航天器控制系統

航天器控制系統 spacecraft control system

控制航天器軌道和姿態的整套設備。航天器控制包括姿態控制（見航天器姿態控制）和軌道控制（見航天器軌道控制）。早期的人造地球衞星大多采用自旋穩定和重力梯度穩定的被動姿態控制方法。後來逐步演變到採用既有姿態控制能力又有軌道控制能力的主動控制系統。三軸姿態控制系統已在對地觀測衞星、通信衞星、載人飛船和航天飛機上成功地應用。阿波羅號飛船登月飛行和航天器之間的交會和對接成功表明航天器的控制技術進入了新階段。

航天器是一個有交叉耦合的多自由度（即多個狀態變量）的系統，各種測量值和系統狀態又是間接相關的，在系統和測量中存在各種干擾因素。為了解決這些複雜的控制問題，從50年代開始，逐漸建立起一套比較完整的現代控制理論，包括多變量控制、統計濾波、最優控制和隨機控制等，從而使航天器控制系統的設計有了理論依據。航天飛機在軌道上釋放、回收和修理衞星需要各種機械臂或機器人蔘加工作。這些裝置由航天員操縱，它們自身也都配有相應的控制系統和視覺與力覺反饋系統。航天員在艙外活動時乘坐的機動飛行裝置也有一個控制系統，航天員可通過手控噴氣推進器來實現空間機動。

未來的航天站將由航天飛機運送各種模塊組裝而成，有許多設備需要進行控制。航天站上各種撓性體的穩定、站上各種觀測儀器的定向控制以及航天飛機與航天站停靠引起的擾動力矩等，要求航天站有一個多級的和分佈式的控制系統。航天站的系統結構和控制可以在軌道上經常改變，因此它的控制系統必須具有自適應的能力。航天站在釋放和回收航天器時，這些航天器的控制必須與航天站的控制互相協調，使航天站受到的擾動最小。

在星際航行中，將要求航天器具有更強的自主性（即不依賴於地面）、更高精度和自動維修能力的控制系統。