。本次课程大作业旨在通过运用Matlab 的经典控制系统设计工具对某型飞机偏航阻尼器进行控制系统的设计。 2. 控制系统对象的数学模型 巡航状态下，某型飞机侧向运动的状态空间模型为： 111 12131411122212223242122131 3233343132234142434441424()1()()()()2()()()3()()4t x t a a a a b b t x t a a a a b b u t a a a a b b u t x t t a a a a b b x t t x x x x ??????????????????????????????????=+???????????????????????? ?????????? 111121314122122 2324234()()()()()()x t c c c c y t x t c c c c y t x t x t ??????????=?????????????? 式中： 1()x t ：侧滑角（单位为rad ） 2()x t ：偏航角速度（单位为/rad s ） 3()x t ：滚转角速度（单位为/rad s ） 4()x t ：倾斜角（单位为rad ） 输入向量及输出向量分别为： 1()u t ：方向舵偏角（单位为rad ） 2()u t ：副翼偏角（单位为rad ）
飞行器姿态控制方法综述 一.引言 经过一个世纪的发展，各种飞行器如雨后春笋般出现，从飞机、导弹到火箭、卫星，从宇宙飞船、航天飞机、空间站到月球探测器、火星探测器。这些飞行器能在空中按预定的轨迹运动总离不开它的姿态控制系统，飞行器在空间的运动是十分复杂的。为使问题简单化，总是将一飞行器的空间运动分解为铅锤平面的纵向运动和水平面内的侧向运动，将飞行器在空间的角运动分解成俯仰、偏航和滚动三个角运动。由于角运.动使飞行器的姿态发生变化，所以对角运动的控制就是对飞行器姿态的控制。对于飞行器姿态的控制，不同的飞行器需要不同的策略，本文主要就飞行器姿态控制方法的应用与发展作一一论述。 二.姿态控制的数学模型 要控制飞行器的姿态，就是要控制使飞行器三个姿态角发生变化的力矩大小。飞行器的姿态模型可以认为是一类不确定MIMO 仿射非线性系统，如式(1)所示： ()//()//()//(cos sin )/cos cos sin sin tan cos tan x y z y x x x x x z x x x y y y x x y x y z z z x x x z x y z I I I M I I I I M I I I I M I ωωωωωωωωωψ ωθωθ??ωθωθ θωθ?ωωθ?=-+??=-+??=-+??=-??=+?=+-?? （1） 式中，x 、y 、z 下标表示空间飞行器的三个主轴方向；I 表示相对于飞行器质心的惯量矩，设飞行器是主轴对称的，则惯量积可以忽略；ω表示飞行器相对于惯性空间的角速度;M 表示控制力矩；,,ψ?θ分别是飞行器的欧拉角。控制了M 的大小，就可以控制飞行器按我们期望的轨迹运动。M 由飞行器上的执行机构产生，常见的有空气舵、推力矢量发动机、反作用飞轮、喷气执行机构或由其它环境力执行机构。 三.飞行器姿态控制方法 3.1空气动力控制 根据运动的相对性原理和气体流动时的基本定律，当飞行器在大气中以一定
航天器的姿态与轨道最优控制 董丽娜唐晓华吴朝俊司渭滨(第八小组) （西安交通大学电气工程学院，陕西省，西安市 710049） 【摘要】从航天器的轨道运动学方程出发, 运用线性离散系统最优控制理论, 提出了一种用于航天器轨道维持与轨道机动的最优控制方法, 建立了相关的最优控制模型并给出了求解该模型的算法。仿真计算结果表明, 本文提出的最优控制方法是正确和可行的。 【关键词】航天器轨道保持轨道机动最佳控制 Optimal Control of Spacecraft State and Orbit Dong LiNa，Tang XiaoHua，Wu ChaoJun，Si WeiBin （EE School of Xi’an Jiaotong university，Xi’an, Shannxi province, 710049）【Abstract】This paper provides a new optimal control method for orbital maintenance and maneuver ,which begins with the kinetics equation of spacecraft and is based on the linear discrete optimal control theory , establishes the relative optimal control model and gives its solution. The simulation results show that the given optimal control method in this paper is correct and feasible. 【Key word】Spacecraft ，Orbital keeping ，Orbital maneuver ，Optimal control 1 引言 一般地,常见的航天器有:运载火箭、人造卫星、载人飞船、宇宙飞船、空间站等。宇宙飞船也称太空飞船，它和航天飞机都是往返于地球和在轨道上运行的航天器（如空间站) 。
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宇航学院控制科学与工程专业招生目录 一级学科（或专业类别）、二级学科（或专业领域）、学院、研究方向招生 人数 考试科目备注 070800 地球物理学 015 宇航学院 2 学制2.5年 研究方向：①101思想政治理论②201英 语一③301数学一④851电磁 学综合 01 空间物理学 02 地球与空间环境探测技术 03 空间环境科学与工程 081100 控制科学与工程 015 宇航学院30 学制2.5年 研究方向：①101思想政治理论②201英 语一③301数学一④933控制 工程综合 01 模式识别与智能系统 02 导航制导与控制技术 082500 航空宇航科学与技术 015 宇航学院55 学制2.5年 研究方向：①101思想政治理论②201英 语一或202俄语或203日语 ③301数学一④933控制工程 综合或941流体工热综合或 942机械设计综合或951力学 基础 01 飞行器设计 02 航空宇航推进理论与工程 085233 航天工程（专业学位，工程 硕士） 015 宇航学院65 学制2.5年 研究方向：①101思想政治理论②201英 语一③301数学一④931自动 控制原理综合或951力学基 础 01 不区分研究方向 宇航学院控制科学与工程专业介绍 航天技术应用广泛，远到火星探测、登月飞行、飞机导航，近到互联网络、广播电视、移动通信、天气预报无不与它紧密相连。今天，航天技术已经成为衡量一个国家综合国力的重要标志，是21世纪最为活跃的高科技
领域之一。 本院是航天人才的摇篮，拥有雄厚的师资力量，先进的教学科研设备，为我国的航天事业培养了许多包括火箭、卫星总设计师、总指挥师在内的优秀人才。现有教授18人，副教授32人，"神舟号"载人飞船的总设计师戚发轫院士为本院兼职博士导师。本院现有四个博士点，五个硕士点，招收大量博士后研究人员、博士研究生、硕士研究生和留学生，经常与国外航天科研机构进行访问交流活动，为学生进一步深造提供了良好条件。 本院现有飞行器设计与工程（航天工程）、飞行器动力工程（航天工程）和探测制导与控制技术三个本科专业。所有专业的课程设置都是以"平台课"+"方向课"的形式构建，使得毕业生既有宽广的知识面，具有较强的适应能力和扎实的基础，又具有一定的专业知识，能较快地进入工作角色。 