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上海电力学院
课程设计（报告）
题目：航天飞机的俯仰角控制
院系：自动化工程学院
专业：自动化（电站方向）
班级：
姓名：
学号：
时间：
目录一、课程设计背景1
二、实验内容1
三、控制对象建模.2
四、控制对象特性分析3
五、控制策略的确定和实现4
六、实验感想8
七、参考文献9
一、课程设计背景
航天飞机是一种有人驾驶的、主要部分可以重复使用的空间运输工具。它可
以
像火箭那样垂直起非，像载人飞船那样在轨道上运动，像飞机那样滑翔，在地面上
水平着陆。航天飞机除了运载和部署卫星以外，还可以检修、回收卫星，或
进行空
间营救。在军事方面，航天飞机还可以执行载人近地轨道实时侦察、拦截卫星、战
略轰炸等任务。在空间科学技术的应用方面也非常广泛，如发射空间实验室和建立
永久性国际空间站等。
航天飞机控制系统代表了迄今为止最复杂的一种航天器控制系统，它包括运
载火箭、卫星和飞机3种不同的控制，而且要求这三者有机地结合。航天飞机的飞
行包括发射上升、人轨、轨道运行、离轨和再人返回等阶段。控制系统要保证
航天
飞机在各种飞行状况下正常执行任务和安全可靠地运行。同时航天飞机又是载人
航天器和多次重复使用的，因此，该控制系统的可靠性和安全性等方面的要求也都
是极其严格的。航天飞机控制系统包括轨道和姿态控制两个部分。轨道控制具体包
括导航、制导和控制3种功能。另外，还可以使航天飞机与同轨道平面内最大相
距560km的目标相会合。
气动力控制系统轨道器的主要气动力控制装置是机翼尾部的升降副翼和垂直尾翼上
的方向
舵。升降副翼位于轨道器尾部两侧，升降副翼做成开裂式，分为内翼和外翼两片。此
外，机身后部下面还有一对襟翼。每个升降副翼有效面积为19.19㎡，偏转角
从-40°～+25°。方向舵高8.23m，根部翼弦长6.70m，有效面积为9.08㎡。方舵
向
用方向控制，从机的纵对称向左、右可转动2.8；用作速度制
作时身面各2°动时，
可沿纵剖面对称地裂开，两半各可向一侧偏转87.2°，总的偏转角为174.4°。
升降副翼用于俯仰和滚动姿态控制，方向舵用于偏航姿态控制。机身下面的
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