Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.5. В составБУД входят счетчик импульсов (СЧИ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), усилитель обратной связи (УОС), широтно-импульсныймодулятор (ШИМ), датчик тока (ДТ), коммутатор (К), формировательимпульсов (ФИ), двигатель-маховик (ДМ), вторичный источник питания (ВИП).Рис.
4.5 Функциональная схема БУДКаждый БУД обеспечивает регулирование тока в диапазоне от 0до максимума (3,2 А). Предусмотрена одновременная работа основного и резервного каналов одного УДМ. При этом суммарный ток двигателя изменяется от 0 до 6,4 А.БУД обеспечивает выдачу в контроллер БУД аналоговой информации (в виде напряжения постоянного тока) о токе двигателя с выходаУОС и информации о скорости вращения ротора в виде последовательности импульсов, формируемых по сигналам с ДПР с помощью ФИ.В табл. 4.2 приведены основные характеристики и габаритные размеры двигателей-маховиков, разрабатываемых НПП ВНИИЭМ [35].В табл. 4.2 обозначены: * – проектные данные; напряжение питания – 24…34 В постоянного тока (для ДМ-3 –12…14 В).892914ДМ-9*1814ДМ-8*ДМ-7*3027ДМ-6*ДМ-5*7ДМ-4*ДМ-3*75ДМ-2*1007033343517760,0120,020,020,050,020,020,0070,10,350,26±4,0±0,3±0,1±5,0±1,0±8,0±0,3±14,0±29,4±19,660003000300025006000600060003500120011003636363636363636960960Число импульсов наоборот датчика частоты вращения ротора маховика (N)Диапазон изменениячастоты вращения,об/минДиапазон изменениякинетического момента, Н.м.с, не болееУправляющий моментМу, Н.м, не более3,05,014,010,52,7Масса, кгБлок электромеханики2,61,71,53,81,50,81,02,03,5AB200x100170x100140x110225x100150x100190x90130x70-----------200 120-260x150 267 168390x170 271 181390x160 267 168DxL-----70-848684CГабаритные размеры, ммЭлектронныйблокДМ-1ДММу=Ммакс Му=0Потребляемаямощность приуправляющем моменте Му, Вт,не болееМодельТаблица 4.290БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫСИСТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ И ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВВсе двигатели-маховики предназначены для эксплуатации электромеханических блоков вне герметичного контейнера КА.
ДМ и ДМ-1имеют конструктивно обособленный электронный блок управления,размещаемый в герметичном приборном контейнере КА. В двигателях-маховиках, предназначенных для малых КА, электромеханический и электронный блоки конструктивно совмещены.Эти двигатели-маховики имеют цифровой интерфейс (интерфейссигналов управления ДМ и ДМ-1 – аналоговый).
Все двигателимаховики имеют встроенный датчик частоты вращения ротора, вырабатывающий N импульсов на один оборот ротора маховика. Электронные блоки ДМ, ДМ-1 и ДМ-2 построены по схеме холодного резерваканалов управления. Двигатели-маховики модели ДМ в течение ряда летуспешно эксплуатировались на космических аппаратах «МЕТЕОР-3»,«РЕСУРС», «ЭЛЕКТРО» (GOMS) [23,27].На рис.
4.6 (а, б) показаны комплекты блоков двигателей-маховиков ДМ и ДМ-1.Двигатель-маховик для космических аппаратов малой массыимеет вид, показанный на рис. 4.7.На рис. 4.6 и рис. 4.7 введены следующие обозначения:1 – защитный кожух;3 – электрический соединитель;4 – монтажная поверхность;– направление вектора кинетического момента.Двигатели-маховики входят в состав систем ориентации и стабилизации спутников типа ГЛОНАСС. Спутник ГЛОНАСС конструктивно состоит из цилиндрического гермоконтейнера с приборнымблоком, рамы антенно-фидерных устройств, приборов системы ориентации, панелей солнечных батарей с приводами, блока двигательной установки и жалюзи системы терморегулирования с приводами.Система ориентации и стабилизации обеспечивает успокоение спутника после отделения от средств выведения, начальную ориентациюсолнечных батарей на Солнце и продольной оси спутника на Землю,затем ориентацию продольной оси спутника на центр Земли и наце-91БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ92а)б)Рис.
4.6 Комплект блоков двигателей-маховиковРис. 4.7 Двигатель-маховик для КА малой массыИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫСИСТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ И ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВливание солнечных батарей на Солнце, а также стабилизацию спутника в процессе коррекции орбиты. Для минимизации возмущений надвижение центра масс спутника разгрузка двигателей-маховиков производится с помощью магнитопровода.В режиме начальной ориентации на Солнце с помощью управляющих двигателей-маховиков осуществляется разворот спутникаотносительно его продольной оси до появления Солнца в поле зренияприбора ориентации на Солнце, который установлен на панели солнечных батарей. Режим ориентации на Землю начинается из положения ориентации на Солнце путем разворота спутника с помощьюдвигателей-маховиков вокруг оси, ориентированной на Солнце, до появления Земли в поле зрения прибора ориентации на центр Земли.
