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 。
中国空间科学技术CHINESE SPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2004年12月第6期 热敏电阻在航天器上的应用分析 张加迅*王虹**孙家林* (*中国空间技术研究院,北京100086) (**山东航天电子技术研究所,烟台264000) 摘要文章首先阐述了航天器对于测温传感器的需求,并对目前航天器在地面试验和飞行试验中,所采用的主要测温传感器的特点进行了概述。然后,以目前航天器在轨运行中应 用最为广泛的热敏电阻为研究对象,介绍了它在航天器中的应用方案,以及为保证其测温精 度、工艺可实施性和可靠性所应注意的问题。 主题词热敏电阻器温度测量热控制航天器 1引言 由于航天器在空间运行时要向深冷空间辐射热量,并且受到各种复杂外热流的影响(例如对于环地航天器,存在太阳辐射、地球红外、地球反照等外热流)。因此,航天器在设计时,必须要进行合理的热控制设计,使航天器中的各种仪器设备在合适的温度水平下工作。航天器在轨运行的温度情况通过温度传感器进行反映,航天器相关分系统采集温度传感器的信号,然后传输到地面测控网站或星上热控制处理单元,由地面测试人员或相关功能系统对其进行状态判断,最终通过地面指令或星上自主控制实施对星上仪器设备的热控。因此,温度传感器所反映的温度水平的准确程度,将对仪器设备的热控制起着至关重要的作用[1,2]。 另外,随着航天器的发展,各种精密仪器设备对热控的要求更为严格,由于这些仪器设备功能复杂,在保证其主要功能的前提下,通过其本身的热控设计来达到其内部精密器件的温度要求有很大难度,因此,它们常常会对航天器热环境提出较为严格的要求,而这些要求有的甚至会对整个航天器的总体方案具有决定性的影响。例如,有的光学成像仪器要求热控的温度控制水平优于011e,局部测量精度达到0105e的水平,因此,需要测温传感器的精度必须优于这些仪器设备的要求。 目前国际上在航天器研制中所用的温度传感器主要有热电偶和热敏电阻两种。热电偶稳定性好、反应灵敏、价格便宜、工艺实施方便,因此在航天器的研制过程中,主要是在地面试验中得到大量采用。但由于热电偶需要进行冷端补偿,其测温精度受冷端校准精度的影响较大,当航天器在轨运行时,冷端补偿方式较难实现;而且热电偶因温度变化所产生的电信号反应较为微弱,易受干扰,克服该问题所需的星上电路复杂,存在较大偏差;此外,热电偶的测温偶丝容易受损折断,其可靠性较热敏电阻低,因此热电偶很少在航天器的在轨运行中采用。与热电偶相比,热敏电阻精度高、可靠性高,但价格昂贵,对温度的反应具有一定的滞后。由于在航天器的应用中,保证测量精度和高可靠性最为重要;另外,在轨温度的监测主要侧重于稳态温度水平。因此,从这个角度来说,热敏电阻具有一定的优势,目前国内外航天器上用于飞行试验的温度传感器主要采用热敏电阻[1,2]。 收稿日期:2003-11-12。收修改稿日期:2003-12-29 54
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
作业2 一、填空 1.控制设备是用来控制供给电动机电能的形式与时间，使其适应生产机械需要的设备。 2.电源是电动机和控制设备的能源，分为交流电源和直流电源。 3.电气传动系统按照驱动电动机的不同，分为直流驱动系统和交流驱动系统两大类。 4. 电气传动系统按照有无反馈装置，分为闭环电气传动系统与开环电气传动系统。 5.直流电动机具有良好的启动和控制性能，尤其是它的调速性能良好，可以方便地在很宽的范围内平滑调速。 二、判断 １.车床、钻床、铣床、镗床都采用电气传动系统。（√） ２.减速箱不属于传动机构。（╳） ３.控制设备由各种控制电动机、电器、自动化元件及工业控制计算机等组成（√）４.为使控制系统具有良好的静态与动态特性，常采用反馈控制系统。（√） ５.晶闸管不能作为连续控制系统的元器件。（╳） ６.最初自动控制是用数量不多的继电器、接触器等组成。（√） 三、简答 １.什么叫电气传动？电气传动有哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：电气传动是指电动机驱动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。 电气传动系统主要由电动机、传动机构、控制设备和电源四个基本环节组成。电动机是生产机械的原动机，其作用是将电能转成机械能；传动机构是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的装置；控制设备用来控制给给电动机电能的形式与时间，使其适应生产机械需要的设备；电源是电动机和控制设备的能源。 ２.电气传动的优点有哪些？ 答：１.方便经济。２.效率高。３.调节性能好４.易于实现生产过程的自动化。 ３.按电气传动方式来分，电气传动的发展经历了哪几个阶段？ 答：手动断续控制-继电接触器控制-可编程控制器-数控机床 4.接触器的主要结构有哪些？交流接接触器和直流接触器如何区分？ 答：接触器的结构主要由电磁系统，触头系统，灭弧装置和其他部件等组成。直流接触器与交流接触器相比，直流接触器的铁心比较小 ,线圈也比较小 ,交 流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的。线圈做成有支架式 ,形式较扁。因为直流电磁铁不存在电涡流的现象，区分方式如下： (1) 铭牌：AC是交流， DC是直流； (2) 灭弧罩：交流接触器设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头，大的有灭弧栅片。直流接触器由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧； (3) 极数：交流的主极为三、直流的主极为二； (4) 线圈的铁芯和衔铁：交流的为分片硅钢片、直流为整体式）。 5.交流接触器在衔铁吸合时，线圈中会产生冲击电流，为什么？直流接触器会产生这种现象吗？为什么？ 答：交流接触器的线圈是一个电感，是用交流电工作的。吸合前线圈内部没有铁心，电感很小，阻抗也就很小，所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部，电感量增大，阻抗增大，所以电流就降下来了。直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻，所以不会产生冲击电流。
宇宙飞船与机器人船制作原理 宇宙飞船制作原理：： 1.宇宙飞船基于对世界的理解。 2.宇宙飞船要有强大发动机功率，核动力为首选。 3.空间定位技术以及3D 方向控制，也就是说宇宙飞船可以按任意方向飞行。 4.宇宙飞船类似于卫星，但自身携带发动机组。 5.宇宙飞船可以达到光速运行，也可以低于光速运行。 6.战胜惯性系以及惯性系的立体属性，地球为9.8牛顿，即升力、推力产生。 7.宇宙飞船的生活区域与工作区域。 机器人制作原理： 1.机械工程常识：立体几何。 2.大功率发动机。 3.芯片：CPU 。 习题集： 1、用m 表示地球同步通信卫星的质量、h 表示卫星离地面的高度、M 表示地球的质量、R 0表示地球的半径、g 0表示地球表面处的重力加速度、T 0表示地球自转的周期、ω0表示地球自转的角速度，则： （1）地球同步通信卫星的环绕速度v 为 A . ω0（R 0+h ） B . h R GM +0 C . 3 0ωGM D . 3 2T GM π （2）地球同步通信卫星所受的地球对它的万有引力F 的大小为 A . m 2 00 2 0) (h R g R + B . m ω20（R 0+h ） C . m 3 00204 ω g R D . m 3 4 416T GM π （3）地球同步通信卫星离地面的高度h 为 A . 因地球同步通信卫星和地球自转同步，则卫星离地面的高度就被确定 B . 3 2 2 0ω g R －R 0 C . 2 2 04πGMT －R 0 D . 地球同步通信卫星的角速度虽已确定，但卫星离地面的高度可以选择. 高度增加，环绕速度增大，高度降低，环绕速度减小，仍能同步
低压电器及其控制技术 课程设计 指导老师： 专业： 班级： 姓名： 学号：
电气控制大作业 1、分析具有反接制动电阻的可逆运行反接制动控制线路的控制原理。 将图中旧标准的电气符号改正为GB-1987所规定的新的文字标识符号。 （1）写出反向运行时按下停止按钮时的电气控制逻辑顺序； 答：按停止按钮SB1，K4及KM2线圈相继断电，触点复位，电动机反向电源被断开。由于电动机转速较高，速度继电器KS的反转常开触点KS2仍闭合，中
间继电器K2线圈保持着通电状态。KM2断电后，其常闭触点的闭合使正转接触器KM1线圈通电，接通电动机正向电源，进行反接制动。同时，由于中间继电器K4线圈断电，接触器KM3断电，电阻R被串入主电路，限制了反接制动电流。电动机转速迅速下降，当转速下降到小于100 r/min时，速度继电器KS的反转常开触点KS2断开复位，使K2线圈断电，KM1线圈也断电，反接制动结束。 （2）写出正向运行时反向启动的电气控制逻辑顺序； 答：按下停止按钮SB1，待反接制动结束，电机停止运转后，按下反向启动按钮SB3，中间继电器K4线圈通电且自锁。K4的一个常开触点接通反转接触器KM2线圈电路，其主触点闭合，电动机反向起动。