Об определении ориентации и стабилизации космического аппарата с помощью наблюдателя состояния

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.

космический аппарат, ориентация, неполное измерение, наблюдатель состояния, управление, стабилизация, spacecraft, orientation, observer of a state, asymptotic estimation, control, stabilization

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. URL: http://www.tsenki.com/production_technologies/hiroscopic/control_systems/gyroscopic_angular_velocity_meters/

5. URL: http://geofizika-cosmos.ru/napravleniya-deyatelnosti/optiko-elektronnye-pribory-orientacii-i-navigacii-kosmicheskih-apparatov/test-3.html

6. 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.

7. 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.

8. Абдуллин Р. З., Анапольский Л. Ю., Земляков А. С. и др. Метод векторных функций Ляпунова в теории устойчивости. М.: Наука, 1987. 312 с.

9. Матросов В. М., Козлов Р. И., Матросова Н. И. Теория устойчивости многокомпонентных нелинейных систем. М.: Физматлит, 2007. 184 с.

10. URL: http://www.iki.rssi.ru/ofo/page_navig.html

11. 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.

12. Зубов В. И. Проблема устойчивости процессов управления. Л.: Судостроение, 1980. 256 с.