航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真工程師崗位招聘考試試卷及答案一、填空題（每題1分，共10分）1.航天器常用的慣性坐標(biāo)系是______坐標(biāo)系2.利用角動(dòng)量守恒實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是______3.無(wú)姿態(tài)奇異問(wèn)題的姿態(tài)描述參數(shù)是______4.直接測(cè)量姿態(tài)角速度的敏感器是______5.姿態(tài)控制中消除穩(wěn)態(tài)誤差的控制環(huán)節(jié)是______6.常用于航天器軌道姿態(tài)仿真的工具是______7.地球靜止軌道航天器的軌道傾角為_(kāi)_____度8.三軸穩(wěn)定航天器依賴的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)是______9.蒙特卡洛仿真主要分析姿態(tài)控制的______10.太陽(yáng)敏感器的工作原理基于______測(cè)量二、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列不屬于姿態(tài)敏感器的是（）A.星敏感器B.陀螺C.太陽(yáng)敏感器D.推力器2.四元數(shù)描述姿態(tài)的缺點(diǎn)是（）A.無(wú)奇異B.參數(shù)不直觀C.計(jì)算量小D.范圍廣3.軌道保持依賴的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是（）A.動(dòng)量輪B.磁力矩器C.推力器D.反作用輪4.專注于航天器軌道姿態(tài)仿真的工具是（）A.STKB.ANSYSC.FLUENTD.ABAQUS5.低軌道航天器軌道高度通常在（）km以下A.2000B.1000C.500D.3006.比例控制的核心作用是（）A.消除穩(wěn)態(tài)誤差B.加快響應(yīng)速度C.抑制噪聲D.穩(wěn)定系統(tǒng)7.屬于姿態(tài)穩(wěn)定控制的是（）A.軌道機(jī)動(dòng)B.姿態(tài)捕獲C.姿態(tài)保持D.再入控制8.姿態(tài)仿真動(dòng)力學(xué)建模的核心是（）A.傳感器模型B.剛體動(dòng)力學(xué)方程C.執(zhí)行機(jī)構(gòu)模型D.干擾模型9.磁力矩器工作原理是（）相互作用A.磁場(chǎng)與電流B.磁場(chǎng)與磁場(chǎng)C.電流與電流D.電場(chǎng)與磁場(chǎng)10.不屬于姿態(tài)仿真驗(yàn)證內(nèi)容的是（）A.控制精度B.響應(yīng)時(shí)間C.推力大小D.抗干擾性三、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.姿態(tài)控制的主要任務(wù)包括（）A.姿態(tài)捕獲B.姿態(tài)保持C.姿態(tài)機(jī)動(dòng)D.軌道轉(zhuǎn)移2.常用姿態(tài)敏感器有（）A.星敏感器B.太陽(yáng)敏感器C.地球敏感器D.陀螺3.姿態(tài)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括（）A.動(dòng)量輪B.反作用輪C.磁力矩器D.推力器4.四元數(shù)的基本性質(zhì)是（）A.歸一化B.無(wú)奇異C.四個(gè)參數(shù)D.滿足歸一化方程5.姿態(tài)環(huán)境干擾力矩包括（）A.重力梯度B.太陽(yáng)輻射C.地磁D.氣動(dòng)力6.三軸穩(wěn)定航天器的特點(diǎn)是（）A.精度高B.適合高精度任務(wù)C.依賴執(zhí)行機(jī)構(gòu)D.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單7.控制律設(shè)計(jì)基本要求是（）A.穩(wěn)定性B.精度C.響應(yīng)速度D.抗干擾性8.常用仿真工具組合是（）A.Simulink+STKB.ADAMS+SimulinkC.ANSYS+FLUENTD.STK+MATLAB9.