反向起动刚开始，速度继电器的常开触头KS2尚未闭合，使中间继电器K2无法通电，KM3线圈回路中的K2常开触点不闭合，致使KM3不通电，电动机定子串电阻起动，限制了起动电流。当电动机转速上升到一定转速时，KS的反转常开触点KS2闭合，使中间继电器K2线圈通电且自锁，这时由于K2，K4中间继电器的常开触头均处于闭合状态，接触器KM3线圈通电，其主触点闭合，短接电阻R，电动机继续升速到稳定工作转速。 （3）写出反向运行时正向启动的电气控制逻辑顺序。 答：按下停止按钮SB1，待反接制动结束，电机停止运转后，按下正向启动按钮SB2，中间继电器K3线圈通电且自锁。K3的一个常开触点接通正转接触器KM1线圈电路，其主触点闭合，电动机正向起动。正向起动刚开始，速度继电器的常开触头KS1尚未闭合，使中间继电器K1无法通电，KM3线圈回路中的K1常开触点不闭合，致使KM3不通电，电动机定子串电阻起动，限制了起动电流。当电动机转速上升到一定转速时，KS的反转常开触点KS1闭合，使中间继电器K1线圈通电且自锁，这时由于K1，K3中间继电器的常开触头均处于闭合状态，接触器KM3线圈通电，其主触点闭合，短接电阻R，电动机继续升速到稳定工作转速。
《计算机控制技术》复习大作业及参考答案 ========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
1-4解： 不能。热继电器是过流保护，热熔断器是短路保护。 热继电器的反应时间慢，对于短路反映不灵敏，容易 造成设备损失。熔丝对于短路保护迅速，瞬间熔断。 但热继电器用于电流超过额定值时的自动切断电路 的保护，当电路断开后其触点能随温度降低而重新接 触，设备可以重新启动，不需要更换部件。在一个电 大于热保护器设定动作电流的至少2倍。 2-3 用电流表测量电动机的电流时，为防止电动机起 动时电流表受到起动电流的冲击，设计出图示的控制 电路，试分析其中时间继电器KT的作用。 题解2-3 KT的作用是，电动机启动时，时间继电器KT得电，但其延时断开触头不 会立刻断开，流过互感器的启动大电流不会流经电流表A，到达设定延时时间即 正常工作时，KT的延时断开触头断开，正常工作电流才流经电流表A。在制动 时，一旦KM失电，则KT失电，KT的延时断开触头瞬时闭合，制动大电流也 不会流经电流表。 2-5 试画出某机床主电机控制电路图。要求如下： ①可正反转；②可正向点动、两处起停；③可反接制动；④有短路和 过载保护，⑤有安全工作照明及电源信号灯。 题解2-5 电路如图 所示。其中： FU1和FR1为 电机M1的短路 保护和过载保 护，KM1、KM2 为电机的启动、 制动接触器，R 为限流电阻， HL为电源指示 灯，EL为安全 照明灯。工作原 理如下： 1) 电机点动控制——按下SB2'(或SB2")，接触器KM1得电不自锁（因中间 继电器KA1不得电），其动合主触头KM1闭合，电机M1经限流电阻R接通以 避免频繁的启动大电流（此时KM3失电），电动机点动；松开SB2则KM1失 电，主电机停止。
人造卫星的基本原理 参考、摘录自——王冈 曹振国《人造卫星原理》 一、关于椭圆轨道 在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。 因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。 二、卫星运动轨道的几何描述 尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。 假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 >11.2km/s-抛物线 >16.7km/s-双曲线
c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(2 2 e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角 只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12( a r v - = μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数） 椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+? = 112 μ 远地点r 最大，卫星速度最小e e a v +-? = 112 μ 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。 圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r ，所以 r GM r v = = 2 μ A