航天飞行器与导弹技术系开设飞行器设计与工程（航天工程）专业：本学科属国家重点学科，主要研究各种航天飞行器，包括人造卫星、宇宙飞船、空间站、深空探测器和运载火箭、航天飞机等空间飞行器及导弹的设计；为这些及相关专业培养获得工程师基本训练的，具有创新精神的高级工程设计和研制人才。毕业生广泛分布在航天、航空、船舶及中科院等各专业院所从事科研、管理等各项工作。 航天导航制导控制系开设探测制导与控制技术专业：学生主要学习电子及控制类专业基础课及专业课，包括目标探测与识别技术、制导与控制技术、传感与检测技术、机电控制技术和系统分析与综合等方面的基本理论和基本知识，毕业后能在有关科研单位、高等学校、生产企业和管理部门从事系统设计，技术开发，产品研制，实验测试和科技管理等方面工作，就业前景广阔。 宇航推进系开设飞行器动力工程（航天工程）专业：本学科属国家重点学科，以培养航天动力高级工程技术人才为宗旨；主要研究供导弹、火箭和其它空间飞行器的轨道控制与姿态控制使用的各类火箭发动机，毕业生在航天、航空、能源、交通及热能工程等相关专业有着广阔的就业前景。技术合作。 宇航学院控制科学与工程专业参考书目 考试科目参考书目出版社作者 933 控制工程综合《自动控制原理》高等教育出版社程鹏主编 北京航空航天大学出版社胡晓光主编 《数字电子技术基础》 （2007年二月第一版） 或《数字电子技术基础》 高等教育出版社阎石主编 （2001第四版） 933控制工程综合考试大纲 一、考试组成 自动控制原理占90分; 数字电子技术占60分，总分150分。 二、自动控制原理部分考试大纲
姿态解算 姿态解算(attitude algorithm),是指把陀螺仪，加速度计, 罗盘等的数据融合在一起，得出飞行器的空中姿态，飞行器从陀螺仪器的三轴角速度通过四元数法得到俯仰，航偏，滚转角，这是快速解算，结合三轴地磁和三周加速度得到漂移补偿和深度解算。 姿态的数学模型坐标系 姿态解算需要解决的是四轴飞行器和地球的相对姿态问题。地理坐标系是固定不变的，正北，正东，正上构成了坐标系的X，Y，Z轴用坐标系R表示，飞行器上固定一个坐标系用r表示，那么我们就可以适用欧拉角，四元数等来描述r和R的角位置关系。 姿态的数学表示 姿态有多种数学表示方式，常见的是四元数，欧拉角，矩阵和轴角。在四轴飞行器中使用到了四元数和欧拉角,姿态解算的核心在于旋转。姿态解算中使用四元数来保存飞行器的姿态，包括旋转和方位。在获得四元数之后，会将其转化为欧拉角，然后输入到姿态控制算法中。姿态控制
算法的输入参数必须要是欧拉角。AD值是指MPU6050的陀螺仪和加速度值，3个维度的陀螺仪值和3个维度的加速度值，每个值为16位精度。AD值必须先转化为四元数，然后通过四元数转化为欧拉角。在四轴上控制流程如下图： 下面是用四元数表示飞行姿态的数学公式，从MPU6050中采集的数据经过下面的公式计算就可以转换成欧拉角，传给姿态PID控制器中进行姿态控制.
PID控制算法 先简单说明下四轴飞行器是如何飞行的,四轴飞行器的螺旋桨与空气发生相对运动，产生了向上的升力，当升力大于四轴的重力时四轴就可以起飞了。四轴飞行器飞行过程中如何保持水平：我们先假设一种理想状况：四个电机的转速是完全相同的是不是我们控制四轴飞行器的四个电机保持同样的转速，当转速超过一个临界点时（升力刚好抵消重力）四轴就可以平稳的飞起来了呢？答案是否定的，由于四个电机转向相同，四轴会发生旋转。我们控制四轴电机1和电机3同向，电机2电机4反向，刚好抵消反扭矩，巧妙的实现了平衡, 但是实际上由于电机和螺旋
