Решение задач наземной экспериментальной отработки системы ориентации и стабилизации космических аппаратов с применением трехосного имитатора движения

Решение задач наземной экспериментальной отработки системы ориентации и стабилизации космических аппаратов с применением трехосного имитатора движения

Автор: Федченко Д.А., Синицкий Д.Е.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника

Статья в выпуске: 3 т.16, 2015 года.

Бесплатный доступ

С целью повышения надежности и качества вновь создаваемых систем ориентации и стабилизации космических аппаратов требуется проведение их всесторонней наземной экспериментальной отработки как в процессе проектирования, так и в процессе производства. При этом эффективность наземной экспериментальной отработки системы ориентации напрямую зависит от точности воссоздания среды её функционирования, что, в свою очередь, требует высокой точности воспроизведения внешних воздействий на чувствительные элементы отрабатываемой системы. Рассматривается вопрос обеспечения точности задания входных воздействий на чувствительные элементы системы ориентации и стабилизации при проведении динамических испытаний на комплексе моделирующих стендов с применением трехосного имитатора движения, построенного на базе трехстепенного карданова подвеса. Приведена процедура расчета и алгоритм формирования управляющих воздействий на трехосный имитатор движения при имитации вектора абсолютной угловой скорости на измерительные каналы прибора, предназначенного для измерения угловой скорости корпуса космического аппарата. Приведены основные преимущества имитатора движения, обусловленные его специфическим конструктивным исполнением. Представлены основные кинематические соотношения и методика выставки трехосного имитатора движения относительно меридиана, позволяющая учитывать влияние угловой скорости вращения Земли на чувствительные оси прибора в процессе формирования управляющего воздействия на имитатор движения, тем самым повышая точность имитации воспроизводимой величины. Решена актуальная задача, которая, с одной стороны, позволяет повысить качество процесса измерения выходных характеристик прибора, а с другой - повысить эффективность наземной экспериментальной отработки системы ориентации и стабилизации. Методом математического моделирования проведена оценка влияния погрешности, вносимой трехосным имитатором движения в процесс измерения динамических характеристик системы ориентации и стабилизации в режиме успокоения. Показано, что расчетные кинематические соотношения и разработанные алгоритмы управления с достаточной точностью воспроизводят имитацию углового движения КА. Погрешность воспроизведения скорости углового вращения в установившемся режиме не превышает 0,1 ′/с.

Еще

Трехосный имитатор движения, динамические испытания системы ориентации, алгоритм управления

Короткий адрес: https://sciup.org/148177469

IDR: 148177469

Список литературы Решение задач наземной экспериментальной отработки системы ориентации и стабилизации космических аппаратов с применением трехосного имитатора движения

