2025年大学大四（航空航天工程）航天器姿态控制综合测试试题及答案

2025年大学大四（航空航天工程）航天器姿态控制综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填在题后的括号内。1.航天器姿态控制系统中，反馈控制的核心作用是（）A.实时获取姿态信息B.对姿态偏差进行纠正C.设定姿态目标值D.增强系统稳定性2.以下哪种传感器常用于测量航天器的角速度（）A.加速度计B.陀螺仪C.磁强计D.太阳敏感器3.姿态控制力矩的产生方式不包括（）A.喷气控制B.飞轮控制C.重力梯度稳定D.轨道机动4.在航天器姿态动力学方程中，描述刚体转动惯量特性的参数是（）A.质量B.质心位置C.转动惯量张量D.角速度5.对于三轴稳定航天器，姿态控制的主要目标是保持（）A.一个轴稳定B.两个轴稳定C.三个轴稳定D.任意轴稳定6.航天器姿态控制系统的设计中，考虑干扰抑制主要是为了应对（）A.内部设备故障B.外部环境干扰C.姿态测量误差D.控制算法缺陷第II卷（非选择题，共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5个空，每空3分。请将答案填在题中横线上。1.航天器姿态控制的基本任务是使航天器保持或改变其______。2.姿态敏感器按测量方式可分为______敏感器和______敏感器。3.喷气式姿态控制通过控制______来产生控制力矩。4.姿态控制系统的性能指标包括稳定性、______和______。5.航天器姿态运动的描述方法有______、______和欧拉角法。三、简答题（共20分）答题要求：简要回答问题，内容准确、条理清晰。1.简述航天器姿态控制的重要性。（10分）2.说明姿态敏感器的作用及常见类型。（10分）四、分析题（共15分）材料：某航天器采用喷气式姿态控制方式，在执行任务过程中出现姿态偏差。已知该航天器的喷气控制发动机分布在不同位置，通过控制各发动机的喷气流量来产生控制力矩。问题：分析可能导致姿态偏差的原因，并提出相应的解决措施。（15分）五、设计题（共20分）材料：设计一个简单的航天器姿态控制系统，要求具备姿态测量、控制算法和执行机构。问题：请阐述该姿态控制系统的整体设计思路，包括各部分的功能及相互关系。（20分）答案：一、选择题1.B2.B3.D4.C5.C6.B二、填空题1.姿态2.惯性光学3.喷气方向和流量4.响应特性精度5.矢量表示法四元数法三、简答题1.航天器姿态控制至关重要。它确保航天器按任务要求保持正确姿态，如通信卫星需对准地球特定区域以保障通信；天文观测卫星要精确指向观测目标。能提高航天器的工作效率和可靠性，避免姿态失控带来的设备损坏等问题，保障任务顺利完成。2.姿态敏感器用于测量航天器姿态参数。作用是为姿态控制系统提供反馈信息，以便调整姿态。常见类型有陀螺仪测量角速度，加速度计感受加速度从而确定姿态，磁强计利用磁场测量姿态，太阳敏感器通过感知太阳方向确定姿态等。四、分析题可能原因：喷气发动机故障，如某个发动机无法正常工作或喷气流量不稳定；姿态测量系统误差，导致反馈信息不准确；控制算法不合理，不能有效处理姿态偏差。解决措施：定期检测喷气发动机，确保其正常运行；校准姿态测量系统，提高测量精度；优化控制算法，增强适应性和准确性。五、设计题整体设计思路：姿态测量部分利用陀螺仪、加速度计等敏感器实时获取航天器姿态信息。控制算法根据测量信息计算姿态偏差，并输出控制指令。执行机构如喷气发动机根据控制指