<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.17.267-273</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-291</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ В АВИАКОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>CONTROL AND INFORMATION PROCESSING IN AEROSPACE SYSTEMS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Об определении ориентации и стабилизации космического аппарата с помощью наблюдателя состояния</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>On Spacecraft Attitude Determination and Stabilization Using State Observers</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Косов</surname><given-names>А. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kosov</surname><given-names>A. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">aakosov@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Ульянов</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Ul'yanov</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">sau@icc.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт динамики систем и теории управления СО РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute for System Dynamics and Control Theory of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>28</day><month>08</month><year>2018</year></pub-date><volume>17</volume><issue>4</issue><fpage>267</fpage><lpage>273</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2018</copyright-statement><copyright-year>2018</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/291">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/291</self-uri><abstract><p>Рассматривается задача определения углового положения космического аппарата в режиме точной ориентации в орбитальной системе координат по данным гироскопического измерителя вектора угловой скорости и датчика местной вертикали. Предложен подход к решению этой задачи с помощью наблюдателя состояния, построенного по кинематическим уравнениям. Численным моделированием подтверждена работоспособность предложенного наблюдателя при использовании его выходных переменных в системе стабилизации в орбитальной системе координат. Рассмотрена также двойственная задача определения компонент вектора угловой скорости по измерениям углов ориентации с помощью высокоточных звездных датчиков.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>For spacecrafts with long operational life, the development of reserve ways for maintaining exact three-axis orientation, when there is no opportunity to use measurements of the full state vector, is a topical problem. In such cases, state observers are usually applied for asymptotic estimation (restoration) of unmeasured components of the state vector and subsequent use of the received estimations in the feedback path. In this article, we consider the problem of asymptotic estimation of the three angles of orientation, which are inaccessible to direct measurement, in the fine orientation mode in the orbital reference system by means of a state observer. Data from the gyroscopic angular velocity measuring device and from the sensor of a local vertical are used in the observer equations. Feedback coefficients for the observer, which provide attenuation of the estimation error, are obtained. Efficiency of the observer is validated by numerical simulation of the control system with the observer designed for a satellite with elastic elements. For the case of failure of the gyroscopic angular velocity measuring device, we also consider the problem of determination of angular velocity vector components on the basis of measurements of the angles of orientation obtained from high-precision star sensors. Here, the state observer is proposed to compute derivatives of the measured angles via polynomial approximation of measurements by using the method of least squares.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>космический аппарат</kwd><kwd>ориентация</kwd><kwd>неполное измерение</kwd><kwd>наблюдатель состояния</kwd><kwd>управление</kwd><kwd>стабилизация</kwd><kwd>spacecraft</kwd><kwd>orientation</kwd><kwd>observer of a state</kwd><kwd>asymptotic estimation</kwd><kwd>control</kwd><kwd>stabilization</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бранен В. Н., Платонов В. Н., Сумароков А. В., Тимаков С. Н. О стабилизации спутника связи, несущего маховики, без использования датчиков углов и угловых скоростей // Известия РАН. Теория и системы управления. 2008. № 1. С. 106-116.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Бранен В. Н., Платонов В. Н., Сумароков А. В., Тимаков С. Н. О стабилизации спутника связи, несущего маховики, без использования датчиков углов и угловых скоростей // Известия РАН. Теория и системы управления. 2008. № 1. С. 106-116.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зубов И. Е., Микрин Е. А., Олейник А. С., Рябченко В. Н. Алгоритмы синтеза линейных наблюдателей для нелинейных динамических систем // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. С. 3-16.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Зубов И. Е., Микрин Е. А., Олейник А. С., Рябченко В. Н. Алгоритмы синтеза линейных наблюдателей для нелинейных динамических систем // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. С. 3-16.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Акуленко Л. Д., Крылов С. С., Марков Ю. Г., Тун Тун Вин, Филиппова А. С. Динамика космического аппарата с упругими и диссипативными элементами в режиме ориентации // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. С. 106-115.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Акуленко Л. Д., Крылов С. С., Марков Ю. Г., Тун Тун Вин, Филиппова А. С. Динамика космического аппарата с упругими и диссипативными элементами в режиме ориентации // Известия РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. С. 106-115.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">URL: http://www.tsenki.com/production_technologies/hiroscopic/control_systems/gyroscopic_angular_velocity_meters/</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">URL: http://www.tsenki.com/production_technologies/hiroscopic/control_systems/gyroscopic_angular_velocity_meters/</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">URL: http://geofizika-cosmos.ru/napravleniya-deyatelnosti/optiko-elektronnye-pribory-orientacii-i-navigacii-kosmicheskih-apparatov/test-3.html</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">URL: http://geofizika-cosmos.ru/napravleniya-deyatelnosti/optiko-elektronnye-pribory-orientacii-i-navigacii-kosmicheskih-apparatov/test-3.html</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Козлов Р. И. Применение вектор-функции Ляпунова для исследования точности гироскопической стабилизации космического аппарата // Прямой метод в теории устойчивости и его приложения. Ред. В. М. Матросов, Л. Ю. Анапольский. Новосибирск: Наука. 1981. С. 179-195.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Козлов Р. И. Применение вектор-функции Ляпунова для исследования точности гироскопической стабилизации космического аппарата // Прямой метод в теории устойчивости и его приложения. Ред. В. М. Матросов, Л. Ю. Анапольский. Новосибирск: Наука. 1981. С. 179-195.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Козлов Р. И., Банщиков А. В., Ульянов С. А., Хмельнов А. Е. Программный модуль для качественного исследования непрерывно-дискретных динамических систем ВФЛ-РЕДУКТОР-НД. Свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2007613833 от 07.09.2007.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Козлов Р. И., Банщиков А. В., Ульянов С. А., Хмельнов А. Е. Программный модуль для качественного исследования непрерывно-дискретных динамических систем ВФЛ-РЕДУКТОР-НД. Свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2007613833 от 07.09.2007.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Абдуллин Р. З., Анапольский Л. Ю., Земляков А. С. и др. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости. М.: Наука, 1987. 312 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Абдуллин Р. З., Анапольский Л. Ю., Земляков А. С. и др. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости. М.: Наука, 1987. 312 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Матросов В. М., Козлов Р. И., Матросова Н. И. Теория устойчивости многокомпонентных нелинейных систем. М.: Физматлит, 2007. 184 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Матросов В. М., Козлов Р. И., Матросова Н. И. Теория устойчивости многокомпонентных нелинейных систем. М.: Физматлит, 2007. 184 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">URL: http://www.iki.rssi.ru/ofo/page_navig.html</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">URL: http://www.iki.rssi.ru/ofo/page_navig.html</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Аванесов Г. А., Красиков В. А., Никитин А. В., Сазонов В. В. Оценка точности определения параметров ориентации осей системы координат астроизмерительного прибора БОКЗ-М по экспериментальным данным // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2010. № 74. 37 с. URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-74.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Аванесов Г. А., Красиков В. А., Никитин А. В., Сазонов В. В. Оценка точности определения параметров ориентации осей системы координат астроизмерительного прибора БОКЗ-М по экспериментальным данным // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2010. № 74. 37 с. URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2010-74.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зубов В. И. Проблема устойчивости процессов управления. Л.: Судостроение, 1980. 256 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Зубов В. И. Проблема устойчивости процессов управления. Л.: Судостроение, 1980. 256 с.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
