The algorithm for estimating angular rate of spacecraft in survivability mode

Автор: Latyntsev S.V., Meus S.V., Оvсhinniкоv А.V.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника

Статья в выпуске: 4 т.18, 2017 года.

Бесплатный доступ

The paper discusses the issue of ensuring survivability of Spacecraft (SC) in its long-term autonomous operation in space conditions for cases of critical failure of rate sensors. We presented an autonomous control loop in survivability mode in the form of a functional circuit and a mathematical model of control loop. On the spacecraft engineered by JSC ISS - Reshetnev, failures of an angular-rate sensor took place; these failures reduced a redundancy level and unfailing performance of SC; the failure of a standby angular rate sensor will lead to impossibility to use this mode. We came up with a solution to a problem of potential failures of angular rate sensors for spacecraft in operation in orbit using addi- tional control logic; this solution is the purpose of our work. We developed a mathematical model of control without using an angular rate sensor. We described the model in details and it included estimating the angular rate according to previously generated control actions, calculation of control actions and filtration of evaluation registration accord- ing to measuring of a solar sensor. We showed the purpose of each newly introduced block that gives such advantages as improving the noise immunity of control loop to measurement errors, providing search rotation in the case of failure of all rate sensors. Improved control algorithm was synthesized. Having improved the basic algorithm, we carried out ground and flight tests. We performed mathematical modeling in the environment called GNU Octave. Hybrid modeling was performed on rotary tables equipped with functional models of units and a functional model of onboard control subsystem. We conducted flight tests on real geostationary SC flying in orbit. For each test, we pro- vided description of initial conditions and presented graphs of measurement of angular rate. We carried out all the tests successfully, and the algorithm is applied on the SC engineered by JSC “ISS - Reshetnev Company”.

Еще

Pointing and attitude control system, spacecraft, angular rate, testing of pointing and attitude control system

Короткий адрес: https://sciup.org/148177773

IDR: 148177773

Список литературы The algorithm for estimating angular rate of spacecraft in survivability mode

  • ГОСТ Р 27.001-2009. Надежность в технике. Система управления надежностью. Основные положения. М., 2009. 12 с.
  • Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения: учеб. пособие/Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2011. 488 с.
  • Патраев В. Е. Методы обеспечения и оценки надежности аппаратов с длительным сроком активного существования: монография/Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. 136 с.
  • Пат. 2544021 Российская Федерация, МПК7 B 64 G 1/24, B 64 G 1/44. Способ ориентации искусственного спутника Земли/Коротких В. В., Нестеришин М. В., Опенько С. И., Овчинников А. В., Тентилов Ю. А., Якимов Е. Н. № 2013108292/11; заявл. 25.02.13; опубл. 10.03.15, Бюл. № 7. 7 с.
  • Бортовой комплекс управления в малых космических аппаратах/С. И. Опенько //Актуальные вопросы проектирования автоматических космических аппаратов для фундаментальных и прикладных научных исследований. 2015. С. 279-284.
  • Пичкалев А. В., Гребенников А. В. Аппаратура измерения угловых скоростей и пространственного положения КА для РАСО//Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. 2017. С. 303-305.
  • Федосеев В. И., Колосов М. П. Оптико-электро-ные приборы ориентации и навигации космических апаратов: учеб. пособие. М.: Логос, 2007. 248 с.
  • Пат. 2396188 Российская Федерация, МПК7 B 64 G 1/28 B 64 G 1/24. Способ определения вектора угловой скорости собственного вращения космического аппарата вокруг его центра масс/Демченко А. Н., Соколов М. Б., Поздеев О. В., Соколов В. Н., Кравчук С. В. № 2009109602/11; заявл. 18.03.2009; опубл. 10.08.2010, Бюл. № 22. 7 с.
  • Бранец В. Н., Севастьянов Н. Н., Федулов Р. В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации: учеб. пособие. Томск: Томский гос. ун-т, 2013. 313 c.
  • Ким Д. П. Теория автоматического управления. В 2 т. Т. 1. Линейные системы. М.: Физматлит, 2003. 288 с.
  • Леган Ю. Н. Пичкалев А. В., Прудков В. В. Моделирующий наземный отладочный комплекс бортовой радиоэлектронной аппаратуры//Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф./под общ. ред. Ю. Ю. Логинова; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. С. 339-341.
  • Раушенбах Б. В., Токарь Е. Н. Управление ориентацией космических аппаратов. М.: Наука, 1974. 600 с.
  • Васильев В. Н. Системы ориентации космических аппаратов. М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2009. 310 с.
  • Синицкий Д. Е., Мурыгин А. В. Имитация работы двигательной установки космического аппарата при наземных испытаниях//Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф./под общ. ред. Ю. Ю. Логинова; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. С. 334-335.
  • Синицкий Д. Е., Федченко Д. А., Мурыгин А. В. Использование метода полунатурного динамического моделирования для испытания системы ориентации и стабилизации КА//Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2012. № 8. С. 43-44.
Еще
Статья научная