现代控制理论大作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
分类号：TH89 单位代码：10110 学号： 中北大学 综合调研报告题目: 磁盘驱动器读写磁头的定位控制 系别: 计算机科学与控制工程学院 专业年级: 电气工程与智能控制2014级 姓名: 何雨贾晨凌朱雨薇贾凯张钊中袁航 学号: 14070541 39/03/04/16/33/47 指导教师: 靳鸿教授崔建峰讲师 2017年5月7日
摘要 硬盘驱动器作为当今信息时代不可缺少的存储设备，在人们日常生活中正扮演着越来越重要的角色，同时它也成为信息时代科学技术飞速发展的助推器。然而，随着信息量的日益增长，人们对硬盘驱动器存储容量的要求越来越高。但另一方面由于传统硬盘驱动器的低带宽、低定位精度，导致磁头很难准确地定位在目标磁道中心位置，从而限制了存储容量的持续增加。 自IBM公司于1956年向全球展示第一台磁盘存储系统R.AMAC以来，随着存储介质、磁头、电机及半导体芯片等相关技术的不断发展，硬盘的存储容量成倍增长、读写速度不断提高。要保证可靠的读写性能，盘片的转速控制和磁头的定位控制问题具有重要意义。其中磁头的定位控制主要包括寻道控制与定位跟踪控制两个问题，如PID控制、自适应控制、模态切换控制等，这些控制方法大大提高了硬盘磁头伺服系统的性能。为达到更高的精度，磁头双级驱动模型成近年的研究热点，多种控制策略已有相关报道，但目前仍处于实验水平。 关键词： 磁盘驱动器；磁头；定位；控制 Abstract Hard disk drive (HDD), acted as requisite storage equipment in current information age,plays a more and more vital role in people’s daily life, and it becomes a roll booster in rapid development of science and technology. However, with the increase of information capacity, we put forward a severe request for HDD data storage capacity. Unfortunately, due to the low bandwidth, low positioning accuracy in conventional HDD, magnetic head is hard to be positioned onto the destination track center, thus it limits the continuing increase in storage capacity. Since IBM brought the first disk-the random access memory accounting machine(RAMAC) to market in 1956, the storage capacity and read/write speed have continuously increased along with the development of the techniques of media,read/write head, actuators and semiconducting chips. The problems of R/W head's settling control is definitely important in order to ensure the reliability of read and write performance. Track seeking and track following are two main stages of the hard disk servo system. Researchers have developed kinds of control strategies to implement the servo control from PID control to advanced control methods.Dual-stage actuator has attracted many researchers and engineers for its broaderbandwidth compared with single-stage actuator. Key Words：Hard Disk Drive;Heads; Location; Control
