НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o216.pdf (806.58Кб)

УДК 629.78.018.3

1 АО «Информационные спутниковые системы» им. ак. М.Ф. Решетнева, Железногорск, Россия 2 Сибирский государственный аэрокосмический университет им. ак. М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Важнейшим направлением совершенствования космических аппаратов является создание более точных, легких, надежных и долговечных систем ориентации и стабилизации (СОС), что обеспечивается наблюдаемым в настоящее время непрерывным прогрессом в области применяемых датчиков и исполнительных органов. При этом с целью повышения надежности и качества, вновь создаваемые СОС, требуют проведения многократных отладочных и испытательных работ, для проведения которых необходимо создавать лабораторные стенды и комплексы, использующие методы полунатурного моделирования. Основной принцип таких лабораторных стендов и комплексов это имитация входных воздействий на датчики СОС в соответствии с расчетными  значениями, аналогичных угловому движению космического аппарата. При этом эффективность использования таких стендов и комплексов в процессе испытаний СОС напрямую зависит от точности воссоздания среды её функционирования, что в свою очередь требует высокой точности воспроизведения внешних воздействий на чувствительные элементы СОС в соответствии с расчетными значениями, аналогичными угловому движению реального космического аппарата. На сегодняшний день для проведения наземных испытаний СОС в АО «ИСС» имеется комплексный моделирующий стенд, в состав которого входит различное испытательное оборудование, в том числе и стенд, моделирующий угловое движение космического аппарата: трехосный имитатор движения, построенный на базе трехстепенного карданавого подвеса с интегрирующими приводами вращения.
Статья состоит из двух разделов. В первом разделе достаточно подробно представлены требования, предъявляемые к управлению трехосным имитатором движения, для проведения динамических испытаний системы ориентации космических аппаратов на комплексном моделирующем стенде. Во втором разделе достаточно подробно изложена методика синтеза позиционного управления трехосным имитатором движения на основе инвариантности системы по отношению к задающему воздействию. Приведены основные достоинства предложенного алгоритма управления.
В заключении, на основании представленных в статье материалов, показано, что суммарная ошибка воспроизведения предельных характеристик эталонной переменной системы ориентации космического аппарата, при применении разработанного алгоритма управления трехосным имитатором движения на основе инвариантности, не превышает ошибку, заданную требованиями. Особенностью данного алгоритма является простота его реализации, а также возможность варьировать параметры управления, как коэффициент усиления, так и дискретность по времени, не нарушая условия инвариантности.

1. Евтифьев М.Д. Испытания ракетно-космической техники: учеб. пособие. Красноярск: СибГАУ, 2004. 308 с.
2. Дернов С.А., Туляков А.М., Федченко Д.А. Применение полунатурного моделирования для наземной отработки систем ориентации космических аппаратов нового поколения // Научно-техническая конференция молодых специалистов ОАО «Информационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева»: матер. Железногорск, 2008. С. 29-30.
3. Bernstein D.S., McClamroch N.H., Bloch A. Development of Air Spindle and Triaxial Air Bearing Test beds for Spacecraft Dynamics and Control Experiments / / Proceedings of the 2001American Control Conference. Vol. 5. IEEE Publ., 2001. P. 3967-3972. DOI: 10.1109/ACC.2001.946287
4. Schwartz J.L., Hall C.D. The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: Development, Progress, Plans, 2003 // Proc. NASA Space Flight Mechanics Symposium (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, October 28–30, 2003). Режим доступа : http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/FMS03.pdf ( дата обращения 22.11.2014).
5. Schwartz J.L., Hall C.D. Comparison of system identification techniques for a spherical air-bearing spacecraft simulator // Proc. AAS/AIAA Astrodynamics Specialists Conference (Big Sky, Montana, August 2003). AAS Paper 03-611. Режим доступа : http://www.researchgate.net/publication/228757000_Comparison_of_System_Identification_Techniques_for_a_Spherical_Air-Bearing_Spacecraft_Simulator (дата обращения 01.10.2015).
6. Schwartz J.L., Hall C.D. System Identification of a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator // Proc. AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting (Maui, Hawaii, February 2004). AAS Paper 04- 112. Режим доступа :http :// www . dept . aoe . vt . edu /~ cdhall / papers / AAS 04-122. pdf(дата
   обращения 01.10.2015).
7. Карпенко С.О., Овчинников М.Ю. Лабораторный стенд для полунатурной отработки систем ориентации микро- и наноспутников. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2008. 30 c . (Препринт / ИПМ им. М.В. Келдыша РАН; №   38). Режим доступа: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2008-38 (дата обращения 01.10.2015).
8. Синицкий Д.Е. Модернизированный испытательный комплекс для контроля динамических характеристик космического аппарата на основе методов полунатурного моделирования: дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2014. 124 с.
9. Федченко Д.А., Горелко М.Г. Применение лабораторных комплексов модульного типа для решения задач наземных испытаний систем ориентации и стабилизации космических аппаратов // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1 -1 . Режим доступа :   http://www.science-education.ru/121-19571   (дата обращения 07.06.2015).
10. Федченко Д.А., Синицкий Д.Е.   Решение задач наземной экспериментальной отработки системы ориентации и стабилизации космических аппаратов с применением трехосного имитатора движения   // Вестник СибГАУ. 2015. Т. 16, № 3. С. 670-679.
11. Калихман Д.М. Позиционные управляемые стенды для динамических испытаний гироскопических приборов / под общ. ред. акад. В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2008. 296 с.
12. 3-Осевой стенд модели AC3337 // ACUTRONIC : сайт компании. Режим доступа :http :// www . acutronic . com / ru / produkcija /3- osevye - stendy . html(дата обращения 19.08.2013).
13. Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления: пер. с англ. М .: Мир , 1977.
14. Ту Ю.Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления / пер. с англ. О.Д. Богомолова Ю.И. Бородина Ю.И.; под ред. В.В. Солодовникова. М.: Машиностроение, 1964. 703 с.
15. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах: пер. с англ. / ред. К.Т. Леондес. М.: Мир, 1980. 408 с .