Вштатном режиме с помощью управляющих двигателей-маховиков посигналам с приборов обеспечивается ориентация оси спутника вместе с антеннами на центр Земли. Ориентация солнечных батарей наСолнце осуществляется по одному каналу путем разворота спутникавместе с солнечными батареями с помощью управляющего двигателямаховика и разворотов панелей батарей относительно корпуса спутника по другому каналу с помощью привода вращения солнечныхбатарей в соответствии с сигналами приборов ориентации на Солнце.4.3. Системы магнитной разгрузкиуправляющих двигателей-маховиковДля разгрузки управляющих двигателей-маховиков, установленных на низкоорбитальных КА, могут применяться электромагниты,создающие при соответствующем управлении ими магнитныемоменты, приводящие при взаимодействии с магнитным полем Землик механическим моментам, действующим на КА.Выбор магнитов для включения с целью разгрузки КУДМ осуществляет система стабилизации и ориентации (см.
раздел 7). Приэтом учитывается ориентация магнитов (ориентация КА) относительно силовых линий магнитного поля Земли.Вектор магнитной индукции в проекциях на оси связанной системы координат (ССК) КА может быть определен путем непосред-9394БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИственного измерения с помощью магнитометра (см. раздел 3.5) илирасчетным путем с использованием модели магнитного поля Земли, атакже текущих координат подспутниковой точки и параметров ориентации КА относительно орбитальной системы координат (ОСК),рассчитываемых на борту, как это реализовано в интегрированной системе управления КА «Монитор-Э ».Комплекс магнитных исполнительных органов разработки НИИКП (г.
Санкт-Петербург) включает в себя три электромагнита, каждыйиз которых имеет основную и резервную обмотки, намотанные наодин общий сердечник, и электронный прибор управления магнитами.Управление КМИО осуществляется из БЦВС через блок силовойавтоматики. Командный сигнал на каждый электромагнит можетиметь знак «+» или «».КМИО, примененный на КА «Монитор-Э», имеет магнитный момент 50 А.м 2.
Для других КА при необходимости он может быть увеличен до 300-400 А.м 2 (КА «RAMOS»).Программное обеспечение управления КМИО размещается вБЦВС и в вычислительном ядре (ВЯ) коммутационно-преобразующего устройства (КПУ). Алгоритмы системы управления движениемвыдают признак разрешения разгрузки в алгоритмы системы стабилизации и ориентации. Алгоритм разгрузки с помощью КМИО передает в алгоритм управления КМИО в БЦВС управляющие сигналы поосям X, Y и Z. Алгоритм управления КМИО также принимает признаквключения (выключения) КМИО, формирует управляющее словоКМИО и передает это слово в вычислительную систему (ВС) КПУ.Алгоритм управления КМИО в КПУ формирует три управляющихслова (по осям X, Y и Z) и передает их в ЭП КМИО.
КМИО включается, отрабатывает заданные командные сигналы и передает в КПУинформацию о состоянии блоков X, Y и Z.Алгоритм управления КМИО в БЦВС принимает и анализируетответные слова КМИО из КПУ для идентификации отказавших блоков комплектов А и Б, оценки готовности и работоспособностиКМИО, формирует и передает в алгоритмы ССО и СУД информациюо состоянии КМИО в виде слова исправности. Также алгоритм управ-ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫСИСТЕМ СТАБИЛИЗАЦИИ И ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВления КМИО в БЦВС формирует и передает в ПО интегрированнойсистемы управления телеметрические параметры.Для комплекса магнитных исполнительных органов с магнитныммоментом ± 300 А.м2 габаритно-массовые характеристики имеют следующие значения:• длина магнитов – 1м;• масса каждого магнита – 4 кг;• электронный прибор имеет габариты 29018065;• масса ЭП – 2 кг;• общая масса КМИО – 14 кг.Другим средством магнитной разгрузки УДМ может служить система сброса кинетического момента (ССКМ) разработки НИИ ЭМ(г.
Истра). ССКМ включает в себя как магнитные исполнительные органы, так и средства измерения параметров магнитного поля.Выбор средства магнитной разгрузки (ССКМ, КМИО + магнитометр) для каждого конкретного КА осуществляется исходя из балансапотребных и располагаемых магнитных моментов, возможных ограничений по массе и габаритам, ценовых показателей.4.4. Газореактивные двигателиГазореактивные двигатели применяются в системах ориентациибольших КА [2, 4]. Однако функции их ограничиваются кратковременной работой для обеспечения особо точной ориентации или коррекции положения КА, подверженного внешним возмущениям. Так,в проекте спутника «АУОС-СМ-КФ» (ГКБ «Южное») [27] для осуществления прецизионной ориентации на Солнце предусмотрена работа специальной газореактивной системы.В проекте «РЕЗОНАНС» управление угловым движением КАможет осуществляться с применением либо реактивных двигателей, работающих на выбросе из сопла азота или аргона, либо реактивных однокомпонентных двигателей, работающих на выбросе из соплапродуктов разложения гидразина, либо электромаховичных исполнительных органов, либо магнитных исполнительных органов, работающих на принципе взаимодействия собственного электромагнитного9596БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИполя с магнитным полем Земли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
