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GB／T 40698-2021 航天控制系统工程通用要求.pdf简介：

GB/T 40698-2021《航天控制系统工程通用要求》是中国关于航天控制系统工程制定的一项国家标准。该标准主要规定了航天控制系统工程的设计、开发、测试、验证、运行和维护等各个环节的基本要求和规范，旨在确保航天控制系统的安全、可靠、高效和可维护性。

具体内容可能包括但不限于：系统架构的设计原则，控制算法的性能要求，数据处理和通信技术的规范，安全性评估方法，环境适应性，故障检测与恢复机制，以及质量管理和验收流程等。这个标准适用于所有类型的航天控制系统，包括但不限于卫星、飞船、火箭等航天器的控制系统。

通过遵循GB/T 40698-2021，可以保证航天控制系统的整体性能和稳定性，降低风险，提高航天任务的成功率，同时也为国内外的航天控制系统设计和实施提供了一个通用的技术参考标准。

GB／T 40698-2021 航天控制系统工程通用要求.pdf部分内容预览：

控制系统对被控对象进行控制，使其状态实现工程要求，实现控制目标。控制系统一般由控制器、 传感器、执行机构等控制部件组成，如图1所示

对于航天应用，被控对象一般包括： a）航天器（含人造卫星、飞船、探测器、空间站）； b）运载火箭（含基础级和上面级）。

对于航天应用，被控对象一般包括： 航天器（含人造卫星、飞船、探测器、空间站）； ）运载火箭（含基础级和上面级）

根据GB/T32451定义，控制系统工程一般划分为互相关联的不同阶段，使工程过程受控，并最大 限度降低工程的技术、进度和经济风险。 控制系统工程阶段划分见表1

GB／T 39140.1-2020 金刚石圆锯片用夹紧卡盘 第1部分：石材加工.pdf表1控制系统工程阶段划分及对应关系

GB/T 40698—2021

各工程阶段主要工作如下： a）在阶段0，对控制系统的任务进行初步定义，开展任务需求分析，对阶段A中要考虑的初步方 案进行预评估； b 在阶段A，探索各种可能的控制系统方案，进行可行性论证，以满足航天系统对控制系统的要 求，包括性能、成本和进度； C 在阶段B，从阶段A结束时提出的备选方案中选择方案进行开发，并制定必要的需求； d 在阶段C，对阶段B的方案进行详细研究，以获得合格的控制系统解决方案，完成系统设计，开 展样机研制，进行试生产和试验飞行； e） 在阶段D，完成控制系统的规模化批量制造、组装、集成和交付； f）在阶段E，通过正确操作，控制系统投人使用； g）在阶段F，完成控制系统的维护或终止运行 在控制系统工程开始应确定工程阶段的数量和目标。可依据风险情况对工程阶段进行裁剪，裁剪 可参考附录A，

图2控制系统工程活动

GB/T 406982021

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表2控制系统工程活动中的主要任务

体属性和需要进行裁剪，裁剪方法可参考 。各工程阶段中各活动的输入 3～表6所示

体属性和需要进行裁剪，裁剪方法可参考 。各工程阶段中各活动的输入 3～表6所示

GB/T 406982021

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控制系统需求应根据任务目标（如功能、成本和可靠性等)进行定义，并应考虑其他系统的约束，如 机械结构、环境条件和操作等。 在需求定义过程中，需将控制系统需求分解为较低层级需求，并分配给控制部件

5.1.2控制系统需求生成

控制系统需求的生成应具备可追溯性和合理性。控制系统需求应明确、具体，确保与总体要求的 致性可被追溯，并满足其他系统的约束条件。 控制系统需求的生成一般采用自顶向下方式；若存在已有控制部件和控制律重用的情况，可采用自 向上方式。 控制系统需求应形成受控的文档（如规范、技术条件、接口控制文件等），控制系统的任务专用需求 应在对应的文档中记录， 控制系统需求一般包括以下部分： a）控制系统功能需求，如飞行轨迹控制、姿态稳定和机动、轨道机动和轨道保持； b）控制系统性能需求，如制导和轨道控制精度、姿态控制精度、电气性能、寿命； 任务专用需求，如任务中避免碰撞、离轨、入轨、羽流效应限制的最小充许推力倾斜角、传感器 测量范围、执行机构工作范围、对准要求、机械刚度、固有频率； d）其他需求，如物理约束（重量、功耗）环境约束、六性要求、成本约束、进度约束

