25.08.2017
217.015.9e1d

Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002610766
Дата охранного документа
15.02.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при разработке ускоренного режима восстановления ориентации орбитального космического аппарата (КА) с применением астродатчика. Восстановление ориентации КА производится из демпфированного относительно инерциальной - геоцентрической абсолютной системы координат произвольного положения КА. При этом демпфирование осуществляется до угловых скоростей КА, при которых восстанавливается работоспособность астродатчика. Восстановление ориентации КА выполняется одним поворотом вокруг оси Эйлера с упреждающим отключением программного поворота для снижения угловой скорости КА и снятия ограничений на включение контура коррекции от астродатчика. Техническим результатом изобретения является сокращение времени восстановления ориентации КА. 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для восстановления ориентации (ВО) орбитального космического аппарата (КА) из произвольного неориентированного положения в ориентированное положение относительно орбитальной системы координат (ОСК) с использованием в качестве датчика ориентации астродатчика.

Известен способ управления ориентацией, приведенный в статье авторов О.В. Ермошиной, А.П. Крищенко «Синтез программных управлений ориентацией КА методом обратных задач динамики», Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010 г., 12 с. Недостатком способа является затянутость переходного процесса, связанного с выбором «гладкой» переходной функции, близкой к асимптотическому переходному процессу.

Известен способ ВО, приведенный в книге авторов В.Н. Бранец, И.П. Шмыглевский «Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела». Москва, Наука 1973 г., 320 с. (см. стр. 205-226), где также рассматриваются асимптотические процессы приведения ССК к ОСК.

Известен способ ВО, изложенный в статье «Система ориентации и стабилизации космического аппарата по информации с астродатчиков», Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №38, который можно принять за прототип. Этот способ включает начальное демпфирование угловых скоростей КА относительно инерциальной - геоцентрической абсолютной системы координат (ИСК), расчет по данным аппаратуры спутниковой навигации (АСН) матрицы А положения орбитальной системы координат (ОСК) относительно ИСК, измерение с помощью астродатчика (АД) матрицы Мro ориентации КА относительно ИСК с последующим расчетом матрицы ориентации S связанных осей КА относительно ОСК по формуле:

К недостатку прототипа также следует отнести повышенное время ВО. С целью сокращения времени на ВО известный способ дополняют новыми операциями. Для этого в задемпфированном положении КА относительно ИСК, фиксируют положение ОСК на момент времени tΦ и рассчитывают проекции и модуль собственного вектора Е матрицы S на оси ОСК-Ф по формулам:

где ЕX, EY, EZ - проекции собственного вектора ориентации КА на соответствующие оси ОСК;

Sij - элементы матрицы S;

Emod - модуль собственного вектора матрицы S,

рассчитывают угол Эйлера (угол конечного поворота) для приведения КА к ОСК-Ф, зафиксированной относительно ИСК на время tΦ, по формуле:

где angVO - угол Эйлера.

Задают программную скорость ωПР вращения КА вокруг собственного вектора до совпадения связанных осей КА с осями ОСК-Ф, при этом программные скорости по осям КА рассчитывают по формулам:

а время конечного поворота по формуле:

где К<1 - коэффициент упреждения (определяется экспериментально). В течение расчетного времени tПР поворачивают КА одновременно по каждой оси ориентации с угловыми скоростями , , и по истечении времени программного поворота tПР демпфируют угловые скорости КА до выполнения условий:

где ωo - допустимое значение угловой скорости КА,

вновь определяют матрицу ориентации S, по элементам которой находят углы ориентации КА относительно ОСК, например, для последовательности поворотов ψ, ϑ, γ по формулам:

проверяют условия приведения углов ориентации КА к наперед заданным значениям:

где ψЗАД, ϑЗАД, γЗАД - заданные значения углов ориентации КА,

в случае невыполнения которых повторяют заново операции ВО, дожидаются одновременного выполнения условий демпфирования угловых скоростей и приведения углов до заданных величин, после чего переводят систему в режим астроориентации КА по показаниям астродатчика.

Ниже приведен пример практической реализации.

На фиг. 1 показана кинематическая схема ВО, где обозначено:

1 - КА;

НП - направление полета;

X0Y0Z0 - ОСК;

XSYSZS - ССК;

angVO - угол Эйлера (угол конечного поворота);

ЕX, ЕY, EZ - проекции собственного вектора ориентации КА на оси ОСК, равные проекциям на оси ССК;

Sij - элементы матрицы S;

Emod - модуль собственного вектора матрицы S.

