本文是课程《制导与控制基础》笔记的第一部分。该篇将聚焦于敏感器与执行机构这两大核心组件，主要包含各类敏感器感知飞行参数和环境信息的原理，以及执行机构如何驱动飞行器实现精确控制。
第二章 常用敏感器和执行机构
- 敏感器用来测量飞行器运动参数、环境参数和目标特性参数，反映这些参数随时间的 变化量或变化趋势，产生信号供给控制系统，根据制导与控制指令使飞行器按所要求的姿态、速度、轨道或轨迹飞行，完成既定任务。
- 执行机构是对飞行器产生控制力和控制力矩的装置，是飞行器制导与控制系统的重要组成部分。
敏感器分类
- 运动参数的敏感器
- 环境参数的敏感器：风速风向、气压、温度、湿度、冲击、振动、辐射强度、磁场强度……
- 目标探测和跟踪敏感器
敏感器性能指标
主条目：传感器技术及应用
卫星与导弹共用敏感器
陀螺仪
陀螺仪的三大特性↓
- 定轴性（inertia or rigidity）
- 进动性（precession）
- 陀螺力距→给一个高速旋转的刚体一个力矩，会有一个反作用力矩
- ……对应牛顿三大定律
机械陀螺仪
双自由度陀螺仪
- 利用了性
- 类型：垂直陀螺仪和方位陀螺仪
单自由度陀螺仪
- 利用了性
- 类型：速度陀螺仪和积分陀螺仪
- 激光陀螺仪
- 光纤陀螺仪
- MEMS陀螺仪
- 静电陀螺仪
- 原子陀螺仪
加速度计
原理
- 通过位移测量
- 不能测量力
- 测量的不是→加速度
类型
- 摆式加速度计
- 非摆式加速度计
卫星敏感器
红外地球敏感器
- 测量→卫星相对于地球的方位
分类↓
- 圆锥扫描式↓
- 摆动扫描式
- 热辐射平衡式
- 优点：扫描视场大，响应时间快，适合大范围姿态测量和姿态机动捕获
- 缺点→存在运动扫描装置，寿命受到限制
太阳敏感器
- 运用普遍
优点
- 利用太阳光，把太阳看作
- 太阳光照度很强，因此→敏感器结构简单，功率很小
- 很大，分辨率高
- 测量卫星相对于的方位
- 分类→模拟式、数字式、太阳指示式
- 编码→使用格雷码
星敏感器
- 利用测量卫星相对于的方位
- 用的和 SLAM 一个原理
- 缺点：结构复杂，功耗和质量大，价格昂贵↓
导弹敏感器
大气参数敏感器
气压高度表
- 测量→压力
气压高度表
- 标准气压公式
- 空速表
攻角/侧滑角传感器
- 两角测量原理完全一致，只是安装位置不同
- 分类→风标式和差动式
- 目标探测跟踪敏感器——导引头
卫星执行机构
喷气推力器
- 可产生→力和力矩
- 分类→冷气、热气和电推力器
- 优点→适用范围广，控制力和力矩大
- 缺点→消耗工质，使用时间短，控制不精确
- 以推力器为执行机构的三轴稳定姿态控制是一种主动式零动量姿态控制系统
飞轮
- 动量矩守恒：指包含飞轮的航天器本身
- 根据动量矩守恒原理，改变航天器上高速旋转的刚体的动量矩，产生与其动量矩变化率成正比的控制力矩，作用于航天器使其姿态变化，此过程称为
- 实现这种动量交换的装置称为飞轮或飞轮执行机构
- 飞轮执行机构只能用于航天器的姿态控制
分类↓
- 零动量飞轮
- 偏置动量飞轮
优点↓
- 只消耗电能，寿命长
- 提供连续、精确的控制力矩
- 缺点→需要卸载
控制力矩陀螺
- 大型复杂航天器姿态控制
- 分类→单框架 双框架
- 缺点→复杂昂贵
导弹执行机构
空气舵控制装置
- 空气和舵面的相互作用
- 组成：舵系统（机械结构）、操纵机构和舵面
- 舵面布局：包括 ＋ 字形、× 字形和 － 字形三种基本形式
推力矢量控制（Thrust Vector Control）装置
- 基本原理：通过产生改变飞行方向所需力和力矩
实现方法
- 摆动发动机
- 摆动喷管
- 二次喷射
- 喷流偏转
- 缺点：结构复杂，或致使推力损失明显
直接力控制装置
- 不改变，直接产生控制力
- 优点→时间常数大大减小
- 用在大气层外的弹道导弹，或拦截高速、大机动目标的防空或空空导弹
- 开关→继电器
操纵方式
- 质心配置方式
- 偏离质心配置方式
前后配置方式
- 同向工作：实现→力操纵
- 反向工作：实现→力矩操纵
写于 RemNote。
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