航天器控制原理自测试题一 一、名词解释（15％） 1、姿态运动学 2、惯性轮 3、姿态机动控制 4、空间导航 5、空间站的姿态控制 二、简答题（60％） 1、航天器按载人与否是如何分类的？各类航天器的作用和特点是什么？请举出你所知的各类航天器的国内外的例子。 2、开普勒三大定律是什么？牛顿三大定律是什么？ 3、分析描述航天器姿态运动常用的参考坐标系之间的相对关系。 4、画出航天器控制系统结构图并叙述其原理。 5、液体环阻尼器有什么特点，适用于什么场合？ 6、写出卫星姿态自由转动的欧拉动力学方程。 7、主动姿态稳定系统包括哪几种方式？ 8、推力器的工作时间为什么不能过小？ 9、简述导航与制导系统的功能，及其为实现此功能而必须完成的工作。 10、载人飞船在结构上较一般卫星有什么特点？ 三、推导题（15％） 1、利用牛顿万有引力定律推导、分析航天器受N体引力时的运动方程，并阐述简化为二体相对运动的合理性。8% 2、推导Oxyz和OXYZ两坐标系之间按“1-2-3”顺序旋转的变换矩阵和逆变换矩阵，并在小角度假设下予以线性化。7%
四、计算题（10％） 1. 已知一自旋卫星动量矩H=2500Kg·m2/s，自旋角速度为ω=60r/min，喷气力矩 Mc=20N·m，喷气角为γ=45。，要求自旋进动θc=90。。问喷气一次自旋进动多少？总共需 要多少次和多长时间才能完成进动？ 航天器控制原理自测试题一答案 一、名词解释（15％） 1、姿态运动学 答：航天器的姿态运动学是从几何学的观点来研究航天器的运动，它只讨论航天器运动的几何性质，不涉及产生运动和改变运动的原因 2、惯性轮 答：当飞轮的支承与航天器固连时，飞轮动量矩方向相对于航天器本体坐标系Oxyz不变，但飞轮的转速可以变化，这种工作方式的飞轮通常称为惯性轮。 3、姿态机动控制 答：姿态机动控制是研究航天器从一个初始姿态转变到另一个姿态的再定向过程。如果初始姿态未知，例如当航天器与运载工具分离时，航天器还处在未控状态；或者由于受到干扰影响，航天器姿态不能预先完全确定，那么特地把这种从一个未知姿态或者未控姿态机动到预定姿态的过程称为姿态捕获或对准。 4、空间导航 答：航天器轨道的变化也称为空间导航，包括轨道确定和轨道控制两个方面，由导航与制导系统完成。 5、空间站的姿态控制 答：空间站姿态控制分为姿态稳定和姿态机动两部分。姿态稳定又分为两种情况：第一种情况为对地球指向稳定，主要为与地面通信联系和有关的数据传递提供稳定姿态。第二种情况，姿态控制精度由有效载荷或者在空间站进行的有关实验提出，此种精度要求视有效载荷和实验研究的不同而不同。 二、简答题（60％） 1、航天器按载人与否是如何分类的？各类航天器的作用和特点是什么？请举出你所知的各类航天器的国内外的例子。
航天器控制课程大作业 1.基本内容 ?建立带有反作用飞轮的三轴稳定对地定向航天器的姿态动力学和姿态运动学模型； ?基于欧拉角或四元数姿态描述方法，设计PD型或PID型姿态控制律(任选一种); ?利用MATLAB/Simulink软件建立航天器闭环姿态控制系统，设计姿态控制器进行闭合回路数学仿真，实现给定控制指标和 性能指标。 ?调研基于星敏感器+陀螺的姿态确定算法并撰写报告，要求不少于1500字。内容包括： ?星敏感器、陀螺数学模型 ?Landsat-D卫星姿态确定调研 包括：姿态敏感器组成、姿态敏感器性能、姿态确定算法及其精度 ?单星敏感器+陀螺的kalman滤波器姿态估计 ?双星敏感器姿态确定算法(双矢量定姿) ?列出主要参考文献 2.具体要求和相关参数 1)建立航天器姿态动力学方程以及基于欧拉角描述(3-1-2转序)的姿态运动学方程。基于如下假设，对航天器姿态动力学和姿态运动学模型进行简化： ?航天器的轨道为近圆轨道，对应轨道角速度为常数； ?航天器的本体坐标系与其主惯量坐标系重合，惯量积为零；
