Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Features of Attitude Control of a Spacecraft, Equipped with Inertial Actuators

https://doi.org/10.17587/mau.16.188-195

Abstract

The topic of the article is the problem of the correct selection of time for an optimal spacecraft turn from any initial position to the prescribed final angular position. The case, when a spacecraft is rotated with a minimal magnitude of the angular momentum, is considered. The optimal control is within the class of the regular motions. It is assumed that the dynamics of the spacecraft rotation during a turn corresponds to the well-known control method [1], which includes a maximal possible acceleration of rotation of a spacecraft, rotation with constant module of angular momentum and the maximal possible slowing down of the angular momentum. At the acceleration and braking phases the control moment is the greatest possible and is parallel to the spacecraft angular momentum; between the acceleration and braking phases the controlling moment is formed from the condition that spacecraft motion occurred strictly along the appointed trajectory of rotation defined by computational turn vector and a preset value of the modulus of the angular momentum. Formalized equations are presented, and computational expressions for definition of the optimal duration of reorientation maneuver are derived for the known mass-inertial characteristics of a spacecraft, if the attitude control is implemented with the use of the inertial actuators (system of powered gyroscopes, gyrodynes). The condition for determination of the moment of the beginning of the braking, which uses the current parameters of motion (information on the angular position of a spacecraft and measurements of the angular velocity) is presented, which increases considerably the accuracy of spacecraft movement to the required position. This paper is continuation of [1, 2].

About the Author

M. V. Levskii
Maximov Research Institute of Space Systems as Branch of the Khrunichev State Research and Production Space Center, Yubileiny, The Moscow region
Russian Federation


References

1. Левский М. В. Некоторые вопросы оптимального по времени управления программным разворотом космического аппарата // Космические исследования. 2011. Т. 49. Вып. 6.

2. Левский М. В. Об одном случае оптимального управления пространственной ориентацией космического аппарата // Известия РАН. Теория и системы управления. 2012. № 4.

3. Раушенбах Б. В., Токарь Е. Н. Управление ориентацией космических аппаратов. М.: Наука, 1974.

4. Левский М. В. Решение задачи оптимального управления разворотом КА в рамках класса регулярных движений // Космонавтика и ракетостроение. 1999. № 16.

5. Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973.

6. Левский М. В. Способ управления разворотом космического аппарата. Патент на изобретение РФ № 2093433 // Бюллетень "Изобретения. Заявки и патенты". 1997. № 29.

7. Каструччио И. Цифровая система стабилизации орбитальной космической станции "Скайлэб" // Вопросы ракетной техники. 1973. № 10.

8. Сарычев В. А., Беляев М. Ю., Зыков С. Г., Сазонов В. В., Тесленко В. П. Математические модели процессов поддержания ориентации орбитальной станции "Мир" с помощью гиродинов. М.: Препринт ИПМ им. М. В. Келдыша АН СССР. 1989. № 10.

9. Ковтун В. С., Митрикас В. В., Платонов В. Н., Ревнивых С. Г., Суханов Н. А. Математическое обеспечение проведения экспериментов при управлении ориентацией космического астрофизического модуля "Гамма" // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1990. № 3.

10. Сарычев В. А., Беляев М. Ю., Зыков С. Г., Зуева Е. Ю., Сазонов В. В., Сайгираев Х. У. О некоторых задачах управления ориентацией орбитального комплекса "Мир - Квант-1 - Квант-2" // Тр. XXV чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского. Секция "Проблемы ракетной и космической техники". М.: ИИЕТ им. С. И. Вавилова РАН, 1991.

11. Левский М. В. К вопросу оптимального успокоения вращения космического аппарата // Известия РАН. Теория и системы управления. 2011. № 1.

12. Алексеев К. Б., Бебенин Г. Г. Управление космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1974.

13. Левский М. В. Управление пространственным разворотом космического аппарата с минимальным значением функционала пути // Космические исследования. 2007. Т. 45, Вып. 3.


Review

For citations:


Levskii M.V. Features of Attitude Control of a Spacecraft, Equipped with Inertial Actuators. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2015;16(3):188-195. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.16.188-195

Views: 563


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)