×
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 21-30 из 169.
13.01.2017
№217.015.8262

Способ и устройство для проведения испытаний радиотехнических изделий

Изобретение относится к технике проведения климатических испытаний различных изделий, в частности радиотехнических изделий. Способ для проведения испытаний радиотехнических изделий, включающий размещение испытуемого изделия в климатическом отсеке герметичной камеры с воздействием на него низкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601534
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8375

Космический аппарат обслуживания на орбите автоматического космического аппарата и способ стыковки космического аппарата обслуживания с неисправным вращающимся космическим аппаратом

Группа изобретений относится к обслуживанию (в т.ч. дозаправке) автоматических космических аппаратов (КА) на орбите. КА обслуживания (КАО) содержит узел стыковки с КА, двигательную установку, манипулятор для захвата КА, манипулятор захвата, перемещения и замены (МПЗ) блоков аппаратуры КА и КАО,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601522
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8405

Аэродинамическая модель летательного аппарата для исследования распределения давления по поверхности в аэродинамических испытаниях с имитацией струй кормового реактивного двигателя

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к аэродинамическим моделям летательных аппаратов для исследования распределения давления по поверхности тонкостенной модели, испытываемой в аэродинамических трубах при условии имитации струи кормового ракетного двигателя. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601532
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8cf4

Способ азимутального прицеливания пусковой установки

Изобретение относится к азимутальному прицеливанию мобильных пусковых установок (ПУ) ракетно-артиллерийского вооружения сухопутных войск при стрельбе по ненаблюдаемой цели. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности азимутального прицеливания пусковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604592
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8dae

Отсек боевого оснащения летательного аппарата

Изобретение относится к ракетной и авиационной технике, а более конкретно - к ударным беспилотным системам для поражения наземных и надводных целей. В отсеке боевого оснащения (БО) летательного аппарата (ЛА), включающем силовой набор, обечайку и вкладную боевую часть (БЧ), обечайка и силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604540
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.9113

Гидравлическая система летательного аппарата

Изобретение относится к ракетной и авиационной технике и может найти применение в конструкциях гидросистем, реализующих несколько режимов управления. Гидравлическая система летательного аппарата содержит электроприводной насос (7) с регулируемой подачей, исполнительный двигатель (8),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605797
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.9e31

Модель летательного аппарата для исследования влияния струи реактивного двигателя на аэродинамические характеристики летательного аппарата

Модель летательного аппарата для исследования влияния струи реактивного двигателя на аэродинамические характеристики летательного аппарата включает закрепленный на боковой державке тонкостенный корпус с кормовым соплом и дренажными отверстиями по наружной поверхности, дренажные трубки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610791
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.a302

Способ стабилизации движения ракеты при подводном старте и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам и устройствам стабилизации ракеты при подводном старте с движущегося носителя. Стабилизация движения ракеты при подводном старте сводится к обеспечению работы механизмов устройства стабилизации и последовательным командам...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607126
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.ae28

Способ теплового нагружения неметаллических конструкций

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на конструкцию летательного аппарата в наземных условиях и может быть использовано при стендовых испытаниях. Заявленный способ включает зонный нагрев с помощью радиационных нагревателей наружной поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612887
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b070

Регулируемое сопло

Изобретение относится к ракетной технике и описывает устройство регулируемого сопла с регулирующим приводом и механизмом синхронизации. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и сверхзвуковые створки, образующие канал для истечения продуктов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613358
Дата охранного документа: 16.03.2017
Показаны записи 21-30 из 73.
13.01.2017
№217.015.8262

Способ и устройство для проведения испытаний радиотехнических изделий

Изобретение относится к технике проведения климатических испытаний различных изделий, в частности радиотехнических изделий. Способ для проведения испытаний радиотехнических изделий, включающий размещение испытуемого изделия в климатическом отсеке герметичной камеры с воздействием на него низкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601534
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8375

Космический аппарат обслуживания на орбите автоматического космического аппарата и способ стыковки космического аппарата обслуживания с неисправным вращающимся космическим аппаратом

Группа изобретений относится к обслуживанию (в т.ч. дозаправке) автоматических космических аппаратов (КА) на орбите. КА обслуживания (КАО) содержит узел стыковки с КА, двигательную установку, манипулятор для захвата КА, манипулятор захвата, перемещения и замены (МПЗ) блоков аппаратуры КА и КАО,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601522
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8405

Аэродинамическая модель летательного аппарата для исследования распределения давления по поверхности в аэродинамических испытаниях с имитацией струй кормового реактивного двигателя

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к аэродинамическим моделям летательных аппаратов для исследования распределения давления по поверхности тонкостенной модели, испытываемой в аэродинамических трубах при условии имитации струи кормового ракетного двигателя. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601532
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8cf4

Способ азимутального прицеливания пусковой установки

Изобретение относится к азимутальному прицеливанию мобильных пусковых установок (ПУ) ракетно-артиллерийского вооружения сухопутных войск при стрельбе по ненаблюдаемой цели. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности азимутального прицеливания пусковой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604592
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8dae

Отсек боевого оснащения летательного аппарата

Изобретение относится к ракетной и авиационной технике, а более конкретно - к ударным беспилотным системам для поражения наземных и надводных целей. В отсеке боевого оснащения (БО) летательного аппарата (ЛА), включающем силовой набор, обечайку и вкладную боевую часть (БЧ), обечайка и силовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604540
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.9113

Гидравлическая система летательного аппарата

Изобретение относится к ракетной и авиационной технике и может найти применение в конструкциях гидросистем, реализующих несколько режимов управления. Гидравлическая система летательного аппарата содержит электроприводной насос (7) с регулируемой подачей, исполнительный двигатель (8),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605797
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.9e31

Модель летательного аппарата для исследования влияния струи реактивного двигателя на аэродинамические характеристики летательного аппарата

Модель летательного аппарата для исследования влияния струи реактивного двигателя на аэродинамические характеристики летательного аппарата включает закрепленный на боковой державке тонкостенный корпус с кормовым соплом и дренажными отверстиями по наружной поверхности, дренажные трубки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610791
Дата охранного документа: 15.02.2017
25.08.2017
№217.015.a302

Способ стабилизации движения ракеты при подводном старте и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к способам и устройствам стабилизации ракеты при подводном старте с движущегося носителя. Стабилизация движения ракеты при подводном старте сводится к обеспечению работы механизмов устройства стабилизации и последовательным командам...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607126
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.ae28

Способ теплового нагружения неметаллических конструкций

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового воздействия на конструкцию летательного аппарата в наземных условиях и может быть использовано при стендовых испытаниях. Заявленный способ включает зонный нагрев с помощью радиационных нагревателей наружной поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612887
Дата охранного документа: 13.03.2017
25.08.2017
№217.015.b070

Регулируемое сопло

Изобретение относится к ракетной технике и описывает устройство регулируемого сопла с регулирующим приводом и механизмом синхронизации. Регулируемое сверхзвуковое сопло содержит корпус, шарнирно закрепленные на нем дозвуковые и сверхзвуковые створки, образующие канал для истечения продуктов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613358
Дата охранного документа: 16.03.2017
+ добавить свой РИД