? 航天器姿态稳定控制时，姿态角和姿态角速度均为小量。 进一步建立适用于航天器姿态稳定或小姿态角度工况下的线性化航天器姿态动力学和运动学模型。 2) 航天器转动惯量矩阵 2200024142460018kg m 14182500????=??????? I 轨道角速度00.0012rad/s ω=。设航天器本体系三轴方向所受干扰力矩如下： 040003cos 1() 1.510 1.5sin 3cos N m 3sin 1d t t t t t ωωωω-+????=?+?????+??T 仿真中，假设初始三轴姿态角为002~5和初始三轴姿态角速度000.01/s ~0.05/s 。 3) 采用三正装反作用飞轮作为执行机构，飞轮最大控制力矩为0.4Nm ，最大角动量20Nms 。飞轮采用力矩模式，模型采用一阶惯性环节（时间常数为0.005s ），考虑库仑摩擦力矩4410Nm -?，要求飞轮的数学模型带有饱和特性。 4) 控制指标和性能指标： ? 稳定度（姿态角速度）：优于0.005deg/s ； ? 指向精度（姿态角）：优于0.1deg ； ? 姿态稳定收敛时间小于100s 。
控制科学 控制科学与工程一级学科 控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。 “控制理论与控制工程”学科以工程领域内的控制系统为主要对象，以数学方法和计算机技术为主要工具，研究各种控制策略及控制系统的建模、分析、综合、设计和实现的理论、技术和方法。 “检测技术与自动化装置”是研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的一门学科。它的理论基础涉及现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学等，主要研究领域包括新的检测理论和方法，新型传感器，自动化仪表和自动检测系统，以及它们的集成化、智能化和可靠性技术。 “系统工程”是为了解决日益复杂的社会实践问题而形成的从整体出发合理组织、控制和管理各类系统的综合性的工程技术学科。系统工程以工业、农业、交通、军事、资源。环境、经济、社会等领域中的各种复杂系统为主要对象，以系统科学、控制科学、信息科学和应用数学为理论基础，以计算机技术为基本工具，以优化为主要目的，采用定量分析为主、定性定量相结合的综合集成方法，研究解决带有一般性的系统分析、设计、控制和管理问题。 “模式识别与智能系统”主要研究信息的采集、处理与特征提取，模式识别与分析，人工智能以及智能系统的设计。它的研究领域包括信号处理与分析，模式识别，图象处理与计算机视觉，智能控制与智能机器人，智能信息处理，以及认知、自组织与学习理论等。 “导航、制导与控制”是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。该学科研究航空、航天、航海、陆行各类运动体的位置。方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真，是国防武器系统和民用运输系统的重要核心技术之一。 推荐学校：北京航空航天大学、华中科技大学、清华大学、东北大学、浙江大学、西安交通大学、哈工大、上交、东南大学、北京理工大学、南京理工大学、中科大、山大（22） 电气工程及其自动化
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 控制工程领域硕士论文开题有关要求 一．文献综述及开题报告的要求 1、文献综述： 每位学生在开题之前应在导师指导下，根据研究方向阅读有关文献，写出文献综述报告，文献综述报告应包含中英文摘要和关键词；对所属研究方向阅读文献的概述，研究现状及发展趋势；结论；主要参考文献。文献综述的字数一般不少于10000字。文献综述应在做开题报告之前完成。要求参考科技文献不少于25篇，其中外文文献不少于10篇。 2、开题报告 （1）论文选题的背景意义和根据。 （2）国内外状况研究现状分析：要详细介绍论文题目所研究内容的国内外发展动态及最新成果。从中看出论文所研究内容在国际及国内发展中的地位。 （3）论文研究内容：说明论文所要研究的具体内容。如有两人以上合作共同完成的课题，必须说明具体分工，说明自己所承担的内容。 （4）具体实施方案：说明完成论文研究内容的方法、技术途径。 （5）关键技术及难点：要明确指出完成本论文过程中可能遇到的技术难点或关键技术，并概要说明拟采取的措施。 （6）预期达到的目标：要具体说明本论文完成时所能给出的具体成果，该成果应与论文内容一致。 （7）论文工作计划：根据论文内容详细列出完成每一项工作的起止时间。按要求，从入学到论文答辩完成不得少于3年和大于5年。建议从准备论文开题到 论文答辩完成不要少于1．5年。 （8）参考文献：列出撰写开题报告及完成论文的主要国内外参考文献。 要求参考科技文献不少于25篇，其中外文文献不少于10篇 开题报告字数不得少于8000字。 3、文献综述及开题报告格式
中图分类号：××××× 学号：GS 08031×× 硕士文献综述 控制系统……………… ……………分析 （题目不要超过25个字,32号字,宋体，居中） 作者姓名╳×× 学科专业控制工程 指导教师╳××教授 指导教师╳××高工 培养院系自动化科学与电气工程学院
飞行器姿态控制方法综述 一.引言 经过一个世纪的发展，各种飞行器如雨后春笋般出现，从飞机、导弹到火箭、卫星，从宇宙飞船、航天飞机、空间站到月球探测器、火星探测器。这些飞行器能在空中按预定的轨迹运动总离不开它的姿态控制系统，飞行器在空间的运动是十分复杂的。为使问题简单化，总是将一飞行器的空间运动分解为铅锤平面的纵向运动和水平面内的侧向运动，将飞行器在空间的角运动分解成俯仰、偏航和滚动三个角运动。由于角运.动使飞行器的姿态发生变化，所以对角运动的控制就是对飞行器姿态的控制。对于飞行器姿态的控制，不同的飞行器需要不同的策略，本文主要就飞行器姿态控制方法的应用与发展作一一论述。 二.姿态控制的数学模型 要控制飞行器的姿态，就是要控制使飞行器三个姿态角发生变化的力矩大小。飞行器的姿态模型可以认为是一类不确定MIMO 仿射非线性系统，如式(1)所示： ()//()//()//(cos sin )/cos cos sin sin tan cos tan x y z y x x x x x z x x x y y y x x y x y z z z x x x z x y z I I I M I I I I M I I I I M I ωωωωωωωωωψωθωθ??ωθωθθωθ?ωωθ? =-+??=-+??=-+??=-??=+?=+-??&&&&&& （1） 式中，x 、y 、z 下标表示空间飞行器的三个主轴方向；I 表示相对于飞行器质心的惯量矩，设飞行器是主轴对称的，则惯量积可以忽略；ω表示飞行器相对于惯性空间的角速度;M 表示控制力矩；,,ψ?θ分别是飞行器的欧拉角。控制了M 的大小，就可以控制飞行器按我们期望的轨迹运动。M 由飞行器上的执行机构产生，常见的有空气舵、推力矢量发动机、反作用飞轮、喷气执行机构或由其它环境力执行机构。 三.飞行器姿态控制方法 3.1空气动力控制 根据运动的相对性原理和气体流动时的基本定律，当飞行器在大气中以一定
北航自动化学院的专业复试内容基本相同，建议准备时每个问题都要充分思考把握，下面针对各个方向的主要侧重点加以细化： 北航的模式识别在系别构成上属于控制理论与控制工程,一般会跟控制理论与控制工程的学生一起复试. 复试的话可能会有英文自我介绍,不是每个人都有,准备一下,大概一百来词就够了,发音清楚,一定要让人听懂,不用刻意追求标准,之后就会问你有没有科研经历,做过项目或者参加过科研竞赛之类,有的话就主要会围着这个来问问题,当然也会问专业知识.没有就会问你一些专业课的知识,你们专业主要是自动控制原理,另外还有线性代数,比方说什么是正交矩阵之类的.你们专业主要是搞算法,线性代数的一些概念非常非常重要,很多老师刁难学生就是用线性代数,建议你好好看一下. 我个人认为还是说自己有过科研经历比较好,这样会把主动权握在你手里,没有的话也要跟朋友或者师兄弄一个,然后把他的原理,制作过程彻底弄明白,变成你自己的,一定要彻底,否则的话被问出破绽就很危险了. 