НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o080.pdf (859.26Кб)

УДК 681.51

1 Россия, Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва 2 МГТУ им. Н.Э. Баумана

Реализация режима ориентации космического аппарата относительно заданного ориентира основана на использовании датчиковой аппаратуры, измеряющей угловое положение аппарата относительно заданной опорной системы координат и угловые скорости вращения аппарата относительно инерциального пространства. В случае отказа той или иной датчиковой аппаратуры, для реализации режима ориентации требуется разработка методов оценки недостающих компонент вектора состояния.
В данной работе поставлена задача оценки вектора углового положения космического аппарата относительно орбитальной системы координат по результатам измерения датчика угловой скорости. Такая постановка исследования характерна для построения резервных алгоритмов орбитальной стабилизации.
Для решения поставленной задачи используется подход, основанный на декомпозиции линеаризованной модели углового движения космического аппарата и теории идентификации, с использованием метода точного размещения полюсов. Для обеспечения максимально скорости сходимости алгоритма задается нулевое значение собственных значений дискретной системы оценки.
Приведенные результаты моделирования подтвердили работоспособность полученного алгоритма оценки углового положения космического аппарата относительно орбитальной системы координат. В соответствии с анализом вычислительных затрат алгоритма можно сделать вывод о возможности его реализации в реальном масштабе времени, что очень важно при реализации данного алгоритма в бортовой вычислительной машине космического аппарата.
Представленная работа является логичным продолжением ряда предыдущих публикаций авторов. В более ранних работах исследована возможность построения линейных наблюдающих устройств для нелинейных динамических систем. Также были решены задачи построения орбитальной и инерциальной ориентации по результатам измерения положения космического аппарата относительно заданных ориентиров (Земля, звезды) при отказах датчика угловой скорости.

1. Симоньянц Р.П. Обеспечение качества процессов управления в релейной системе без датчика скорости // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 10. С. 152-178. DOI:10.7463/1014.0729606
2. Сумароков А.В. Резервные режимы ориентации спутников связи серии «Ямал» с использованием наземных радиоизмерений: дис. … канд. физ.-мат. наук. М., МФТИ, 2008. 115 с.
3. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Олейник А.С., Рябченко В.Н., Ефанов Д.Е. Оценка угловой скорости космического аппарата в режиме орбитальной стабилизации по результатам измерения датчика местной вертикали // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2014. № 5. C . 3-15.
4. Bulut Yalcin. Applied Kalman Filter Theory. Civil Engineering Dissertations. Paper 13. Northeastern University, Boston, Massachusetts, 2011.
5. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Олейник А.С., Рябченко В.Н. Линейные наблюдающие устройства для нелинейных динамических систем // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. С. 3-16. DOI: 10.7868/S0002338814050151
6. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Мисриханов М.Ш., Рябченко В.Н. Модификация метода точного размещения полюсов и его применение в задачах управления движением космического аппарата // Известия РАН. Теория и системы управления. 2013. № 2. С. 118-132. DOI: 10.7868/S0002338813020133
7. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.
8. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Мисриханов М.Ш., Рябченко В.Н., Тимаков С.Н. Применение алгоритма точного размещения полюсов при решении задач наблюдения и идентификации в процессе управления движением космического аппарата // Известия РАН. Теория и системы управления. 2013. № 1. С. 135-151. DOI: 10.7868/S0002338813010137
9. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. М.: Наука, 1974. 600 с.
10. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.