Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Двигатель установлен таким образом, что его ось вращенияпараллельна базовой оси КА O2 Z2.В нейтральном положении векторы тяги СПД1 и СПД2 параллельны базовой оси КА O2 X2.Располагаемый управляющий момент относительно оси X составляет ±0,0368 Н.м, относительно оси Z – ±0,0374 Н.м.Момент разгрузки относительно оси Y ССК реализуется путемвключения одного из СПД в соответствии с требуемым знаком момента в режиме пониженной мощности. При этом располагаемыйуправляющий момент относительно оси Y составляет ±0,0260 Н.м.Таким образом, располагаемые управляющие моменты СПД превышают возможные возмущающие аэродинамические и гравитационные моменты для высоты орбиты Hорб = 550 км и позволяютобеспечивать разгрузку кинетического момента КУДМ.К основным характеристикам приводов двигательной установкиотносятся следующие:– один импульс (шаг), соответствует повороту выходного вала наугол 21,754649";– скорость вращения выходного вала – 0,6043 град/сек (частотаимпульсов 100 шаг/сек);– погрешность определения нейтрального положения – 0,5 град.Использование двух СПД для разгрузки кинетического моментане позволяет обеспечить вектор управляющего момента произвольного направления.Разгрузку можно осуществлять поочередно относительно осей X,Z и относительно оси Y.CИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ И ОРИЕНТАЦИИТак как при отключении СПД последующее включение возможнотолько через 15 минут, алгоритм разгрузки построен таким образом,что вначале осуществляется разгрузка составляющей кинетическогомомента КУДМ в плоскости XOZ до некоторого заданного уровня, азатем – по оси Y.Управляющий сигнал i по каждому из УДМ так же, как и в системес магнитной разгрузкой, формируется при достижении определенныхпороговых величин срабатывания (60 об/мин), коррекция производится до определенных пороговых значений отпускания (40 об/мин):i =kp.
pi , i = 14,где kp – коэффициент регулирования,pi– скорости вращения роторов КУДМ.Коэффициент регулирования выбран равным 0,25 град/об/мин.По величинам i вычисляются проекции управляющего сигналана оси X, Y, Z:где aij (i = 13; j = 14) – элементы матрицы установки ДМ.При разгрузке составляющей кинетического момента КУДМ в плоскости XOZ управляющие сигналы на входы шаговых приводов, определяющие угол поворота СПД, формируется следующим образом:шп1 =хz ,шп2 =хz ,< хz_z ,где хz_z – величина, определяющая уровень кинетического моментав плоскости XOZ, до которого осуществляется разгрузка.При у >0 включается 1-й СПД (отключается 2-й СПД),при у <0 включается 2-й СПД (отключается 1-й СПД).167168БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИПри возникновении ситуации, связанной с принятой схемой расположения КУДМ, когдаа i%0, разгрузка осуществляется за счет формирования соответствующих сигналовуправления на КУДМ.7.10.
Режимы переориентацииВ алгоритмы стабилизации и переориентации заложен принципотслеживания заданной ориентации осей ССК и программных угловых скоростей в проекциях на оси ССК, вычисленных в соответствиис полетными операциями. В режиме переориентации программныеугловые скорости разворотов в функции времени формируются с учетом заданных в ПЗ и согласованных, исходя из циклограммы полета идинамических возможностей контура, ограничений на максимальнуюскорость разворотов.Закон стабилизации и ориентации относительно центра масс с помощью КУДМ формируется по сигналам, пропорциональным рассогласованиям по угловому положению и по угловым скоростям междупрограммным и текущим положением ССК.Для улучшения динамических свойств системы на участках действия возмущений и при программных разворотах в закон управлениямогут быть введены нелинейные передаточные коэффициенты.CИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ8.
СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯСистема информационного обеспечения (СИО) является функциональным объединением датчиков первичной информации – гироскопического измерителя вектора угловой скорости (ГИВУС), астродатчиков(АД), установленных на общем кронштейне (принадлежность конструкции космического аппарата), приборов ориентации на Солнце(ПОС), а также программного обеспечения (ПО), размещаемого в бортовой цифровой вычислительной системе (БЦВС).
