航天器姿态动力学部分

航天器姿态动力学部分

第一章

1. 动量矩是怎样定义的？写出其在本体坐标系的分量的表达式(两种)。 2. 写出惯量张量的一般计算表达式。对于主轴系惯量张量的表达式是怎样的? 3. 刚体动能的定义式、一般计算式和主轴系中的计算式是怎样的？

4. 绕原点转动运动的基本定理及其表达式是什么？欧拉动力学方程在本体系的一般表达式

怎样？，在主轴系中的表达式又怎样？ 5. 欧拉角（进动角，章动角，自转角）是哪两个坐标点的夹角关系？是按怎样的顺序旋转

得到的？表示的几何意义是什么？ 6. 写出关于按313顺序定义的欧拉角的欧拉运动学方程。

7. 常质量航天动力学方程是根据什么原理建立的？在哪个坐标系上列写标量方程？写出其

具体方程。用什么方法求解该动力方程组？＊ 8. 什么是定向性？ 9. 什么是稳定性？

10. 根据什么原理来说明定向性，写出该定向性的数学表达式。 11. 什么情况下有定向性？说明典型的定向性情况。 12. 对自旋卫星定向性和稳定性的关系是什么？ 13. 写出自旋卫星稳定性的分析过程。 14. 自旋稳定有什么优缺点？ 15. 内能耗散系统用什么模型？ 16. 说明内能耗散对系统稳定性的影响。

17. 双自旋稳定方式是怎样提出来的？其根据是什么？ 18. 写出双自旋卫星稳定性分析的过程。 19. 双自旋稳定系统的优缺点是什么？ 第二章

20. 环境力矩有哪些？这些力矩有什么特点？有什么作用？ 21. 什么是引力梯度力矩？并通过实例来解释。

22. 刚体的引力梯度矩是怎样定义的？写出其计算表达式。说明其性质。

23. 引力梯度力矩作用下，欧拉角如何定义？引力梯度力矩如何计算？欧拉运动学方程和动

力学方程如何建立？ 24. 如何推导姿态动力学方程的线性化方程？从线性化方程可以看出姿态运动有什么特

点？ 25. 怎样进行引力梯度稳定系统的稳定性分析？ 26. 详细解释ky-kr相平面的物理定义。

27. 如何在ky-kr相平面上表示引力梯度系统的稳定性条件（稳定域）？

28. 引力梯度系统有什么特点？ 第三章

29. 说明小推力器系统控制姿态的原理。

30. 小推力器有哪些类型？各有什么特点？各自用在什么场合？ 31. 说明小推力器系统的特点和应用。

32. 姿态控制对推力器的安装有什么要求？控制三轴姿态至少需要多少推力器？

33. 推力器力矩作用下，星体的运动基本规律是什么？写出矢量式和标量式（欧拉方程）。 34. 推力器系统中姿态角（欧拉角）如何定义？写出欧拉运动学方程的矢量式和标量式。 35. 对于推力器系统，姿态控制问题的一般提法是怎样的？ 36. 什么是控制律？有什么特点？

37. 详细说明小推力器系统适用的两类姿态控制问题。 38. 小推力器系统分析采用的模型量是怎么来的？有什么特点？ 39. 小推力器稳定系统控制问题的提法是什么？

40. 小推力器为什么不能采用反馈控制？应采用什么控制律？ 41. 分析仅考虑姿态角反馈的小推力系统控制律的特点和执行过程。 42. 小推力器系统的开关控制律用什么方法设计？方法有什么特点？ 43. 解释相平面的定义和物理意义。

44. 举典型例子说明开关控制律在相平面上的表示方法和特点。 45. 分析在控制作用下相平面上各分区相点轨迹运动的规律。

46. 以垂直于横轴的开关线为边界的开关控制律作用下，相点轨迹有什么特性？为什么？说

明系统的控制特性。 47. 采用开关控制律，应采用何法改进改善系统控制特性？并解释其中的原理，改进后相点

轨道有何特性？ 48. 采用改进后的开关控制律，相点轨迹将趋向于原点，是否会无限地趋近？为什么？最终

会达到什么状态？ 49. 什么是极限环？它是如何形成的？代表系统的什么特性？具有什么特点？ 50. 极限环参数有哪些？是如何定义和确定的？ 51. 什么是死区？如何确定？

