Применение орбитального гирокомпаса в автономном режиме

Язык труда и переводы:
УДК:
681.5
Дата публикации:
11 февраля 2023, 22:10
Категория:
Секция 17. Системы управления космических аппаратов и комплексов
Авторы
Акимов Евгений Викторович
АО «ВПК «НПО машиностроения»
Аннотация:
Исследована система ориентации космического аппарата в процессе определения углового положения космического аппарата в орбитальной системе координат. Рассмотрен динамический перевод системы ориентации из устойчивого режима коррекции блока гироскопических датчиков угловых скоростей сигналами построителя местной вертикали в режим автономный ориентации космического аппарата. Показано существенное изменение параметров ориентации в момент перехода системы ориентации в автономный режим и предложен метод сохранения параметров ориентации системы ориентации, предшествующих моменту перехода. Особенностью метода является учет Кеплеровых параметров орбиты, что актуально для орбит с повышенным эксцентриситетом. Приведены результаты моделирования, подтверждающие эффективность использованного метода.
Ключевые слова:
орбитальный гирокомпас, построитель местной вертикали, автономный режим, космический аппарат
Основной текст труда

Исследуемая система управления является бесплатформенной системой ориентации на базе аналитического гирокомпаса. В качестве датчиков первичной информации используются гироскопический измеритель вектора угловых скоростей и построитель местной вертикали. Такие системы позволяют значительно уменьшить общую массу космического аппарата. Использование данных систем обусловлено необходимостью обработки сигналов с датчиков измерения угловых скоростей и построителя местной вертикали по законам движения орбитального гирокомпаса, описанных в бортовой вычислительной машине космического аппарата, моделирующим реальное движение платформенной системы. Электрические сигналы, поступающие с датчиков, при этом сильно зашумлены и включают в себя различные виды ошибок самих приборов [1].

Программное моделирование движения гирокомпаса облегчает применение различных фильтров и дополнительных связей, уменьшающие ошибки, наведенные погрешностями приборов ориентации, поскольку данные связи не требуют физической реализации. При формировании структуры бесплатформенной системы ориентации необходимо учитывать множество функциональных особенностей как системы в целом, так и ее составных частей. В частности, учет ошибок, наводимых измерителями: как постоянные, так и переменные, они могут значительно изменять область используемых технических решений и приемов, используемых при синтезе системы [2].

Одним из основных режимов управления ориентацией космического аппарата является режим гирокомпасирования. В данном режиме реализуется структура орбитального гирокомпаса, корректируемого с помощью датчика внешней информации, а именно построителя местной вертикали. Также применяется вариант реализации орбитального гирокомпаса без применения корректирующего прибора. Такой режим принято называть автономным [3, 4].

В процессе эксплуатации космического аппарата нередко возникают ситуации при которых происходит отключение датчика внешней информации. Это может происходить как специально, так и в случае нештатных отказов приборов. Так или иначе, в случае отключения корректирующего прибора, объект переходит в так называемый автономный режим работы.

Характерной особенностью такого режима работы является тот факт, что ошибки ориентации в таком случае будут изменяться по гармоническому закону. Это приводит к значительному ухудшению точности ориентации и увеличению времени переходных процессов восстановления ориентации при возврате системы в корректируемый режим.

В данной работе предложен способ, значительно сокращающий действие этого негативного эффекта. Способ заключается в «запоминании» сигнала коррекции, предшествующего моменту перехода в автономный режим. Это позволяет поддерживать ошибки ориентации на низком уровне. При таком подходе значительно улучшается качество ориентации, а также нет существенного изменения длительности переходных процессов.

Результаты моделирования работы системы с предложенным методом, показывают правильность и эффективность выбранного подхода. Данный метод существенно улучшает качество ориентации аппарата, при отсутствии необходимости доработки системы.

Литература
  1. Бесекерский В.А., Иванов В.А., Самотокин Б.Б. Орбитальное гирокомпасирование. Санкт-Петербург, Политехника, 1993, 250 с.
  2. Кузовков Н.Т., Салычев О.С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. Москва, Машиностроение, 1982, 216 с.
  3. Абезяев И.Н., Большаков М.В., Поцеловкин А.И. Система орбитального гирокомпасирования — прошлое, настоящее, будущее. Ракетные комплексы и ракетно-космические системы — проектирование, экспериментальная отработка, летные испытания, эксплуатация: сб. тез. секции 22 имени академика В.Н. Челомея. XXXVIII Академических чтений по космонавтике. Реутов, ОАО «ВПК «НПО машиностроения», 2014, с. 317–326.
  4. Боярчук К.А., Виленский В.В., Гришин В.Ю., Еремеев П.М., Зайцев С.Э., Зимин С.Н., Морозова Л.М., Нехамкин Л.И., Рябиков В.С., Салихов Р.С. Система ориентации и стабилизации КА «Кондор-Э» Ракетные комплексы и ракетно-космические системы — проектирование, экспериментальная отработка, летные испытания, эксплуатация: сб. тез. секции 22 имени академика В.Н. Челомея XXXVIII Академических чтений по космонавтике. Реутов, ОАО «ВПК «НПО машиностроения», 2014, c. 408–424.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.