三系的模式识别牛人不多,只有秦世引老师算资深的,不过非常牛,甚至号称不召硕士,具体导师你再考虑一下,先把复试过了再说.复试不要紧张,概念性的问题有不会的就说不会,千万不要不懂装懂,发挥性的问题就看你口才了,提前准备一下,加油,GOOD LUCK 北航每个院的复试方式都不一样，我把我了解的情况告诉大家一下，可供大家参考下：自动化学院也就是三系，去年，控制工程与控制理论的复试全是面试，由两部分组成，第一部分，英语口语面试，考核方式有自我介绍或抽一段专业英语的文章，读并翻译等。第二部分，专业面试，就主要是在一个会议室里面，大概10个左右的老师坐在下面，问你专业相关的问题，问题一般包括你本科学的，例如一个微弱信号怎么放大啊，在黑板上写出系统状态方程，系统的可控可观测性等等，有时还要你在黑板上画根轨迹，画信号的频谱图，不过那些东西都很基础， 检测技术与自动化装置 检测技术与自动化装置复试，去年大概跟双控的差不多，也是在一个大会议室里有十几个老师坐在下面，先用英语自我介绍和专业英语的翻译，再就根据你本科学专业问问题，一般老师都会看你的本科成绩单来问，另外检测主要还是偏硬件的，所以你的数模电，信号处理，微机，单片机，自控原理例如问你拉普拉斯变换和傅里叶变换、Z变换的区别联系。 很多同学在3系的复试说来有许多遗憾，每个面试完的都在抱怨。 老师们上来回先问：在本科期间做过什么科研项目吗？最好说出些来，例如电子设计大赛，毕业设计等，这些务必要认真准备。 然后他们会看着成绩单问他们所感兴趣的科目，如电路、系统工程、现代控制、自控等问题。差不多20分钟搞定，所以为了有出色的表现，不留遗憾，建议欲报考北航的同志们稍加注意正在学习的课程。 电气机电去年老师拿着成绩单随便问学过的东西，电路、自控、电机、系统工程等，所以你的面试准备必须是详细的，当然，这个是防不胜防，因为他问的十分创新，可能要求设
从开始做四轴到现在，已经累计使用了三个月的时间，从开始的尝试用四元数法进行姿态检测，到接着使用的卡尔曼滤波算法，我们走过了很多弯路，我在从上周开始了对德国人四轴代码的研究和移植，发现德国人的代码的确有他的独到之处，改变了很多我对模型的想法，因为本人是第一次尝试着制作模型，因此感觉很多想法还是比较简单。经过了一周的时间，我将德国人的代码翻译并移植到了我目前的四轴上，并进行了调试，今天，专门请到了一个飞直升机的教练，对我们的四轴进行试飞，并与一个华科尔的四轴进行了现场比较，现在我们四轴的稳定性已经达到了商品四轴的程度。下面是我这一周时间内对德国人代码的一些理解： 德国人代码中的姿态检测算法： 首先，将陀螺仪和加速度及的测量值减常值误差，得到角速度和加速度，并对角速度进行积分，然后对陀螺仪积分和加速度计的数值进行融合。融合分为两部分，实时融合和长期融合,实时融合每一次算法周期都要执行，而长期融合没256个检测周期执行一次，(注意检测周期小于控制周期的2ms) 实时融合： 1.将陀螺仪积分和加表滤波后的值做差; 2.按照情况对差值进行衰减，并作限幅处理; 3.将衰减值加入到角度中。 长期融合： 长期融合主要包括两个部分，一是对角速度的漂移进行估计(估计值是要在每一个控制周期都耦合到角度中的)，二是对陀螺仪的常值误差(也就是陀螺仪中立点)进行实时的修正。 1.将陀螺仪积分的积分和加速度积分做差(PS：为什么这里要使用加表积分和陀螺仪积分的积分，因为在256个检测周期内，有一些加速度计的值含有有害的加速度分量，如果只使用一个时刻的加表值对陀螺仪漂移进行估计，显然估计值不会准确，使用多个周期的值进行叠加后做座平均处理，可以减小随机的有害加速度对估计陀螺仪漂移过程中所锁产生的影响) 2.将上面两个值进行衰减，得到估计的陀螺仪漂移 3.对使考虑了陀螺仪漂移和不考虑陀螺仪漂移得到的角度做差，如果这两个值较大，说明陀螺仪在前段时间内测到的角速率不够准确，需要对差值误差(也就是陀螺仪中立点)进行修正，修正幅度和差值有关 长期融合十分关键，如果不能对陀螺仪漂移做修正，则系统运行一段时间后，速率环的稳定性会降低。 