航天器姿态控制系统仿真工程师岗位招聘考试试卷及答案

航天器姿态控制系统仿真工程师岗位招聘考试试卷及答案一、填空题（每题1分，共10分）1.航天器常用的惯性坐标系是______坐标系2.利用角动量守恒实现姿态控制的执行机构是______3.无姿态奇异问题的姿态描述参数是______4.直接测量姿态角速度的敏感器是______5.姿态控制中消除稳态误差的控制环节是______6.常用于航天器轨道姿态仿真的工具是______7.地球静止轨道航天器的轨道倾角为______度8.三轴稳定航天器依赖的核心执行机构是______9.蒙特卡洛仿真主要分析姿态控制的______10.太阳敏感器的工作原理基于______测量二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列不属于姿态敏感器的是（）A.星敏感器B.陀螺C.太阳敏感器D.推力器2.四元数描述姿态的缺点是（）A.无奇异B.参数不直观C.计算量小D.范围广3.轨道保持依赖的执行机构是（）A.动量轮B.磁力矩器C.推力器D.反作用轮4.专注于航天器轨道姿态仿真的工具是（）A.STKB.ANSYSC.FLUENTD.ABAQUS5.低轨道航天器轨道高度通常在（）km以下A.2000B.1000C.500D.3006.比例控制的核心作用是（）A.消除稳态误差B.加快响应速度C.抑制噪声D.稳定系统7.属于姿态稳定控制的是（）A.轨道机动B.姿态捕获C.姿态保持D.再入控制8.姿态仿真动力学建模的核心是（）A.传感器模型B.刚体动力学方程C.执行机构模型D.干扰模型9.磁力矩器工作原理是（）相互作用A.磁场与电流B.磁场与磁场C.电流与电流D.电场与磁场10.不属于姿态仿真验证内容的是（）A.控制精度B.响应时间C.推力大小D.抗干扰性三、多项选择题（每题2分，共20分）1.姿态控制的主要任务包括（）A.姿态捕获B.姿态保持C.姿态机动D.轨道转移2.常用姿态敏感器有（）A.星敏感器B.太阳敏感器C.地球敏感器D.陀螺3.姿态执行机构包括（）A.动量轮B.反作用轮C.磁力矩器D.推力器4.四元数的基本性质是（）A.归一化B.无奇异C.四个参数D.满足归一化方程5.姿态环境干扰力矩包括（）A.重力梯度B.太阳辐射C.地磁D.气动力6.三轴稳定航天器的特点是（）A.精度高B.适合高精度任务C.依赖执行机构D.结构简单7.控制律设计基本要求是（）A.稳定性B.精度C.响应速度D.抗干扰性8.常用仿真工具组合是（）A.Simulink+STKB.ADAMS+SimulinkC.ANSYS+FLUENTD.STK+MATLAB9.姿态捕获方法包括（）A.粗捕获B.精捕获C.自旋捕获D.三轴捕获10.角速度测量敏感器是（）A.陀螺B.光纤陀螺C.激光陀螺D.星敏感器四、判断题（每题2分，共20分）1.动量轮利用角动量守恒实现姿态控制（）2.四元数描述姿态存在奇异问题（）3.太阳敏感器仅能测太阳方向，不能测姿态（）4.地球静止轨道周期为24小时（）5.姿态仿真传感器模型无需考虑噪声（）6.磁力矩器可在任意轨道有效工作（）7.PID控制适用于姿态稳定（）8.姿态仿真动力学仅考虑刚体运动（）9.星敏感器精度比太阳敏感器高（）10.姿态机动需快速改变姿态（）五、简答题（每题5分，共20分）1.简述动量轮与反作用轮的区别？2.姿态仿真中环境干扰力矩包括哪些？3.四元数与欧拉角描述姿态的优缺点？4.姿态控制律设计的基本要求？六、讨论题（每题5分，共10分）1.如何在姿态仿真中准确模拟传感器噪声？其影响是什么？2.三轴稳定与自旋稳定航天器的姿态仿真差异？---答案部分一、填空题答案1.J20002.动量轮3.四元数4.陀螺5.积分环节6.STK（或MatlabSimulink）7.08.动量轮/反作用轮9.不确定性（误差传播）10.太阳方向二、单项选择题答案1.D2.B3.C4.A5.A6.B7.C8.B9.A10.C三、多项选择题答案1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABC7.ABCD8.ABD9.ABCD10.ABC四、判断题答案1.√2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.√五、简答题答案1.动量轮与反作用轮区别：动量轮角动量储备大，侧重长期姿态稳定（抵消干扰）；反作用轮角动量小，侧重姿态机动（快速变姿）。动量轮无需频繁卸载，反作用轮机动后需卸载角动量。两者均用角动量守恒，但应用场景不同。2.环境干扰力矩：①重力梯度力矩（重力差异）；②太阳辐射力矩（光子撞击）；③地磁力矩（磁偶极子与地磁场）；④气动力矩（低轨大气摩擦）。仿真需建模以验证抗干扰性。3.四元数与欧拉角优缺点：欧拉角直观但有奇异（90°俯仰时滚转/偏航耦合）；四元数无奇异、计算量小，但参数不直观。三轴稳定用四元数，欧拉角用于直观显示。4.控制律设计要求：①稳定性（闭环渐近稳定）；②精度（满足任务指向）；③响应速度（规定时间完成捕获/机动）；④抗干扰性（抵抗噪声/干扰）；⑤考虑执行机构饱和、能量约束。六、讨论题答案1.传感器噪声模拟及影响：基于敏感器datasheet建模，用高斯/有色噪声（如陀螺随机漂移、星敏测量误差）。噪声导致姿态测量误差，降低控制精度，甚至引发不稳定。仿真需设置不