控制系统需求的生成应具备可追溯性和合理性。控制系统需求应明确、具体，确保与总体要求的 改性可被追溯，并满足其他系统的约束条件。 控制系统需求的生成一般采用自顶向下方式；若存在已有控制部件和控制律重用的情况，可采用自 底向上方式。 控制系统需求应形成受控的文档（如规范、技术条件、接口控制文件等），控制系统的任务专用需求 应在对应的文档中记录。 控制系统需求一般包括以下部分： a）控制系统功能需求，如飞行轨迹控制、姿态稳定和机动、轨道机动和轨道保持； b）控制系统性能需求，如制导和轨道控制精度、姿态控制精度、电气性能、寿命； C 任务专用需求，如任务中避免碰撞、离轨、入轨、羽流效应限制的最小充许推力倾斜角、传感器 测量范围、执行机构工作范围、对准要求、机械刚度、固有频率； d）其他需求，如物理约束（重量、功耗）环境约束、六性要求、成本约束、进度约束

5.1.3控制系统需求到控制部件的分配

5. 1.3. 1一般要求

应识别和定义控制部件需求，根据工程阶段分阶段细化部件需求 应对控制部件的所有属性进行可行性确认

5.1.3.2 传感器

可规定下列传感器属性。 a） 功能与性能需求： 1） 测量体制； 2) 绝对/相对精度（校准前/后）； 3) 测量范围（包括运行条件带来的限制）； 4) 分辨率； 5) 线性度； 6) 最大允许不可预测偏差； 7) 测量带宽； 8） 时间要求（如采样率、最大延迟时间）； 9) 最大允许噪声，包括模数转换导致的量化噪声； 10）故障检测、隔离与恢复要求

b）运行需求： 1） 测量模式（如精细模式或粗糙模式）； 2） 模式转换条件； 3 运行限制（如光学传感器的太阳规避角及致盲后恢复）； 4） 校准要求：类型（永久或临时）、频率、刷新的时间和参数。 配置需求： 1） 调节要求（如自由视场、传感器与执行机构之间的最小刚度）； 2） 内部干扰约束（如振动）。 d）接口需求： 1 安装要求（如偏差和稳定性）； 2 电气接口要求（如模拟接口最天噪声）； 3） 数据接口要求（如分辨率）。 e） 验证需求： 1 测试接口要求（如激励输入）； 2）地面测试的特殊要求（如自检）

5.1.3.3执行机构

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可规定下列执行机构属性。 功能与性能要求： 1） 工作原理； 2） 绝对/相对精度（校准前/后）； 3） 运行范围（包括运行条件带来的限制）； 4） 分辨率； 线性度； 6） 最大允许不可预测偏差； 不同控制指令下的带宽、响应时间和调节时间（在阶跃信号指令下的响应）； 8） 时间要求（如指令变化率、最大延迟时间）； 9 最大允许噪声，包括数模转换导致的噪声； 10） 故障检测、隔离与恢复要求。 b） 运行需求： 1 执行模式（如力矩或速度控制）； 2） 模式转换条件； 3） 运行限制（如执行机构的最大数量）； 4 校准要求：类型（永久或临时）、频率、刷新的时间和参数。 配置需求： 1） 调节要求（如执行机构的位置和方向）； 2） 避免由执行机构引起干扰。 接口需求： 1）安装要求（如偏差和稳定性）； 2 电气接口要求（如模拟接口最大噪声）； 3） 数据接口要求（如分辨率）。 验证需求： 1）测试接口要求（如激励输入）；