  • Евтифьев М. Д. Испытания ракетно-космической техники: учеб. пособие/СибГАУ. Красноярск, 2004. 308 с.
  • Дернов С. А., Туляков А. М., Федченко Д. А. Применение полунатурного моделирования для наземной отработки систем ориентации космических аппаратов нового поколения//Материалы науч.-техн. конф. молодых специалистов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева». Железногорск, 2008. С. 29-30.
  • Development of Air Spindle and Triaxial Air Bearing Test beds for Spacecraft Dynamics and Control Experiments/S. Dennis //Proceedings of the American Control Conference Arlington, VA (June 25-27, 2001). URL: http://ieeexplore. ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=946287&url=http% 3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D946287 (дата обращения: 15.12.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: Development, Progress, Plans //Flight Mechanics Symposium/Goddard Space Flight Center. (Greenbelt, Maryland, October 28-30, 2003). URL: http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/FMS03.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. Comparison of System Identification Techniques for a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator //AAS/AIAA Astrodynamics Specialists Conference, Big Sky. (Montana, August 2003). URL: http://www.dept. aoe.vt.edu/~cdhall/papers/AAS03-611.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. System Identification of a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator //AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. Maui, Hawaii, 2004. URL: http://www.dept. aoe.vt.edu/~cdhall/papers/AAS04-122.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
  • Карпенко С. О., Овчинников М. Ю. Лабораторный стенд для полунатурной отработки систем ориентации микро-и наноспутников: препринт ИМП им. М. В. Келдыша РАН. М., 2008. 30 c.
  • Трехосевой стенд серии AC3337 . URL: http://www.acutronic.com/ru/produkcija/3-osevye-stendy.html (дата обращения: 19.08.2013).
  • Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832 c.
  • 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.
  • Спутник «AMOS-5». Наземный отладочный комплекс. Подсистема ориентации и стабилизации. Программная модель. Исходные данные на разработку/АО «Информационные спутниковые системы имени ак. М. Ф. Решетнева». Железногорск, 2009. 97 с. Инв. № AMOS5.ИД НА МОДЕЛЬ СОС.
  • Синицкий Д. Е., Мурыгин А. В. Моделирование работы двигательной установки космического аппарата при наземных испытаниях //Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5. URL: http://www.science-education.ru/111-10322. (дата обращения: 10.02.2015).
  • Платформа «ЭКСПРЕСС-1000Н». Подсистема ориентации и стабилизации. Программное обеспечение: документ детального проекта/АО «Информационные спутниковые системы имени ак. М. Ф. Решетнева». Железногорск, 2011. 415 с. Инв. № 765-DD-43360-ISS-00222.
  • Белецкий В. В. Движение искусственного спутника относительно центра масс. М.: Наука, 1965. 416 с. Сер. «Механика космического полета».
  • Борисов А. В., Мамаев И. С. Динамика твердого тела. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2001. 384 с.
  • Киреев В. И., Пантелеев А. В. Численные методы в примерах и задачах: учеб. пособие. 3-е изд. стер. М.: Высш. шк., 2008. 480 с.
  • Yevtif'yev M. D. Ispytaniya raketno-kosmicheskoy tekhniki . Krasnoyarsk, SibSAU Publ., 2004, 308 p.
  • Dernov S. A., Tulyakov A. M., Fedchenko D. A. . Nauch.-tekhn. Konf. molodykh spetsialistov OAO “Informatsionnyye sputnikovyye sistemy” imeni akademika M. F. Reshetneva”
  • Zheleznogorsk, JSC “Information Satellite Systems” publ., 2008, P. 29-30 (In Russ.).
  • Development of Air Spindle and Triaxial Air Bearing Test beds for Spacecraft Dynamics and Control Experiments/Dennis S. Bernstein, N. Harris McClamroch, and Anthony Bloch/Proceedings of the American Control Conference Arlington, VA June 25-27, 2001. Available at: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp= &arnumber =946287&url=http%A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2 Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D946287 (accessed: 15.12.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: Development, Progress, Plans, 2003/Flight Mechanics Symposium. Goddard Space Flight Center. -Greenbelt, Maryland, October 28-30. 2003. Available at: http://www. dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/FMS03.pdf (accessed: 22.11.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. Comparison of System Identification Techniques for a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator: AAS/AIAA Astrodynamics Specialists Conference, Big Sky. -Montana, August 2003. Available at: http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/AAS03-611.pdf (accessed: 22.11.2014).
  • Schwartz J. L., Hall C. D. System Identification of a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator: AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. -Maui, Hawaii. February 2004. Available at: http://www.
  • dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/AAS04-122.pdf. (accessed: 22.11.2014).
  • Karpenko S. O., Ovchinnikov M. Yu. Laboratorniy stend dlya polunaturnoy otrabotki sistem oriyentatsii mikro i nanosputnikov . Moscow, Preprint IMP im. M. V. Keldysheva RAN Publ., 2008. 30 p.
  • Trekh -osevoy stend serii AC3337 (In Russ.). Available at: http://www.acutronic.com/ru/produkcija/3-osevye-stendy. html (accessed: 19.08.2013).
  • Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov . Moscow, Nauka Publ., 1974, 832 p.
  • Kalikhman D. M. Pozitsionniye upravlyaemiye stendy dlya dinamicheskikh ispytaniy giroskopicheskikh priborov . Ed. V. G. Peshekhonova, St.Petersburg, GNTS RF TSNII “Elektropribor” Publ., 2008, 296 p.
  • Sputnik “AMOS-5” Nazemniy otladochniy kompleks. Podsistema oriyentatsii i stabilizatsii. Programmnaya model'. Iskhodniye danniye na razrabotku . Zheleznogorsk, JSC “Information Satellite Systems” Publ., 2009, 97 p., Inv. № AMOS5.ID NA MODEL' SOS.
  • Sinitskiy D. E., Murygin A. V. . Sovremenniye problemy nauki i obrazovaniya. 2013, No. 5 (In Russ.). Available at: http://www.science-education.ru/111-10322 (accessed: 10.02.2015).
  • Platforma “EKSPRESS-1000N”. Podsistema oriyentatsii i stabilizatsii. Programmnoye obespecheniye. Dokument detal'nogo proekta [The platform “Express-1000H”. Subsystem orientation and stabilization.
  • Software. Document detailed design]. Zheleznogorsk, JSC “Information Satellite Systems” Publ., 2011, 415 p., Inv. № 765-DD-43360-ISS-00222.
  • Beletskiy V. V. Dvizheniye iskusstvennogo sputnika otnositel'no tsentra mass . Moscow, Nauka Publ., 1965, 416 p.
  • Borisov A. V., Mamayev I. S. Dinamika tverdogo tela . Izhevsk, NITS “Regulyarnaya i khaotichnaya dinamika” Publ., 2001. 384 p.
  • Kireyev V. I., Panteleyev A. V. Chislenniye metody v primerakh i zadachakh . Moscow, Vyssh. Shk. Publ., 2008, 480 p.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp