本文是課程《制導與控制基礎》筆記的第一部分。該篇將聚焦于敏感器與執行機構這兩大核心元件，主要包含各類敏感器感知飛行引數和環境資訊的原理，以及執行機構如何驅動飛行器實現精確控制。
第二章 常用敏感器和執行機構
- 敏感器用來測量飛行器運動引數、環境引數和目標特性引數，反映這些引數隨時間的 變化量或變化趨勢，產生訊號供給控制系統，根據制導與控制指令使飛行器按所要求的姿態、速度、軌道或軌跡飛行，完成既定任務。
- 執行機構是對飛行器產生控制力和控制力矩的裝置，是飛行器制導與控制系統的重要組成部分。
敏感器分類
- 運動引數的敏感器
- 環境引數的敏感器：風速風向、氣壓、溫度、溼度、衝擊、振動、輻射強度、磁場強度……
- 目標探測和跟蹤敏感器
敏感器效能指標
主條目：感測器技術及應用
衛星與導彈共用敏感器
陀螺儀
陀螺儀的三大特性↓
- 定軸性（inertia or rigidity）
- 進動性（precession）
- 陀螺力距→給一個高速旋轉的剛體一個力矩，會有一個反作用力矩
- ……對應牛頓三大定律
機械陀螺儀
雙自由度陀螺儀
- 利用了性
- 型別：垂直陀螺儀和方位陀螺儀
單自由度陀螺儀
- 利用了性
- 型別：速度陀螺儀和積分陀螺儀
- 鐳射陀螺儀
- 光纖陀螺儀
- MEMS陀螺儀
- 靜電陀螺儀
- 原子陀螺儀
加速度計
原理
- 透過位移測量
- 不能測量力
- 測量的不是→加速度
型別
- 擺式加速度計
- 非擺式加速度計
衛星敏感器
紅外地球敏感器
- 測量→衛星相對於地球的方位
分類↓
- 圓錐掃描式↓
- 擺動掃描式
- 熱輻射平衡式
- 優點：掃描視場大，響應時間快，適合大範圍姿態測量和姿態機動捕獲
- 缺點→存在運動掃描裝置，壽命受到限制
太陽敏感器
- 運用普遍
優點
- 利用太陽光，把太陽看作
- 太陽光照度很強，因此→敏感器結構簡單，功率很小
- 很大，解析度高
- 測量衛星相對於的方位
- 分類→模擬式、數字式、太陽指示式
- 編碼→使用格雷碼
星敏感器
- 利用測量衛星相對於的方位
- 用的和 SLAM 一個原理
- 缺點：結構複雜，功耗和質量大，價格昂貴↓
導彈敏感器
大氣引數敏感器
氣壓高度表
- 測量→壓力
氣壓高度表
- 標準氣壓公式
- 空速表
攻角/側滑角感測器
- 兩角測量原理完全一致，只是安裝位置不同
- 分類→風標式和差動式
- 目標探測跟蹤敏感器——導引頭
衛星執行機構
噴氣推力器
- 可產生→力和力矩
- 分類→冷氣、熱氣和電推力器
- 優點→適用範圍廣，控制力和力矩大
- 缺點→消耗工質，使用時間短，控制不精確
- 以推力器為執行機構的三軸穩定姿態控制是一種主動式零動量姿態控制系統
飛輪
- 動量矩守恆：指包含飛輪的航天器本身
- 根據動量矩守恆原理，改變航天器上高速旋轉的剛體的動量矩，產生與其動量矩變化率成正比的控制力矩，作用於航天器使其姿態變化，此過程稱為
- 實現這種動量交換的裝置稱為飛輪或飛輪執行機構
- 飛輪執行機構只能用於航天器的姿態控制
分類↓
- 零動量飛輪
- 偏置動量飛輪
優點↓
- 只消耗電能，壽命長
- 提供連續、精確的控制力矩
- 缺點→需要解除安裝
控制力矩陀螺
- 大型複雜航天器姿態控制
- 分類→單框架 雙框架
- 缺點→複雜昂貴
導彈執行機構
空氣舵控制裝置
- 空氣和舵面的相互作用
- 組成：舵系統（機械結構）、操縱機構和舵面
- 舵面佈局：包括 ＋ 字形、× 字形和 － 字形三種基本形式
推力向量控制（Thrust Vector Control）裝置
- 基本原理：透過產生改變飛行方向所需力和力矩
實現方法
- 擺動發動機
- 擺動噴管
- 二次噴射
- 噴流偏轉
- 缺點：結構複雜，或致使推力損失明顯
直接力控制裝置
- 不改變，直接產生控制力
- 優點→時間常數大大減小
- 用在大氣層外的彈道導彈，或攔截高速、大機動目標的防空或空空導彈
- 開關→繼電器
操縱方式
- 質心配置方式
- 偏離質心配置方式
前後配置方式
- 同向工作：實現→力操縱
- 反向工作：實現→力矩操縱
寫於 RemNote。
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