航天器控制原理自测试题三 一、名词解释(15％) 1、本体坐标系 2、偏置动量轮 3、主动控制系统 4、大圆弧轨迹机动 5、惯性导航 二、简答题(60%) 1、阐述航天器基本系统组成及各部分作用。 2、引力参数u是如何定义的？ 3、叙述质点的动量矩定理及其守恒条件。 4、叙述双轴模拟式太阳敏感器的工作原理，并绘出原理结构图。 5、为了确保稳定性，对惯量比有什么要求？ 6、画出喷气三轴姿态稳定控制系统的原理框图。简述喷气推力姿态稳定的基本原理。 7、自旋稳定卫星喷气姿态机动的原理是什么？喷气角的选择为什么不能过小？ 8、GPS有哪几部分组成，各有什么功用。 9、举例说明载人飞船的主要构造。 10、航天飞机基本结构组成是什么？哪些可以重复使用，那些不可以？ 三、推导题（15％） 1、证明在仅有二体引力的作用下，航天起的机械能守恒。 2、推导欧拉力矩方程式。 四、计算题（10％） 已知一自旋卫星动量矩H=3500Kg·m2/s，自旋角速度为ω=60r/min，喷气力矩Mc=40N·m，喷气角为γ=40。，要求自旋进动θc=80。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三答案 一、名词解释15％ 1、本体坐标系 答：又称为星体坐标系。在此坐标系中，原点0在航天器质心，Ox ，Oy ，Oz 三轴固定在航天器本体上。若Ox ，Oy ，Oz 三轴为航天器的惯量主轴，则该坐标系称为主轴坐标系。 2、偏置动量轮 答：如果飞轮的平均动量矩是一个不为零的常值——偏置值，也就是说飞轮储存了一个较大的动量矩，飞轮的转速可以相对于偏置值有一定的变化，从而产生控制力矩。具有这种特点的飞轮称为动量轮或偏置动量轮。 3、主动控制系统 答：航天器主动式姿态控制系统的控制力矩来自于航天器上的能源，它属于闭环控制系统。 4、大圆弧轨迹机动 答：若要求自旋轴在天球上描绘的轨迹是大圆弧 ，那么自旋轴必须在同一平面内从初始方向机动到目标方向，所以每次喷气产生的横向控制力矩必须在此平面内，即推力器喷气的相位相对于空间惯性坐标系是固定的。此为大圆弧轨迹机动. 5、惯性导航 答：它主要由惯性测量装置、计算机和稳定平台(捷联式没有稳定平台)组成。通过陀螺和加速度计测量航天器相对于惯性空间的角速度和线加速度，并由计算机推算出航天器的位置、速度和姿态等信息。因此惯性导航系统也是航天器的自备式航位推算系统。 二、简答题 0F AA A 0OA F OA
东北农业大学网络教育学院 电气控制技术本科作业题 作业题1 一．工厂电器是如何分类的？ 答：（1）按适用的电压范围分类（交流1200V）（直流1500V） 分为低压电器和高压电器。 （2）低压电器按所控制的对象分类 根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。 （3）按所起作用分类 依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。 （4）按动作性质分类 依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。 二．请画出按钮，接触器，热继电器的图文符号？ 答： 三．常用的电气图有哪几种？ 答：常用的电气图有系统图、框图、电路图、位置图和接线图等。 通常，系统图用于描述系统或成套装置。框图用于描述分系统或设备。国家标准GB6988.3—86《电气制图系统图和框图》中，具体规定了绘制系统图和框图的方法，并阐述了它的用途。位置图用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。它必须符合电器装备的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的电连接关系。它是检修和查找故障时所需的技术文件。在国家标准GB6988.5—86《电气制图接线图和接线表》中详细规定了编制接线图的规则。 四．请画出三相异步电动机的点动控控制线路？ 答：
五．请画出三相异步电动机自动往返正反转控制线路？ 答：在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。下次图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。 六．三相笼型电动机单向旋转可用开关或接触器控制，请画出接触器控制电路。 答：