На фиг. 2 обозначено:

1 - участок демпфирования на маховиках;

2 - участок программного поворота;

3 - участок включения астрокоррекции;

4 - участок текущей астроориентации;

TSS - текущее состояние системы.

На фиг. 3 обозначено:

ψ, ϑ, γ - углы ориентации КА относительно ОСК по курсу, тангажу и крену соответственно.

При использовании АД для ВО необходимо снизить (задемпфировать) угловые скорости КА по связанным осям до скоростей ωo, при которых АД становится работоспособным и выдает в систему ориентации положение КА относительно ИСК в виде кватерниона или матрицы - Mro.

После того как КА приобретает скорости, меньшие ωo, по показаниям АД и навигационной системы рассчитывают матрицу S ориентации КА относительно ОСК:

где AT транспонированная матрица ориентации ОСК относительно ИСК, получаемая из навигационной системы КА. По элементам матрицы Sij для фиксированного момента времени - tΦ рассчитывают проекции собственного вектора (вектора конечного поворота) Е на связанные оси КА, которые буду равны также проекциям собственного вектора Е на оси ОСК, и угол конечного поворота для приведения КА к ОСК-Ф (Фиг. 1), т.е. к фиксированному положению ОСК относительно ИСК на момент времени tΦ. Расчеты проводят по формулам (3, 5). После этого задаются величиной программной скорости , с которой будут вращать КА относительно вектора конечного поворота до совмещения ССК с ОСК-Ф.

Так как вращение осуществляется с помощью ИО, расположенных по связанным осям, то необходимо найти проекции на связанные оси КА, которые будут являться программными скоростями КА относительно каждой связанной оси КА. Это можно сделать, вычислив косинусы углов между и его проекциями на связанные оси КА (4). Время конечного поворота tПР рассчитывается по формуле (5), которое уменьшают на некоторую величину времени путем введения К (коэффициент упреждения), достаточную для естественного демпфирования (торможения) КА до заданных скоростей ωo по условиям (6).

Поворачивают КА со скоростями (4), например, путем введения в закон стабилизации КА по угловой скорости смещений на величины программных скоростей (8):

По окончании времени tПР проверяют выполнение условий (8). Переходный процесс показан на фиг. 3. Если углы ориентации не будут находиться в заданных пределах (8), то операции ВО повторяют, пока не будут выполнены одновременно условия (6) и (8), после чего переводят систему в режим астроориентации КА по показаниям астродатчика.


Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Способ восстановления ориентации орбитального космического аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 167.
27.07.2013
№216.012.5a71

Бесплатформенный орбитальный гирокомпас с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения и может быть использовано при создании бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата (КА) на около круговой орбите. Технический результат - повышение точности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488774
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.11.2013
№216.012.7d37

Способ ориентации космического аппарата в путевой системе координат с приводом поворота аппаратуры наблюдения наземных объектов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497728
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.03.2014
№216.012.abc7

Устройство управления положением космического аппарата в пространстве с использованием орбитального гирокомпаса

Изобретение относится к устройству управления положением космического аппарата (КА) в пространстве с использованием орбитального гирокомпаса. Устройство управления содержит построитель местной вертикали, сумматоры, усилительно-преобразовательные блоки, интеграторы, блоки компенсации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509690
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.03.2016
№216.014.c878

Автоматическая система загрузки ракет в самоходную пусковую установку

Изобретение относится к военной технике. Автоматическая система загрузки ракет в составе подвижного ракетного комплекса состоит из цепных транспортеров и рельсовых направляющих, размещенных на основании контейнеров транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) и самоходной пусковой установки (СПУ)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578917
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.041c

Стенд для испытаний шарнирных подшипников

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587693
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.0509

Раскрываемый руль

Изобретение относится к ракетной технике. Раскрываемый руль содержит складываемую часть руля (1) и корневую часть (2), закрепленную в приводе (3) управления рулем и установленную в корпусе с возможностью поворота, и привод (5) раскрытия руля со штоком (6) для его продольного перемещения. Шток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587751
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b67

Способ ориентации космического аппарата с использованием бесплатформенного орбитального гирокомпаса и система для его осуществления

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для ориентации космических аппаратов (КА). Система ориентации КА с использованием бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) содержит прибор ориентации по Земле (ПОЗ), блок гироскопических измерителей угловых скоростей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579387
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2c10

Способ коррекции и устройство орбитального гирокомпаса для управления угловым движением космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для управления космическим аппаратом (КА). Устройство орбитального гирокомпаса (ОГК) для управления угловым движением КА содержит прибор ориентации по Земле (ПОЗ), сумматоры, интеграторы, вновь введенные сумматоры и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579406
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3ac3

