Об управлении угловым движением и коррекции орбиты спутника с помощью ограниченного набора ракетных двигателей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается управление движением автоматического космического аппарата. Для орбитального маневрирования и угловой стабилизации в качестве исполнительных органов применяется двигательная установка с малым количеством жидкостных ракетных двигателей. В целях обеспечения одновременного управления перемещениями центра масс космического аппарата и его стабилизацией с помощью двигателей в каждый момент времени приходится решать задачу определения потребного изменения скорости космического аппарата, а также задачу выбора оптимальной конфигурации двигателей для управления угловым движением аппарата и коррекции его орбиты. Приводятся методы решения этих задач, которые можно применить при разработке системы управления рассматриваемого спутника. Работоспособность описанных алгоритмов подтверждается результатами математического моделирования на наземном стенде отработки бортового программного обеспечения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Я. Борисенко

ПАО “Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва”

Email: anton.sumarokov@rsce.ru
Россия, Королёв

А. В. Сумароков

ПАО “Ракетно-космическая корпорация “Энергия” им. С.П. Королёва”; ФГАОУВО “Московский физико-технический институт (национальный исследовательский ун-т)”

Автор, ответственный за переписку.
Email: anton.sumarokov@rsce.ru
Россия, Королёв; Долгопрудный

Список литературы

  1. Мосин Д.А., Северенко А.В., Уртминцев И.А. и др. Методологический подход к выбору проектных параметров низкоорбитального малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли// Космическая техника и технологии. 2023. № 4. С. 17–27.
  2. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата при проведении площадных съемок поверхности Земли // Космонавтика и ракетостроение. 2017. № 3. С. 125–132.
  3. Korol L.G., Nekhamkin L.I., Makeich S.G. et al. Application of Single-Gimbal Control Moment Gyros for Attitude Control of a Radio-Range Earth Remote Sensing Spacecraft // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2019. № 1. P. 50–61.
  4. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Управление космическим аппаратом с помощью двухстепенных гироскопов при их раскрутке и торможении // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 2. С. 156–167.
  5. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 4. С. 193–205.
  6. Агеенко Ю.И., Панин И.Г., Пегин И.В., Смирнов И.А. Основные достижения в ракетных двигателях малой тяги разработки конструкторского бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева // Двигатель. 2014. № 2 (92). С. 24–27.
  7. Сумароков А.В. Об управлении движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью реактивных двигателей на автономном участке полета // Матер. XIV конф. молодых ученых “Навигация и управление движением” / Под. общ. ред. В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО “Концерн “ЦНИИ “Электроприбор”, 2012. С. 157–164.
  8. Сумароков А.В. Управление движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью двигательной установки // Изв. РАН. ТиСУ. 2023. № 3. С. 141–155.
  9. Сумароков А.В. Об управлении движением перспективного транспортного космического корабля с помощью ракетных двигателей // Изв. РАН. ТиСУ. 2024. № 2. С. 154–168.
  10. Прутько А.А., Сумароков А.В. О нагрузках на элементы конструкции Многоцелевого лабораторного модуля на автономном участке полета // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 2. С. 123–138.
  11. Богданов К.А. Сумароков А.В., Тимаков С.Н. О решении задачи наведения спутника-осветителя на заданный район поверхности Земли и оценка освещенности // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 6. С. 115–129.
  12. Богданов К.А., Зыков А.В., Субботин А.В. и др. Применение обобщенных полиномов Баттерворта для стабилизации положения равновесия космической станции // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 3. С. 148–163.
  13. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
  14. Прутько А.А., Сумароков А.В. Использование спектральных методов для анализа собственных частот колебаний конструкции МКС и амплитуды шумов измерителя угловой скорости // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2018. № 4. С. 59–68.
  15. Микрин Е.А., Тимаков С.Н., Зыков А.В. и. др. Опыт и перспективы создания бортовых алгоритмов управления движением космических аппаратов // Вестн. РФФИ. 2017. № 3 (95). С. 23–45.
  16. Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977. 650 с.
  17. Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации. Учеб. пособие / Под общ. ред. Н.Н. Севастьянова. Томск: Томский государственный ун-т, 2013. 313 с.
  18. Sumarokov A.V., Tyrnov P.A. Algorithm for Spacecraft Angular and Translational Motion Control with Use of Orientation Thrusters // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2019. № 6. P. 30–40.
  19. Сумароков А.В. О бортовом алгоритме усреднения параметров орбитального движения Международной космической станции в эксперименте ICARUS // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 2. С. 102–111.
  20. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. Ч. 1. М.: Наука, 1986.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Положение осей связанной системы координат рассматриваемого КА и расположение двигателей.

Скачать (128KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Линии переключения на фазовой плоскости.

Скачать (110KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Поведение угловой скорости и углового рассогласования в процессе поддержания заданной ориентации.

Скачать (208KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Циклограмма работы ДО при поддержания заданной ориентации.

Скачать (125KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Поведение угловой скорости и углового рассогласования в процессе разворота КА.

Скачать (179KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Циклограмма работы ДО в процессе разворота КА.

Скачать (189KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Поведение угловой скорости и углового рассогласования в процессе коррекции орбиты с использованием четырех ДО первого коллектора.

Скачать (175KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Циклограмма работы ДО при коррекции орбиты коррекции орбиты с использованием четырех ДО первого коллектора.

Скачать (190KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Поведение угловой скорости и углового рассогласования в процессе коррекции орбиты с использованием всех восьми ДО обоих коллекторов.

Скачать (145KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Циклограмма работы ДО первого коллектора при коррекции орбиты с использованием всех восьми ДО обоих коллекторов.

Скачать (125KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Циклограмма работы ДО второго коллектора при коррекции орбиты с использованием всех восьми ДО обоих коллекторов.

Скачать (101KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025