内容简介

本书包括5章：第1章概述，概要介绍飞行器控制系统的基本原理和发展历程；第2章介绍飞行器控制系统常见测量装置；第3章介绍飞行器控制系统常见执行机构；第4章介绍运载火箭飞行控制系统；第5章介绍航天器控制系统。

编辑推荐

本书是由航天工程大学副教授杨露经过多年的教学经验编写而成的，相信对于航空航天控制技术相关专业的学生具有很好的指导作用。

作者简介

杨露，女，河南洛阳人，中科院自动化所控制科学与工程专业博士后，原装备学院兵器发射理论与技术专业博士，现任航天工程大学宇航科学与技术系航天器系统与运用工程教研室主任、副教授，控制科学与工程专业硕士生导师。在航空航天领域从事控制技术、测试诊断与综合健康管理技术研究和教学工作20年，出版专著《信息融合故障诊断技术》，申报专利10余项，软著10余项，主讲“飞行器控制系统”、“故障检测与诊断技术”课程十余年，被评为大学“十佳授课”教员，获首届航天基金（优秀教员）奖，并多次在总部级教学比赛中获奖，荣立三等功2次。2017年为南昌洪都教练机开发故障诊断专家系统出口赞比亚，2021年为主设计研制并成功发射航天工程大学首颗卫星“太空试验1号天健卫星”。

前言

随着航空航天技术的飞速发展，飞机、导弹、火箭、卫星等飞行器已经被人们熟知并越来越贴近人们的生活。飞行器控制系统可以看作是飞行器的“大脑”，具有非常重要的地位和作用。但是由于其关键技术复杂，涉及大量计算，内容枯燥且不易理解，给知识传播造成了一定难度。为此，作者结合十余年教学经验，基于课程教案重新梳理撰写了《飞行器控制系统》一书，致力于让读者快速理解掌握飞行器控制系统的基本原理，系统了解相关关键技术发展脉络，并能够在工程实际中举一反三理解其他控制原理。本书主要具有以下特点：1.用通俗易懂的语言来描述专业的技术和原理，尽量减少公式的使用和推导，代之以原理的叙述，增强易读性。2.坚持用技术发展脉络，牵引技术原理的讲授。某一新技术的出现不是无缘无故的，它与历史发展有必然联系。本书主要沿着“提出问题—分析问题—解决问题”的思路，叙述飞行器控制系统相关技术的发展脉络，在技术发展过程中深入浅出地讲授技术原理。3.飞行器包含的范围比较广，如飞机、导弹、火箭、卫星等，不同的飞行器控制系统既有相似性，也有差异性。本书重点以火箭和卫星为例，致力于从闭环自动控制系统及其“传感器—控制器—执行器”通用组成框架的角度来描述不同飞行器控制系统的相似性，从传感器、执行器的类型以及控制器的计算方法等角度来描述不同飞行器控制系统的差异性。本书包括5章：第1章概述，概要介绍飞行器控制系统的基本原理和发展历程；第2章介绍飞行器控制系统常见测量装置；第3章介绍飞行器控制系统常见执行机构；第4章介绍运载火箭飞行控制系统；第5章介绍航天器控制系统。本书编写分工如下：杨露负责全书的内容设计和第1~5章主体内容撰写，苏海霞参与了第2章、第3章和第5章的编写工作，汪洲和李新洪参与了第1章、第5章的编写工作。在本书编写过程中，得到了航天工程大学，中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、上海航天技术研究院、中国航天电子技术研究院等单位同行专家的热情帮助，在此表示诚挚的感谢。本书可供航空宇航科学与技术、控制科学与工程等学科及相关专业高校学生作为学习用书，也可供从事飞行器总体设计、建模仿真、测试诊断、维修保障等工作的技术人员参考使用。由于编写时间仓促，编者水平有限，书中难免存在差错，敬请读者谅解并提出宝贵建议。 编者2021年3月

目录

第1章概述11.1飞行器11.1.1航空器11.1.2临近空间飞行器31.1.3航天器41.1.4运载器51.2飞行器控制系统61.2.1控制的含义61.2.2飞行器控制的含义71.2.3飞行器控制系统的含义101.3飞行器控制系统的发展历程13思考题19第2章飞行器控制系统常见测量装置202.1陀螺仪基本原理202.1.1定轴性212.1.2进动性232.1.3反作用特性252.2飞行器姿态角速度测量装置262.2.1单自由度陀螺仪262.2.2速率陀螺仪282.2.3积分陀螺仪322.2.4激光陀螺仪352.2.5光纤陀螺仪372.3飞行器姿态角测量装置382.3.1二自由度陀螺仪382.3.2自由陀螺仪412.3.3垂直陀螺仪432.3.4方向陀螺仪462.3.5挠性陀螺仪482.3.6地球敏感器532.3.7太阳敏感器542.3.8星敏感器572.3.9磁强计582.4飞行器加速度测量装置592.4.1加速度计基本原理592.4.2重锤式加速度计612.4.3气浮线性加速度计622.4.4液浮摆式加速度计632.4.5石英挠性加速度计642.4.6气浮陀螺加速度计642.4.7微机械加速度计662.5飞行器惯性测量系统672.5.1陀螺稳定平台概述672.5.2单轴陀螺稳定平台692.5.3三轴陀螺稳定平台702.5.4四轴陀螺稳定平台742.5.5惯性测量组合75思考题77第3章飞行器控制系统常见执行机构783.1推力器783.1.1推力器原理及分类783.1.2液体火箭发动机793.1.3固体火箭发动机803.1.4火箭发动机主要性能参数813.1.5电推力器813.2伺服系统823.2.1可摆动推力器的伺服机构823.2.2固定式推力器的燃气舵843.2.3飞行器体表的空气舵843.3飞轮853.3.1零动量轮853.3.2偏置动量轮863.3.3控制力矩陀螺873.3.4框架动量轮893.4反作用球893.5磁力矩器90思考题91第4章运载火箭飞行控制系统924.1飞行控制系统的组成924.1.1制导系统934.1.2姿态控制系统954.1.3时序系统964.1.4电源配电系统964.2制导系统964.2.1导航计算994.2.2关机方程计算1024.2.3导引方程计算1064.2.4摄动制导方案1084.2.5显式制导方案1094.2.6平台式惯性制导1104.2.7捷联式惯性制导1114.2.8组合制导1144.3姿态控制系统1204.3.1姿态控制系统概述1204.3.2连续式姿态控制系统1214.3.3数字式姿态控制系统1224.3.4校正网络1244.4时序系统1254.4.1时序装置基本组成1254.4.2机械式时序装置1264.4.3机电式时序装置1284.4.4数字式时序装置1294.5电源配电系统1304.5.1一次电源1304.5.2二次电源1314.5.3配电器1314.5.4电缆网132思考题133第5章航天器控制系统1345.1航天器系统组成1345.2卫星控制系统工作模式1355.3卫星的姿态控制1365.3.1被动姿态控制1375.3.2主动姿态控制1385.4卫星的轨道控制1385.4.1非自主导航轨道控制1395.4.2自主导航轨道控制1405.5空间探测器的飞行控制1405.6航天飞机的飞行控制142 思考题145参考文献146