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当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

不具备对发射时间敏感任务的适应性。控制系统是运载火箭的神经中枢，提高控
制系统的可靠性，对于提高整个运载系统的可靠性至关重要。因此，可以通过制
导与控制理论方法的革新来提高运载火箭的可靠性、经济性。同时，系统的高可
靠性要求也对控制系统的设计提出了更高的挑战。
（二）空天飞行器的控制前沿问题与挑战

空天飞行器集航空、航天技术于一身，兼有航空器和航天器的特点与功能，
既可以像普通飞机一样在稠密大气层内飞行，又可以在近空间稀薄大气层内作高
超声速巡航飞行，还可以穿过大气层进入轨道运行 . 归纳起来空天飞行器具有五

个方面的特点：
（1）任务维数多：主要包括在轨运行、再入返回两类任务，在轨飞行任务
包括初态建立、轨道机动、轨道维持、高精度对地观测、在轨稳定运行等任务模
式，是迄今最为复杂的一类飞行器。
（2）飞行状态跨度大：飞行空域跨越几百公里地球轨道至地球表面，速度

跨越水平着陆低速到第一宇宙速度，在轨飞行时间达到 200 天以上，再入返回时
间约 3000s 左右，经历的环境温度从零下几十度到 1000 度以上。
（3）飞行环境恶劣：跨越纯空间、稀薄流区和稠密大气层，经历空间辐照、

高低温、气动热等复杂环境。
（4）动力学特性复杂：包括轨道动力学和再入动力学，为适应不同飞行环境，
配备了 RCS（Reactioncontrol system）和多操纵舛舵，如体襟翼、升降舵、V 形垂
尾、阻力板等，姿控系统结构复杂，且多气动舵结构导致姿控系统存在多维强耦
合特性。

（5）升力式返回模式：出于任务需要和时间限制，空天飞行器再入模式与
飞船完全不同，它采用升力式再入模式，从轨道快速返回，利用高升力体外形在
临近空间长时间非惯性、大范围横向机动飞行。

三、航天飞行器控制技术现状

（一）制导技术
制导技术是航天飞行器控制技术中的核心技术之一，其作用是将飞行器引
导到指定位置和方向。目前，航天飞行器制导技术主要分为惯性制导和卫星制导

两种类型。惯性制导是一种基于加速度计和陀螺仪等惯性传感器实现的制导技术，

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