宇宙飞船与宇宙飞船制作原理 宇宙飞船技术要点： 1.宇宙飞船基于对世界的理解。 2.宇宙飞船要有强大发动机功率，核动力为首选。 3.空间定位技术以及3D 方向控制，也就是说宇宙飞船可以按任意方向飞行。 4.宇宙飞船类似于卫星，但自身携带发动机组。 5.宇宙飞船可以达到光速运行，也可以低于光速运行。 6.战胜惯性系以及惯性系的立体属性，地球为9.8牛顿，即升力、推力产生。 7.宇宙飞船的生活区域与工作区域。 宇宙飞船习题集： 1、用m 表示地球同步通信卫星的质量、h 表示卫星离地面的高度、M 表示地球的质量、R 0表示地球的半径、g 0表示地球表面处的重力加速度、T 0表示地球自转的周期、ω0表示地球自转的角速度，则： （1）地球同步通信卫星的环绕速度v 为 A . ω0（R 0+h ） B . h R GM +0 C . 3 0ωGM D . 3 2T GM π （2）地球同步通信卫星所受的地球对它的万有引力F 的大小为 A . m 2 00 2 0) (h R g R + B . m ω20（R 0+h ） C . m 3 00204 ω g R D . m 3 4 416T GM π （3）地球同步通信卫星离地面的高度h 为 A . 因地球同步通信卫星和地球自转同步，则卫星离地面的高度就被确定 B . 3 2 2 0ω g R －R 0 C . 2 2 04πGMT －R 0 D . 地球同步通信卫星的角速度虽已确定，但卫星离地面的高度可以选择. 高度增加，环绕速度增大，高度降低，环绕速度减小，仍能同步 2、将卫星发射至近地圆轨道1（如图所示），然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q 点，2、3相切于P 点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是： A ．卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。 B ．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。 C ．卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度。
1.1、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？ 答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。 电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。 1.3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？ 答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。 原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。 1.5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？ 答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。 交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。 直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。 1.8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。 三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。 1.9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。 答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。 1.11、中间继电器与接触器有何异同？ 答：相同点：输入信号都是电压；都是利用电磁机构的工作原理。 不同点：中间继电器用于小电流控制电路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制； 接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或其他负载电路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 第二章作业参考答案 2.1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动？试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能？
SHANGHAI UNIVERSITY 课程项目 MATLAB的模拟仿真实验专业课：自动控制原理 学院机自学院 专业（大类）电气工程及其自动化 姓名学号 分工：蒋景超负责MATLAB仿真部分 顾玮负责分析结论 其它共同讨论