）地面测试的特殊要求（如地面驱动能源）

5.1.3.4.1控制器硬件需求

可规定下列控制器硬件需求： a）传感器数据读取的采样频率； b 执行机构指令的输出频率； 传感器信息读取、控制器处理和发出执行器指令的允许处理延迟； d）延时的允许时间波动； e） 电气接口要求； f）计算性能和内存要求。 以上参数的定义过程需与控制器软件需求定义协同开展

5.1.3.4.2控制器软件需求

可规定下列控制器软件需求。 a） 在控制器中实现控制功能的算法： 1） 期望状态的定义； 2 估计状态的确定； 3） 控制指令的计算； 4） 控制模式管理； 5） 控制系统状态监控； 6 故障检测、隔离与恢复； 7） 外部接口交互，一般包括遥控和遥测数据交互。 控制算法的计算精度。 C 控制软件时间要求（采样率、延时）与控制器硬件时间要求保持一致。 d) 安全关键控制功能的时间、吞吐量和空间要求。 e） 控制软件接口要求： 1）系统内软件接口要求； 2）系统间软件接口要求

分析活动一般需贯穿整个控制系统工程，与其他控制系统工程活动紧密耦合，实现以下目的： a）支撑需求在不同控制功能间的分配； b） 支撑控制功能或物理架构及实现的选择； 权衡备选控制方案； d） 识别风险因素； e）验证控制系统性能

根据分析的目的和工程阶段注册消防工程师60大知识点梳理，应使用经过证实的、具备足够精度的。应对图1所示的 进行建模。

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的数量和详细程度取决于工程阶段。在工程早期阶段（阶段0、阶段A和阶段B），开发简化分 析，以进行控制性能预评估。简化为控制系统需求可行性评估提供输人。可采用简化对 备选控制架构、控制原理（算法）的评估和不同控制部件的选择进行数值权衡。 一般采用以下分析。 a）数学 对被控对象、控制部件、环境及干扰的行为进行数学描述，包括算法、公式和参数等。数学 开发和使用需满足性能分析的要求。数学为控制系统性能评估提供充分的输入和输出 数据。 为进行性能分析，应使用验证过的参数或通过专项试验确定的参数对干扰进行建模。典型的 内外部干扰包括： 1）舟 航天器的质量分布参数偏差； 2） 振动、摩擦和噪声； 3） 推力扰动； 4） 气动特性参数偏差； 5） 传感器和执行机构的安装误差、测量误差； 6） 天体引力场的扰动，如地球、月球； 7 天体磁场的扰动，如地球、火星； 8） 大气温度和密度的扰动； 9）风； 10）等离子环境的扰动，如太阳风。 b）1 仿真 将数学用计算机程序实现，以获得仿真。 在阶段C和阶段D，为验证和优化控制系统设计，应建立详细的闭环仿真。仿真应采用与 控制性能需求相匹配的数值计算精度进行计算

将数学用计算机程序实现，以获得仿真 在阶段C和阶段D，为验证和优化控制系统设计，应建立详细的闭环仿真。仿真应采月 制性能需求相匹配的数值计算精度进行计算

根据控制系统工程的每个阶段 一种或多种分析方法的组合，如 时域频域方法、开环闭环仿真方法等，并以适当的方式对分析方法的有效性进行确认

进行以下分析： a）高层任务目标应分解为可行的控制目标； 应进行与弹道或轨道、姿态和指向控制等任务需求相关的分析，且此类任务需求或航天系统需 求直接成为控制系统需求； C 控制系统定性需求分析； d 控制系统定量需求分析； 将控制系统需求分解为较低层级需求GB∕T 35196-2017 土方机械 非公路电传动矿用自卸车 技术条件，并分配给控制部件； 对分配给各控制部件的需求进行可行性评估分析 g）在每个阶段应对任务要求和控制系统需求的协调匹配性进行分析