×
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 61-70 из 169.
20.01.2018
№218.016.1730

Способ управления прямоточным воздушно-реактивным двигателем крылатой ракеты

Изобретение относится к области ракетной техники, созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) для крылатых ракет (КР) и управлению КР. В случаях неисправности датчиков командных давлений выдается команда для выполнения резервного алгоритма управления ПВРД. Достигается заранее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635757
Дата охранного документа: 15.11.2017
20.01.2018
№218.016.179c

Система регулирования сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике и касается системы регулирования (CP) сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (СПВРД). На поверхности передней части центрального тела расположены от двух до четырех приемников воздушного давления и приемник полного давления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635758
Дата охранного документа: 15.11.2017
20.01.2018
№218.016.179d

Устройство соединения и расстыковки электрических связей разделяемых ступеней летательного аппарата

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано в конструкции высокоскоростных двухступенчатых ракет. Устройство установлено в корпусе летательного аппарата и содержит электрический узел. Электрический узел расположен перпендикулярно к внешнему обводу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635704
Дата охранного документа: 15.11.2017
13.02.2018
№218.016.2069

Фиксатор разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА). Целью изобретения является создание надежного фиксатора разделяемых объектов ЛА для соединения без люфта сложных разделяемых объектов большой массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641532
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.257e

Обечайка корпуса летательного аппарата

Изобретение относится к конструкции корпусов скоростных летательных аппаратов (ЛА), преимущественно малых калибров. Для обечайки с длиной образующей L и с гладкой несущей стенкой толщиной δ корпуса цилиндрической, конической или биконической формы - в стенке обечайки с одного или двух торцов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642471
Дата охранного документа: 26.01.2018
17.02.2018
№218.016.2a5f

Многоцелевая трансформируемая орбитальная система и способ ее применения

Группа изобретений относится к построению и управлению космическими аппаратами на орбитах ИСЗ. Система включает в себя орбитальную станцию, целевые (ЦМ) и обеспечивающие модули на компланарных орбитах. ЦМ имеют в своем составе многоразовые возвращаемые аппараты (МВА) крылатой схемы. В МВА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643082
Дата охранного документа: 30.01.2018
17.02.2018
№218.016.2cdb

Ракетно-космический комплекс и способ функционирования ракетно-космического комплекса

Группа изобретений относится к средствам и методам выведения, работы на орбите и увода с орбиты автоматических полезных нагрузок (ПН) с помощью беспилотного ракетно-космического комплекса (РКК). В состав РКК входит разгонный блок (РБ) с устройствами управления ракетой-носителем, которые при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643744
Дата охранного документа: 05.02.2018
04.04.2018
№218.016.3055

Способ поражения цели сверхзвуковой крылатой ракетой и сверхзвуковая крылатая ракета для его осуществления

Группа изобретений относится к ракетной технике, а именно к сверхзвуковым крылатым ракетам, предназначенным для поражения наземных целей, включая легкоуязвимые площадные наземные объекты, в том числе критичные по времени мобильные цели. Способ включает введение в бортовую аппаратуру системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644962
Дата охранного документа: 15.02.2018
04.04.2018
№218.016.349b

Способ управления авиационным воздушно-реактивным двигателем летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Способ управления авиационным воздушно-реактивным двигателем (ВРД) летательного аппарата (ЛА) включает измерение давления и температуры воздуха на входе в ВРД, преобразование информации с датчиков давлений и температуры и передачу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646020
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.3501

Мультипликатор двойного действия

Изобретение относится к гидросистемам транспортных средств. Мультипликатор состоит из дифференциального поршня, механизма реверсирования, обратных клапанов, гидрокомпенсатора, гидроаккумулятора, фильтра и штуцеров. Обратные клапаны содержат демпфирующие полости с дроссельными отверстиями. Все...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645881
Дата охранного документа: 28.02.2018
Показаны записи 61-70 из 73.
20.01.2018
№218.016.1730

