Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Алгоритм оценки угловой скорости космического аппарата по иформации о кватернионе ориентации

# 12, декабрь 2016
DOI: 10.7463/1216.0852496
Файл статьи: SE-BMSTU...o263.pdf (1562.30Кб)
автор: Ли М. В.1,*

УДК 629

1 Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва,
Королев, Россия


Выполнение целевой функции космического аппарата подразумевает обеспечение необходимой ориентации связанных осей в пространстве и их стабилизацию. Одним из основных источников информации для системы управления ориентацией и стабилизации являются блоки измерителей угловых скоростей. Одним из путей повышения надежности системы в целом является разработка резервных алгоритмов управления для случаев отказа этих блоков. Для решения задачи оценки вектора угловой скорости КА в инерциальной системе координат при отсутствии информации от датчиков угловой скорости предполагается использование данных об ориентации от звездных датчиков, в данном случае на каждом такте бортовой цифровой вычислительной машины. Для описания кинематики вращательного движения используются уравнения в кватернионах. Их приближенное решение используется для получения оценок вектора угловых скоростей. Для решения задачи наблюдения и идентификации угловых скоростей используется методы модального управления и многомерная декомпозиция объекта управления. С помощью указанных методов синтезирован алгоритм оценки вектора угловой скорости космического аппарата и получены уравнения связывающие кватернион рассогласования с рассчитываемой оценкой угловой скорости. Для проверки работы алгоритмы было проведено математическое моделирование. Рассматривались случаи различных начальных условий. Варьировалось время между измерениями кватерниона ориентации и модельная угловая скорость. Работа алгоритма сравнивалась с более точным алгоритмом, построенным на более полных уравнениях. Представлены графики изменения оценки угловой скорости в зависимости от количества итераций алгоритма оценки, разности оценок угловых скоростей между синтезированным алгоритмом и алгоритмом по более точным соотношениям. Также приведены графики распределения ошибок оценки угловых скоростей при изменении начальных условий, рассчитаны средние квадратические отклонения ошибок оценки. Синтезированный алгоритм уступает по точности оценки алгоритму, базирующемуся на других уравнениях, но выигрывает в простоте соотношений, что немаловажно для использования на бортовой вычислительной машине.

Список литературы
1. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. М.: Наука, 1974. 598 с.
2. 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 измерений датчика местной вертикали // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2014. № 5. C. 3 – 15.
3. Севастьянов Н. Н. Построение режимов ориентации без датчиков угловой скорости на СС «ЯМАЛ-200» // Вестник Томского гос. ун-та. Математика и механика. 2013. № 3(23). С. 104 – 110.
4. 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. DOI: 10.7463/1014.0729606
5. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Миcриханов М.Ш., Рябченко В.Н., Тимаков С.Н., Черемных Е.А. Идентификация положения равновесной ориентации международной космической станции как задача матричного пополнения с устойчивостью // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2012. № 2. C.130 – 144.
6. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Рябченко В.Н., Тимаков С.Н. Применение адаптивного полосового фильтра в качестве наблюдателя в контуре управления международной космической станции // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2012. №4. C.88 – 100.
7. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных навигационных систем: учеб. пособие. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 278 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 Российской академии наук. Теория и системы управления. 2013. № 1. C.135 – 151. DOI: 10.7868/S0002338813010137
9. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Мисриханов М.Ш., Олейник А.С., Рябченко В.Н. Терминальное релейно-импульсное управление линейными стационарными динамическими системами // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 3. С. 134-149. DOI: 10.7868/S0002338814030172
10. Зубов Н.Е., Ли Е.К., Ли М.В., Микрин Е.А., Поклад М.Н., Рябченко В.Н. Алгоритм вычисления программных значений компонент вектора угловой скорости при терминальном пространственном развороте космического аппарата в инерциальной системе координат // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2015. № 6. C. 3 – 20.
11.Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.
12. Зубов Н.Е., Лапин А.В., Микрин Е.А. Применение кватернионов в модальном управлении ориентацией космических аппаратов // Инженерный журнал: наука и инновации. Электрон. журн. 2013. № 10(22). С. 20. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/it/nav/1074.html (дата обращения 07.08.2016).
13. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. 3-е изд. М.: Наука, 1967. 576 с.
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)