姿態(tài)捕獲方法包括（）A.粗捕獲B.精捕獲C.自旋捕獲D.三軸捕獲10.角速度測(cè)量敏感器是（）A.陀螺B.光纖陀螺C.激光陀螺D.星敏感器四、判斷題（每題2分，共20分）1.動(dòng)量輪利用角動(dòng)量守恒實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制（）2.四元數(shù)描述姿態(tài)存在奇異問(wèn)題（）3.太陽(yáng)敏感器僅能測(cè)太陽(yáng)方向，不能測(cè)姿態(tài)（）4.地球靜止軌道周期為24小時(shí)（）5.姿態(tài)仿真?zhèn)鞲衅髂Ｐ蜔o(wú)需考慮噪聲（）6.磁力矩器可在任意軌道有效工作（）7.PID控制適用于姿態(tài)穩(wěn)定（）8.姿態(tài)仿真動(dòng)力學(xué)僅考慮剛體運(yùn)動(dòng)（）9.星敏感器精度比太陽(yáng)敏感器高（）10.姿態(tài)機(jī)動(dòng)需快速改變姿態(tài)（）五、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述動(dòng)量輪與反作用輪的區(qū)別？2.姿態(tài)仿真中環(huán)境干擾力矩包括哪些？3.四元數(shù)與歐拉角描述姿態(tài)的優(yōu)缺點(diǎn)？4.姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)的基本要求？六、討論題（每題5分，共10分）1.如何在姿態(tài)仿真中準(zhǔn)確模擬傳感器噪聲？其影響是什么？2.三軸穩(wěn)定與自旋穩(wěn)定航天器的姿態(tài)仿真差異？---答案部分一、填空題答案1.J20002.動(dòng)量輪3.四元數(shù)4.陀螺5.積分環(huán)節(jié)6.STK（或MatlabSimulink）7.08.動(dòng)量輪/反作用輪9.不確定性（誤差傳播）10.太陽(yáng)方向二、單項(xiàng)選擇題答案1.D2.B3.C4.A5.A6.B7.C8.B9.A10.C三、多項(xiàng)選擇題答案1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABC7.ABCD8.ABD9.ABCD10.ABC四、判斷題答案1.√2.×3.×4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.√五、簡(jiǎn)答題答案1.動(dòng)量輪與反作用輪區(qū)別：動(dòng)量輪角動(dòng)量?jī)?chǔ)備大，側(cè)重長(zhǎng)期姿態(tài)穩(wěn)定（抵消干擾）；反作用輪角動(dòng)量小，側(cè)重姿態(tài)機(jī)動(dòng)（快速變姿）。動(dòng)量輪無(wú)需頻繁卸載，反作用輪機(jī)動(dòng)后需卸載角動(dòng)量。兩者均用角動(dòng)量守恒，但應(yīng)用場(chǎng)景不同。2.環(huán)境干擾力矩：①重力梯度力矩（重力差異）；②太陽(yáng)輻射力矩（光子撞擊）；③地磁力矩（磁偶極子與地磁場(chǎng)）；④氣動(dòng)力矩（低軌大氣摩擦）。仿真需建模以驗(yàn)證抗干擾性。3.四元數(shù)與歐拉角優(yōu)缺點(diǎn)：歐拉角直觀但有奇異（90°俯仰時(shí)滾轉(zhuǎn)/偏航耦合）；四元數(shù)無(wú)奇異、計(jì)算量小，但參數(shù)不直觀。三軸穩(wěn)定用四元數(shù)，歐拉角用于直觀顯示。4.控制律設(shè)計(jì)要求：①穩(wěn)定性（閉環(huán)漸近穩(wěn)定）；②精度（滿足任務(wù)指向）；③響應(yīng)速度（規(guī)定時(shí)間完成捕獲/機(jī)動(dòng)）；④抗干擾性（抵抗噪聲/干擾）；⑤考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和、能量約束。六、討論題答案1.傳感器噪聲模擬及影響：基于敏感器datasheet建模，用高斯/有色噪聲（如陀螺隨機(jī)漂移、星敏測(cè)量誤差）。噪聲導(dǎo)致姿態(tài)測(cè)量誤差，降低控制精度，甚至引發(fā)不穩(wěn)定。仿真需設(shè)置不