二阶系统性能改善 一、要求 （1）比例-微分控制与测速反馈控制的传递函数求解 （2）性能分析与对比 （3）举出具体实例，结合matlab分析 二、原理 在改善二阶系统性能的方法中，比例-微分控制和测速反馈控制是两种常用的方法。（1）比例-微分控制： 比例-微分控制是一种早期控制，可在出现位置误差前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。 图1 比例微分控制系统 （2）测速反馈控制： 测速反馈控制是通过将输出的速度信号反馈到系统输入端，并与误差信号比较，其效果与比例微分-控制相似，可以增大系统阻尼，改善系统性能。 图2测速反馈控制系统 (3)经典二阶控制系统
图3经典二阶控制系统 三、实例分析 1、标准传递函数 )2()(G 2n n s s s ζωω+= 22)2()(n n n s s s ωζωω++=Φ 00.2n =ω 15.0=ζ MATLAB 代码： num=[4]; den=[1,0.6,4]; G=tf(num,den); t=0:0.1:10; step(G,t); 图4标准传递函数仿真 2、比例微分控制系统与经典二阶系统比较 22 )2()1()(n n d n d s s s T s ωωζω+++=Φ 2n d d T ωζζ+= 设置d T =0.15 d ξ=0.30 00.2=n ω ξ=0.15 MATLAB 代码：
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
1.1 世界航天技术发展的概况 航天技术发展是当今世界上最引人注目的事业之一，它推动着人类科学技术的进步，使人类活动的领域由大气层内扩展到宇宙空间。航天技术是现代科学技术的结晶，是基础科学和技术科学的集成，力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电子技术、自动控制、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、喷气推进、制造工艺学等学科，以及这些科学技术在航天应用中相互交叉、渗透而产生的大量新学科，都对航天技术的发展起了重要作用。所以，航天技术是一个国家科学技术水平的重要标志。 航天技术是一门综合性的工程技术，主要包括：制导与控制技术，热控制技术，喷气推进技术，能源技术，空间通信技术，遥测遥控技术，生命保障技术，航天环境工程技术，火箭及航天器的设计、制造和试验技术，航天器的发射、返回和在轨技术等。由多种技术融于一体的航天系统是现代高技术的复杂大系统，不仅规模庞大，技术高新、尖端，而且人力、物力耗费巨大，工程周期长。时至今日，航天技术已被广泛应用到政治、军事、经济和科学探测等领域，已成为一个国家综合国力的象征。 .1.2 近代航天技术的发展 19世纪末20世纪初，火箭才又重新蓬勃地发展起来。近代的火箭技术和航天飞行的发展，涌现出许多勇于探索的航天先驱者，其中代表人物K．3．齐奥尔科夫斯基，R．戈达德(Robert Goddard)，H．奥伯特(Hermann Oberth)。 航天技术从20世纪50年代末期的研究试验阶段到70年代中期，发展到了广泛实际应用阶段。其中60年代以来，为科学研究、国民经济和军事服务的各种科学卫星与应用卫星得到了很大发展。至70年代，军、民用卫星已全面进入应用阶段。一方面向侦察、通信、导航、预警、气象、测地、海洋、天文观测和地球资源等专门化的方向发展，同时另一方面，各类卫星亦向多用途、长寿命、高可靠性和低成本的方向发展。这两种趋势相互补充，取得了显著的效益。80年代中后期，基于模块化和集成化设计思想的新型微、小卫星崛起，成为航天技术发展中的一个新动向。这类卫星重量轻、成本低、研制周期短、见效快，已逐渐成为今后应用卫星的一支生力军。
2017年上学期《计算机控制技术》复习大作业 ===================================================== 复习内容一：本学期每章节布置做过的习题 复习内容二：如下整理的各题型 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（）。 A．比较小B．比较大 C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（）。 A．步进电机可以直接接受数字量
航天器热控原理与材料 姓名：张静 学号：12S109065 指导教师：李春东 日期：2012.10.12