52. 极限环大小与控制系统特点有什么关系？选择时需要考虑哪些问题？ 第四章

53. 说明飞轮系统的工作原理。 54. 飞轮系统的特点是什么？ 55. 飞轮系统的类型有哪几种？ 56. 反作用飞轮的特点是什么？

57. 说明反作用飞轮系统动力学方程的建立方法。 58. 说明反作用飞轮系统运动学方程的建立方法。

59. 反作用飞轮系统俯仰通道的控制律及各类干扰的作用效果是什么？ 60. 说明反作用飞轮转速的确定方法。

61. 说明飞轮卸载的原理。写出卸载量的计算方法。 62. 说明滚动－偏航通道控制的特点和方法。 63. 偏置动量矩轮的特点是什么？

. 说明偏置动量轮系统稳定性分析方法及稳定特性。 65. 说明偏置动量轮系统辅助系统的作用原理。 66. 说明控制力矩陀螺的特点和控制原理。 67. 说明单自由度控制力矩陀螺的工作原理。 68. 说明双控制力矩陀螺结构的工作原理。 69. 说明双陀螺结构控制律的设计方法。 第五章

70. 地磁场的特点、描述方法是什么？

71. 说明地磁力矩的计算方法，载流线圈地磁力矩的计算方法。 72. 说明地磁力矩器控制系统原理，并画系统图。 73. 说明地磁力矩器电流的计算方法。 74. 主动控制系统有哪些？各有什么特点？ 75. 星体主要干扰力矩有哪些？

76. 干扰力矩的影响规律是什么？分析时应注意什么问题？

77. 说明干扰力矩影响与分析时分别针对星体对惯性定向和对地定向的分析的一般方法。 78. 漏气力矩的干扰特性是什么？ 79. 引力梯度矩的干扰特性是什么？ 80. 气动力矩的干扰特性是什么？

81. 几种干扰力矩特性的共有特性是什么？

82. 偏置动量轮/推力器系统中各控制分系统的作用是什么？

83. 说明V型结构偏置动量轮系统的运动方程建立方法、控制特性分析方法。控制特性与单

偏置轮系统控制特性有何不同？ 第六章

84. 叙述主动姿态控制系统两种回路的工作过程，并画出回路框图。 85. 姿态敏感器的功能是什么？ 86. 姿态敏感器的分类有哪些？

87. 地平敏感器的基准、测量量分类、及各自特点是什么？ 88. 说明自旋卫星地平仪的测量原理(写出过程)。

. 说明三轴稳定卫星地平仪垂直安装的测量原理(写出过程)。 90. 说明三轴稳定卫星地平仪共面安装的测量原理(写出过程)。 91. 太阳敏感器的基准、测量量、分类及各自的特点是什么？

92. 说明太阳出现敏感器的工作原理。 93. 说明自旋卫星太阳出现敏感器测量原理。 94. 说明模拟式太阳敏感器的工作原理。

95. 说明数字式太阳敏感器的工作原理。其与模拟式的主要区别是什么？ 96. 星敏感器的基准、测量量、分类和特点是什么？ 97. 说明星敏感器的组成与工作原理。 98. 磁强计的测量量和特点是什么？ 99. 说明磁强计测量姿态的原理。 100. 什么是姿态确定？其方法有哪些？ 101. 姿态确定的基本参坐标系是什么？ 102. 进行几何法姿态确定的预备知识有哪些？ 103. 说明单轴姿态的确定方法、求出真解的方法。 104. 说明三轴姿态确定方法中的矢量分析法。 105. 说明三轴姿态确定方法中是球面几何法。