下面比较一下德国四轴中姿态检测部分和卡尔曼滤波之间的关系： 卡尔曼滤波是一种线性系统的最优估计滤波方法。对于本系统而言，使用卡尔曼滤波的作用是通过对系统状态量的估计，和通过加速度计测量值对系统状态进行验证，从而得到该系统的最优状态量，并实时更新系统的各参数(矩阵)，而最重要的一点，改滤波器能够对陀螺仪的常值漂移进行估计，从而保证速率环的正常运行，并在加速度计敏感到各种有害加速度的时候，使姿态检测更加准确。但是卡尔曼滤波器能否工作在最优状态很大程度上取决于系统模型的准确性，模型参数的标定和系统参数的选取。然而，仅仅通过上位机观测而得到最优工作参数是不显示的，因为参数的修改会导致整个系统中很多地方发生改变，很难保证几个值都恰好为最优解，这需要扎实的理论知识，大量的测量数据和系统的仿真，通过我对卡尔曼滤波器的使用，发现要想兼顾锁有的问题，还是有一定难度的。
2018年北航控制科学与工程考研（081100）考试科目、招生人数、参 考书目、复习指导 一、招生信息 所属学院：自动化科学与电气工程学院 招生人数：77 所属门类代码、名称：工学[08] 所属一级学科代码、名称：控制科学与工程[0811] 二、研究方向： 01 控制理论与控制工程 02 模式识别与智能系统 03 嵌入式系统与测控网络、自动测试与智能检测 04 自动检测与嵌入式技术智能仪器与智能机器人 05 先进飞行控制、导航、制导与智能决策 06 计算机系统可靠性与信息安全 07 计算机仿真与虚拟现实 08 复杂系统架构与智能制造 三、初试考试科目： ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语 ③301数学一 ④931自动控制原理综合或933控制工程综合或936检测技术综合 四、参考书目 931 自动控制原理综合 《自动控制原理》高等教育出版社程鹏主编 《静力学》高等教育出版社谢传锋主编
933 控制工程综合 《自动控制原理》高等教育出版社程鹏主编 《数字电子技术基础》（2007年二月第一版）北京航空航天大学出版社胡晓光主编或《数字电子技术基础》（2001第四版）高等教育出版社阎石主编 936 检测技术综合 《自动控制原理》高等教育出版社程鹏主编 《微型计算机原理及应用》清华大学出版社杨素行 或《16－32位微型计算机原理及应用》清华大学出版社李继灿、李华贵 或《十六位微型计算机原理、接口及应用》中国科技大学出版社周佩玲 五、复习指导 1、参考书的阅读方法 （1）目录法：先通读各本参考书的目录，对于知识体系有着初步了解，了解书的内在逻辑结构，然后再去深入研读书的内容。 （2）体系法：为自己所学的知识建立起框架，否则知识内容浩繁，容易遗忘，最好能够闭上眼睛的时候，眼前出现完整的知识体系。 （3）问题法：将自己所学的知识总结成问题写出来，每章的主标题和副标题都是很好的出题素材。尽可能把所有的知识要点都能够整理成问题。 2、学习笔记的整理方法 （1）第一遍学习教材的时候，做笔记主要是归纳主要内容，最好可以整理出知识框架记到笔记本上，同时记下重要知识点，如假设条件，公式，结论，缺陷等。记笔记的过程可以强迫自己对所学内容进行整理，并用自己的语言表达出来，有效地加深印象。第一遍学习记笔记的工作量较大可能影响复习进度，但是切记第一遍学习要夯实基础，不能一味地追求速度。第一遍要以稳、细为主，而记笔记能够帮助考生有效地达到以上两个要求。并且在后期逐步脱离教材以后，笔记是一个很方便携带的知识宝典，可以方便随时查阅相关的知识点。 （2）第一遍的学习笔记和书本知识比较相近，且以基本知识点为主。第二遍学习的时候可以结合第一遍的笔记查漏补缺，记下自己生疏的或者是任何觉得重要的知识点。再到后期做题的时候注意记下典型题目和错题。 （3）做笔记要注意分类和编排，便于查询。可以在不同的阶段使用大小合适的不同的笔记本。