航天器热控材料 1 前言 航天器热控制又称温度控制, 是随着航天技术发展起来的一门综合多学科的新技术, 是任何航天器必不可少的技术保障系统之一。它涉及材料学、热学、计算数学、化学、光学、流体力学、电子学、计算机科学以及试验测量技术等诸多学科领域。它的任务是通过合理组织航天器内部和外部的热交换过程, 使航天器各部位的温度处于任务所要求的范围内, 为航天器的仪器设备正常工作, 提供良好的温度环境。 航天器热控制技术种类很多，使用的场合也各不相同，但从总体上看，一般可分成被动热控制技术和主动热控制技术两类。被动热控制技术是一种开环控制，在控制过程中被控对象的温度无反馈作用，一旦状态确定后，基本上没有调节的余地，通常选择具有一定热物理性能的材料，并通过航天器的布局，合理安排与空间环境及内部仪器设备之间的热交换，使航天器各部分处于要求的温度范围内。被动热控制部分除了布局上的合理安排之外．主要通过包括热控涂层、多层隔热组件等各种不同热控材料的使用，最大限度地减少航天器和周围宇宙空间不可调节的热交换，以控制和调节外部恶劣的热环境及其变化对航天器的影响，这样可以减少航天器内部的温度波动，以满足大部分仪器设备的温度范围要求。被动热控制技术是航天器热控的主要手段之一，而各种热控材料是重要的实现途径，在各类航天器上得到广泛的应用。 2 典型热控材料 随着空间技术的不断发展, 我国已经研制成功多种热控材料。日前, 应用最多最广的有涂层、多层隔热材料、热管、电加热器、导热填料、控温仪和测、控温元件, 在某些情况下也使用过百叶窗、相变材料、热扩散板和环路热管。在载人飞船上还使用厂泵驱动单相流体回路、风扇等装置。这些热控材料, 确保我国航天器热控任务顺利实现。 2.1 热控涂层 在空间真空环境下，物体的表面温度在很大程度上取决于其表面的太阳吸收比和红外发射率的比值αs/ε。因而，航天器及仪器设备的不同表面温度可以通过选取不同αs/ε的热控涂层来进行调节。热控涂层按其组成特点可分为金属基材型涂层、电化学涂层、涂料型涂层、薄膜型涂层、二次表面镜型涂层、织物涂层等。 金属基材型涂层直接在金属基材的表面进行一定的处理就可以形成，如经抛光、喷砂等工艺处理后的表面。电化学涂层一般采用阳极氧化、电解着色和电镀
(单选题) 1: （）用作不频繁地手动接通、断开电路和隔离电源。 A: 负荷开关 B: 开关板用刀开关 C: 带熔断器式刀开关 D: 隔离开关 正确答案: (单选题) 2: 组合开关的绝缘方轴每次作（）正或反方向的转动，带动静触头。A: 30° B: 45° C: 60° D: 90° 正确答案: (单选题) 3: 瓷插式熔断器一般用于交流50Hz，额定电压（）以下。 A: 110V B: 220V C: 380V D: 500V 正确答案: (单选题) 4: 电流继电器（）于电路中。 A: 并联 B: 串联 C: 混联 D: 级联 正确答案: (单选题) 5: 中、小型PLC的存储容量在（）以下。 A: 1 B: 2 C: 4 D: 8 正确答案: (单选题) 6: 电磁吸力与磁通的平方成（）。 A: 正相关 B: 正比 C: 反相关 D: 反比 正确答案: (单选题) 7: PLC的每一个继电器都对应着内部的一个（）。 A: 存储器位 B: 寄存器位 C: 接触器位 D: 感应器位 正确答案: (单选题) 8: 直接起动的起动电流是额定电流的（）倍。 A: 1-3 B: 2-4 C: 3-5 D: 5-7 正确答案: (单选题) 9: 熔断器可以控制（）kW以下电动机。 A: 2 B: 3 C: 4
D: 5 正确答案: (单选题) 10: （）用作不频繁带负荷操作和短路保护用。 A: 开启式负荷开关 B: 开关板用刀开关 C: 带熔断器式刀开关 D: 隔离开关 正确答案: (单选题) 11: （）是将额定电压直接加在定子绕组上进行电动机起动。A: 直接起动 B: 降压起动 C: 电流起动 D: 电阻起动 正确答案: (单选题) 12: PLC梯形图左右的两根线叫（）。 A: 接线 B: 地线 C: 母线 D: 引线 正确答案: (单选题) 13: 使用PLC编程语言，只需要（）个过程。 A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 正确答案: (单选题) 14: 一般以扫描（）字所用的时间来衡量扫描速度。 A: 1k B: 2k C: 4k D: 8k 正确答案: (单选题) 15: 当前使用的PLC大多数是（）。 A: 4位机 B: 8位机 C: 16位机 D: 32位机 正确答案: (多选题) 1: CPM/A系列PLC主机按电源类型分（）。 A: 直流 B: 交流 C: 正压 D: 负压 正确答案: (多选题) 2: 扫描技术的工作过程分为（）。 A: 输入采样 B: 用户程序执行 C: 输出刷新 D: 输出采样 正确答案: (多选题) 3: 电器按执行机能可分为（）。 A: 高压电器