1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Механика твердого тела
  4. № 6, 2022

Известия РАН. Механика твердого тела, 2022, № 6, стр. 54-62

ОБ ОДНОЙ ВОЗМОЖНОСТИ ОРИЕНТАЦИИ ОКОЛОЗЕМНОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ПО МАГНИТНОМУ ПОЛЮ ЗЕМЛИ

И. Н. Абезяев a, *

a Акционерное общество “Военно-промышленная корпорация “Научно-производственное объединение машиностроения”
г. Реутов, Московская область, Россия

* E-mail: iabezyaev@yandex.ru

Поступила в редакцию 02.11.2021
После доработки 20.01.2022
Принята к публикации 26.01.2022

Аннотация

Рассматривается активная система ориентации (СО) орбитального околоземного космического аппарата (КА), содержащая бортовой вычислитель, блок гироскопических датчиков угловых скоростей (БИУС) и исполнительные органы (маховики, гиродины, реактивные двигатели). В качестве датчика внешней информации предложено применить магнитометры (МГМ), установленные по связанным осям КА. Такую систему назовем магнитно-гироскопической системой ориентации (МГСО). Показано, что применение МГМ в качестве датчика ориентации не нарушает функциональных возможностей ориентации современных КА и позволяет выполнять такие полетные режимы как восстановление ориентации (ВО) и программное ориентирование КА относительно орбитальной системы координат (ОСК). Изложен принцип построения МГСО, приведены рабочие алгоритмы, дана оценка точности ориентации, приведены результаты моделирования.

Ключевые слова: система, ориентация, датчик внешней информации, магнитометр, восстановление, программные повороты

Список литературы

  1. Бабич С.А., Костюков А.С. Обзор и сравнение систем ориентации наноспутников класса CubeSAT // Решетневские чтения. 2014. Т. 1. № 18. С. 495–497.

  2. Ефименко Н.В., Луценко Н.В. Синтез управления для магнитной системы ориентации и стабилизации космического аппарата // Радіоелектроніка, інформатика, управління. 2000. № 2 (4). С. 121–124.

  3. Ивлев Н.А., Карпенко С.О., Сивков А.С., Иванов Д.С., Ткачёв С.С., Ролдугин Д.С. Разработка системы ориентации и стабилизации микроспутников // Механика, управление и информатика. 2014. Т. 6. № 1. С. 43–60.

  4. Коваленко А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975. 247 с.

  5. Козаков А.В. Магнитогироскопическая система–достойный соперник гравитационной системы ориентации на малых спутниках // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2001. Т. 100. С. 156–176.

  6. Крамлих А.В., Мельник М.Е. Бортовой алгоритм для системы ориентации и стабилизации наноспутника SamSat-218Д // Вестн. Самарского ун-та. Аэрокосм. техн. технол. машиностр. 2016. Т. 15. № 2. С. 50–56. https://doi.org/10.18287/2412-7329-2016-15-2-50-56

  7. Лебедев Д.В., Ткаченко А.И., Штепа Ю.Н. Магнитная система управления угловым движением микроспутника // Космiчна наука i технологiя. 1996. Т. 2. № 5–6. С. 17–25. https://doi.org/10.15407/knit1996.05.017

  8. Морозов В.М., Каленова В.И. Управление спутником при помощи магнитных моментов: управляемость и алгоритмы стабилизации // Косм. иссл. 2020. Т. 58. № 3. С. 199–207. https://doi.org/10.31857/S0023420620030048

  9. Abezyaev I.N., Velichko P.E., Karpunin A.A., Potselovkin A.I., Tytkov I.P. Development of the algorithm of the spacecraft programmed yaw turns with the use of orbital gyrocompass // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2171. № 1. P. 060009. https://doi.org/10.1063/1.5133207

  10. Abdelrahman M., Park S.-Y. Simultaneous spacecraft attitude and orbit estimation using magnetic field vector measurements // Aerosp. Sci. Technol. 2011. V. 15. № 8. P. 653–669. https://doi.org/10.1016/j.ast.2011.01.006

  11. Gulmammadov F., Kahraman O., Yavuzyilmaz C., Tufekci C.S., Subasi Y. Magnetorquers only attitude maintaining using dynamic attitude simulator environment // AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference. Toronto. 2010. AIAA, 2010. P. 8106. https://doi.org/10.2514/6.2010-8106

  12. Lovera M., Astolfi A. Global magnetic attitude control of inertially pointing spacecraft // J. Guid. Contr. Dyn. 2005. V. 28. № 5. P. 1065–1072.https://doi.org/10.2514/1.11844

  13. Della Rossa F., Bergamasco M., Lovera M. Bifurcation analysis of the attitude dynamics for a magnetically controlled spacecraft // 2012 IEEE 51st IEEE Conference on Decision and Control (CDC). IEEE, 2012. P. 1154–1159. https://doi.org/10.1109/CDC.2012.6426150

  14. Silani E., Lovera M. Magnetic spacecraft attitude control: a survey and some new results // Contr. Eng. Pract. 2005. V. 13. № 3. P. 357–371. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2003.12.017

  15. Wang P., Shtessel Y., Wang Y.-Q. Satellite attitude control using only magnetorquers // Proceedings of the Thirtieth Southeastern Symposium on System Theory. IEEE, 1998. P. 500–504. https://doi.org/10.1109/SSST.1998.660124

  16. Абезяев И.Н. Гибридная система ориентации для орбитальных космических аппаратов // Изв. РАН. МТТ. 2021. № 4. С. 36–43. https://doi.org/10.31857/S0572329921030028

  17. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах управления положением твердого тела // Изв. АН СССР. МТТ. 1972. № 4. С. 24–31.

  18. International Geomagnetic Reference Field (IGRF) – международное геомагнитное аналитической поле. 2020. https://www.ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/igrf.html

  19. ГОСТ 25645.126-85 Поле геомагнитное. Модель поля внутри земных источников. М.: Госстандарт СССР, 1987. 23 с.

  20. Голдстейн Г. Классическая механика. М.: Наука, 1975. 415 с.

  21. Беляев М.Ю., Монахов М.И., Сазонов В.В. Оценка точности показаний магнитометра, установленного на Служебном модуле Международной космической станции // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2012. № 54. 32 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Механика твердого тела

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал