太空飛行器三軸姿態控制是使太空飛行器相互垂直的三個軸（本體軸）在空間相對於某個參考系具有預期方向的一種姿態控制技術。三軸姿態控制系統是實現三軸姿態控制的一種裝置，它包括姿態敏感器、姿態控制器和姿態控制執行機構。
基本介紹
- 中文名：太空飛行器三軸姿態控制
- 外文名：Three-axis attitude control of spacecraft
- 包括：姿態敏感器、姿態控制器
- 套用：太空飛行器
定義,參考書目,
定義
使太空飛行器相互垂直的三個軸（本體軸）在空間相對於某個參考系具有預期方向的一種姿態控制技術。通常採用主動姿態控制方法(見太空飛行器姿態控制)。三軸姿態控制適用於在各種軌道上運行的、具有各種指向要求的、載人的或不載人的太空飛行器，也用於太空飛行器的返回、交會和對接以及變軌等過程。對地觀測衛星要求它的三個軸相對於地球穩定。 三軸姿態控制系統是實現三軸姿態控制的一種裝置，它包括姿態敏感器（見太空飛行器姿態敏感器）、姿態控制器和姿態控制執行機構（見太空飛行器姿態控制執行機構）。依控制力矩產生的方法可分為噴氣三軸姿態控制系統和以飛輪為主的三軸姿態控制系統兩類。
噴氣三軸姿態控制系統至少要用 6個噴管。不需要其他輔助控制手段，適用於中、低軌道的短壽命太空飛行器。在系統設計時常用的性能指標是在滿足給定控制精度條件下使過渡過程時間最短和燃料消耗最少。採用這類控制系統的太空飛行器有美國的“水星”號飛船、“雙子星座”號飛船、“阿波羅”號飛船和太空梭以及中國的返回型遙感衛星等。
以飛輪為主的三軸姿態控制系統由於要對飛輪卸飽和，因此通常以噴氣力矩、磁力矩或重力梯度力矩為輔助手段。這類系統適用於中、高軌道的指向精度較高的長壽命太空飛行器。以飛輪為主的姿態控制分為偏置動量控制系統和零動量控制系統。前者是在一個軸（如對地定向衛星的俯仰軸）上具有恆值平均角動量(稱偏置動量)的飛輪控制系統。這種系統可以不用偏航敏感器。後者是平均角動量等於零的飛輪控制系統。通常採用分別沿太空飛行器本體軸安裝的三個反作用輪。為了提高系統的可靠性，有時再增加一個斜裝反作用輪作為備份。零動量控制系統必須採用偏航敏感器。另一種以飛輪為主的三軸姿態控制系統是採用控制力矩陀螺的系統，但系統較複雜。在設計以飛輪為主的三軸姿態控制系統時，常以姿態誤差最小和能量消耗最少為性能指標。美國的“陸地衛星”、“天空實驗室”、荷蘭的天文衛星和“國際通信衛星”Ⅴ號（見“國際通信衛星”）是採用這類三軸姿態控制的典型例子。
噴氣三軸姿態控制系統至少要用 6個噴管。不需要其他輔助控制手段，適用於中、低軌道的短壽命太空飛行器。在系統設計時常用的性能指標是在滿足給定控制精度條件下使過渡過程時間最短和燃料消耗最少。採用這類控制系統的太空飛行器有美國的“水星”號飛船、“雙子星座”號飛船、“阿波羅”號飛船和太空梭以及中國的返回型遙感衛星等。
以飛輪為主的三軸姿態控制系統由於要對飛輪卸飽和，因此通常以噴氣力矩、磁力矩或重力梯度力矩為輔助手段。這類系統適用於中、高軌道的指向精度較高的長壽命太空飛行器。以飛輪為主的姿態控制分為偏置動量控制系統和零動量控制系統。前者是在一個軸（如對地定向衛星的俯仰軸）上具有恆值平均角動量(稱偏置動量)的飛輪控制系統。這種系統可以不用偏航敏感器。後者是平均角動量等於零的飛輪控制系統。通常採用分別沿太空飛行器本體軸安裝的三個反作用輪。為了提高系統的可靠性，有時再增加一個斜裝反作用輪作為備份。零動量控制系統必須採用偏航敏感器。另一種以飛輪為主的三軸姿態控制系統是採用控制力矩陀螺的系統，但系統較複雜。在設計以飛輪為主的三軸姿態控制系統時，常以姿態誤差最小和能量消耗最少為性能指標。美國的“陸地衛星”、“天空實驗室”、荷蘭的天文衛星和“國際通信衛星”Ⅴ號（見“國際通信衛星”）是採用這類三軸姿態控制的典型例子。
參考書目
卡普蘭著,凌福根譯:《空間飛行器動力學和控制》，科學出版社，北京，1980。(M. H. Kaplan，Modern Spacecraft Dynamics and Control,John Wiley & Sons,New York,1976.)
J.R.Wertz, ed.,Spacecraft Attitude Determination and Control,D. Reidel Publ.Co.,Dordrecht,Boston,London, 1978.
J.R.Wertz, ed.,Spacecraft Attitude Determination and Control,D. Reidel Publ.Co.,Dordrecht,Boston,London, 1978.