Способ управления прямоточным воздушно-реактивным двигателем крылатой ракеты

Изобретение относится к области ракетной техники, созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД) для крылатых ракет (КР) и управлению КР. В случаях неисправности датчиков командных давлений выдается команда для выполнения резервного алгоритма управления ПВРД. Достигается заранее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635757
Дата охранного документа: 15.11.2017
20.01.2018
№218.016.179c

Система регулирования сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя

Изобретение относится к ракетной технике и касается системы регулирования (CP) сверхзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (СПВРД). На поверхности передней части центрального тела расположены от двух до четырех приемников воздушного давления и приемник полного давления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635758
Дата охранного документа: 15.11.2017
20.01.2018
№218.016.179d

Устройство соединения и расстыковки электрических связей разделяемых ступеней летательного аппарата

Изобретение относится к области ракетно-космической техники и может быть использовано в конструкции высокоскоростных двухступенчатых ракет. Устройство установлено в корпусе летательного аппарата и содержит электрический узел. Электрический узел расположен перпендикулярно к внешнему обводу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635704
Дата охранного документа: 15.11.2017
13.02.2018
№218.016.2069

Фиксатор разделяемых объектов летательных аппаратов

Изобретение относится к ракетной технике и может найти применение в конструкциях систем разделения объектов летательных аппаратов (ЛА). Целью изобретения является создание надежного фиксатора разделяемых объектов ЛА для соединения без люфта сложных разделяемых объектов большой массы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641532
Дата охранного документа: 18.01.2018
13.02.2018
№218.016.257e

Обечайка корпуса летательного аппарата

Изобретение относится к конструкции корпусов скоростных летательных аппаратов (ЛА), преимущественно малых калибров. Для обечайки с длиной образующей L и с гладкой несущей стенкой толщиной δ корпуса цилиндрической, конической или биконической формы - в стенке обечайки с одного или двух торцов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642471
Дата охранного документа: 26.01.2018
17.02.2018
№218.016.2a5f

Многоцелевая трансформируемая орбитальная система и способ ее применения

Группа изобретений относится к построению и управлению космическими аппаратами на орбитах ИСЗ. Система включает в себя орбитальную станцию, целевые (ЦМ) и обеспечивающие модули на компланарных орбитах. ЦМ имеют в своем составе многоразовые возвращаемые аппараты (МВА) крылатой схемы. В МВА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643082
Дата охранного документа: 30.01.2018
17.02.2018
№218.016.2cdb

Ракетно-космический комплекс и способ функционирования ракетно-космического комплекса

Группа изобретений относится к средствам и методам выведения, работы на орбите и увода с орбиты автоматических полезных нагрузок (ПН) с помощью беспилотного ракетно-космического комплекса (РКК). В состав РКК входит разгонный блок (РБ) с устройствами управления ракетой-носителем, которые при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643744
Дата охранного документа: 05.02.2018
04.04.2018
№218.016.3055

Способ поражения цели сверхзвуковой крылатой ракетой и сверхзвуковая крылатая ракета для его осуществления

Группа изобретений относится к ракетной технике, а именно к сверхзвуковым крылатым ракетам, предназначенным для поражения наземных целей, включая легкоуязвимые площадные наземные объекты, в том числе критичные по времени мобильные цели. Способ включает введение в бортовую аппаратуру системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644962
Дата охранного документа: 15.02.2018
04.04.2018
№218.016.349b

Способ управления авиационным воздушно-реактивным двигателем летательного аппарата

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Способ управления авиационным воздушно-реактивным двигателем (ВРД) летательного аппарата (ЛА) включает измерение давления и температуры воздуха на входе в ВРД, преобразование информации с датчиков давлений и температуры и передачу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646020
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.3501

Мультипликатор двойного действия

Изобретение относится к гидросистемам транспортных средств. Мультипликатор состоит из дифференциального поршня, механизма реверсирования, обратных клапанов, гидрокомпенсатора, гидроаккумулятора, фильтра и штуцеров. Обратные клапаны содержат демпфирующие полости с дроссельными отверстиями. Все...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645881
Дата охранного документа: 28.02.2018
+ добавить свой РИД