Оптимизация кинетического момента для повышения маневренности космического аппарата с инерционными исполнительными органами

Решается задача улучшения маневренности космического аппарата (КА) с инерционными исполнительными органами (системой силовых гироскопов, гиродинами) за счет оптимизации алгоритмов управления кинетическим моментом. В аналитическом виде записаны условия оптимальности режима переориентации без "разгрузки" гиросистемы и изучены свойства оптимального движения. Даны ключевые соотношения и уравнения для построения оптимальной программы управления, если КА разворачивается в условиях возмущений. Приведен пример численного моделирования разворота КА в соответствии с разработанным методом управления.

космический аппарат, ориентация, силовые гироскопы, управляющая функция, оптимальное управление, кинетический момент, spacecraft, attitude, powered gyroscopes, control function, optimal control, angular momentum

1. Бранен В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973. 320 с.

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

3. Левский М. В. Использование универсальных переменных в задачах оптимального управления ориентацией космических аппаратов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 1. С. 53-59.

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

5. Молоденков A. В., Сапунков Я. Г. Решение задачи оптимального разворота осесимметричного космического аппарата с ограниченным и импульсным управлением при произвольных граничных условиях // Известия РАН. Теория и системы управления. 2007. № 2.

6. Levskii M. V. Optimal spacecraft terminal attitude control synthesis by the quaternion method // Mechanics of solids, 2009, Vol. 44, No. 2.

7. Levskii M. V. About method for solving the optimal control problems of spacecraft spatial orientation // Problems of nonlinear analysis in engineering systems. 2015. Vol. 21, N. 2.

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

9. Платонов В. Н., Ковтун В. С. Способ управления космическим аппаратом с помощью реактивных исполнительных органов при выполнении программного разворота. Патент на изобретение РФ № 2098325 // Бюллетень "Изобретения. Заявки и патенты". 1997. № 34 от 10.12.1997.

10. 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.

11. 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.

12. Понтрягин Л. С., Болтянский В. Г., Гамкрелидзе Р. В., Мищенко Е. Ф. Математическая теория оптимальных процессов. M.: Наука, 1983.

13. Young L. G. Lectures on the calculus of variations and optimal control theory. Philadelphia, London, Toronto: W. B. Saunders Company, 1969.