Приборы, используемые в составе бортовой системы управления (БСУ), являютсярезервированными. Так, например, ГИВУС является четырехканальным (имеет в своем составе четыре датчика угловой скорости). В составе БСУ обычно используют три АД и два ПОС. Кроме этого,вычислитель БСУ является четырехкратно резервированной системой.Информационное обеспечение на начальном участке управлениякосмическим аппаратом с наземного комплекса управления (НКУ) ина участке повторного включения БСУ в полете должно быть максимально автономным и обеспечивать управление КА до момента начала управления с НКУ.Основными датчиками, на которых строится информационноеобеспечение, являются датчики, определяющие направление наЗемлю, Солнце, и ГИВУС.Главной задачей управления в рассматриваемых случаях являетсяобеспечение ориентаций, при которых гарантируются условия связи инеобходимый энергозаряд солнечных батарей (СБ).Условие связи требует знания орта направления на центр Земли всвязанной системе координат (ССК), а условие энергозаряда – знания ортанаправления на Солнце в ССК.Для получения информации о направлении на Солнце и ЗемлюКА должен быть развернут так, чтобы обеспечить попадание Солнцаили Земли в зону измерения приборов.Соответствующие процедуры носят название «поиск Солнца» и«поиск Земли».Приборы ПОС, солнечный датчик положения (СДП) размещаютсяна КА таким образом, чтобы их ось визирования была параллельнанормали и активной поверхности СБ в исходном положении.169170БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИДля удержания КА в направлении одной из его осей на Солнцеприменяют стабилизацию КА в условной инерциальной системекоординат (УИСК).8.1.
Основные режимы работы системыинформационного обеспечения.Состав алгоритмов системы информационного обеспеченияСИО предназначена для формирования необходимой измерительной и расчетной информации, обеспечивающей решение задачуправления и контроля, например, в следующих основных режимах:– построение и поддержание солнечной ориентации (ПСО);– построение и поддержание инерциальной ориентации (ИНО);– построение и поддержание орбитальной ориентации;– построение и поддержание специальных видов ориентацииКА (вращение КА вокруг оси, заданной относительно инерциальнойсистемы координат (ИСК) (см. приложение I), реализация заданнойпоследовательности разворотов КА и т.п.);– выдача корректирующего импульса (ВКИ);– «закрутка» КА для пассивной гироскопической стабилизации.Программное обеспечение СИО решает следующие задачи:– информационное взаимодействие с навигационными датчиками;– предварительная обработка сигналов информационных датчиков;– функциональный контроль информационных датчиков и парирование возможных отказов;– непрерывное вычисление параметров ориентации визирнойсистемы координат (ВСК) относительно УИСК по данным ГИВУС;– формирование информации об угловой скорости КА относительно УИСК по данным ГИВУС;– прогнозирование векторов текущего местоположения и абсолютной линейной скорости КА во 2-й экваториальной инерциальнойсистеме координат (2ЭИСК);– информационное обеспечение режима поиска Солнца по сигналам ПОС и ГИВУС;CИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ– информационное обеспечение режима удержания направления на Солнце по сигналам ПОС и ГИВУС;– расчет ортов направления на Солнце и Луну в ИСК и ВСК,признака «свет-тень» и условий засветки астроприборов БСУ;– расчет углов наведения остронаправленной антены (ОНА) назаданный наземный пункт;– расчет вектора «КА–КИП» (КИП – контрольно-измерительный пункт) относительно ВСК для выбора рабочих параметров малонаправленной антенны (МНА);– расчет угла между осью Ов Xв ВСК и вектором «КА–Солнце»);– опознавание звезд по данным АД;– определение параметров ориентации в ИСК по данным АД;– формирование астропоправок к параметрам ориентации,определяемым по сигналам ГИВУС;– астрокоррекция параметров ориентации ВСК относительно ИСК;– калибровка дрейфов гироскопов ГИВУС;– формирование данных для системы телеметрической информации (ТМИ).Для решения каждой из задач разрабатывается соответствующийалгоритм.Рассмотрим предварительный состав алгоритмов СИО, необходимых для обеспечения штатной работы БСУ.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