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов (ЛА) включает отвод теплового потока от нагреваемой части ЛА к менее нагретой с помощью термоэмиссионного модуля посредством размещения на внутренней поверхности нагреваемых частей ЛА электропроводящего материала или покрытия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583511
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3b21

Способ одновременного выведения группы спутников на некомпланарные орбиты (варианты)

Группа изобретений относится к формированию систем ИСЗ с некомпланарными орбитами. Способ включает одновременное выведение группы ИСЗ ракетой-носителем (РН). При этом на РН устанавливают гиперзвуковой летательный аппарат (ГЛА), выводимый на баллистическую траекторию, в апогее которой ГЛА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583507
Дата охранного документа: 10.05.2016
Показаны записи 1-10 из 72.
27.07.2013
№216.012.5a71

Бесплатформенный орбитальный гирокомпас с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата

Изобретение относится к области авиационно-космического приборостроения и может быть использовано при создании бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) с произвольной курсовой ориентацией космического аппарата (КА) на около круговой орбите. Технический результат - повышение точности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488774
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.11.2013
№216.012.7d37

Способ ориентации космического аппарата в путевой системе координат с приводом поворота аппаратуры наблюдения наземных объектов и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к управлению угловым движением космических аппаратов (КА) и, в частности, к гироскопическим системам ориентации КА, снабженным аппаратурой наблюдения (АН) наземных объектов, на околокруговой орбите. При работе таких КА требуется исключение бокового сдвига изображения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497728
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.03.2014
№216.012.abc7

Устройство управления положением космического аппарата в пространстве с использованием орбитального гирокомпаса

Изобретение относится к устройству управления положением космического аппарата (КА) в пространстве с использованием орбитального гирокомпаса. Устройство управления содержит построитель местной вертикали, сумматоры, усилительно-преобразовательные блоки, интеграторы, блоки компенсации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509690
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.03.2016
№216.014.c878

Автоматическая система загрузки ракет в самоходную пусковую установку

Изобретение относится к военной технике. Автоматическая система загрузки ракет в составе подвижного ракетного комплекса состоит из цепных транспортеров и рельсовых направляющих, размещенных на основании контейнеров транспортно-заряжающей машины (ТЗМ) и самоходной пусковой установки (СПУ)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578917
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.041c

Стенд для испытаний шарнирных подшипников

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний шарнирных подшипников с имитацией эксплуатационных нагрузок и температур. Стенд состоит из основания, на котором размещены и соединены при помощи кинематической цепи привод и нагрузочное устройство. Основание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587693
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.0509

Раскрываемый руль

Изобретение относится к ракетной технике. Раскрываемый руль содержит складываемую часть руля (1) и корневую часть (2), закрепленную в приводе (3) управления рулем и установленную в корпусе с возможностью поворота, и привод (5) раскрытия руля со штоком (6) для его продольного перемещения. Шток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587751
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2b67

Способ ориентации космического аппарата с использованием бесплатформенного орбитального гирокомпаса и система для его осуществления

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для ориентации космических аппаратов (КА). Система ориентации КА с использованием бесплатформенного орбитального гирокомпаса (БОГК) содержит прибор ориентации по Земле (ПОЗ), блок гироскопических измерителей угловых скоростей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579387
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2c10

Способ коррекции и устройство орбитального гирокомпаса для управления угловым движением космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для управления космическим аппаратом (КА). Устройство орбитального гирокомпаса (ОГК) для управления угловым движением КА содержит прибор ориентации по Земле (ПОЗ), сумматоры, интеграторы, вновь введенные сумматоры и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579406
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.05.2016
№216.015.3ac3

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов

Термоэмиссионный способ тепловой защиты частей летательных аппаратов (ЛА) включает отвод теплового потока от нагреваемой части ЛА к менее нагретой с помощью термоэмиссионного модуля посредством размещения на внутренней поверхности нагреваемых частей ЛА электропроводящего материала или покрытия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583511
Дата охранного документа: 10.05.2016
10.05.2016
№216.015.3b21

Способ одновременного выведения группы спутников на некомпланарные орбиты (варианты)

Группа изобретений относится к формированию систем ИСЗ с некомпланарными орбитами. Способ включает одновременное выведение группы ИСЗ ракетой-носителем (РН). При этом на РН устанавливают гиперзвуковой летательный аппарат (ГЛА), выводимый на баллистическую траекторию, в апогее которой ГЛА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583507
Дата охранного документа: 10.05.2016

Похожие РИД в системе