Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Однакоописанный способ при относительной простоте вычислений требуетповышенной точности привязки по времени момента замены вычисляемого автономно значения кватерниона точным значением, определенным по данным астроопределений (до одного такта счета).Второй способ предъявляет значительно меньшие требования повремени привязки момента коррекции. При этом способе алгоритм,обрабатывающий данные астровизирования, одновременно принимаетданные алгоритма определения ориентации КА. На момент фиксацииданных астродатчиков определяется разность между астро- и гироориентациями КА в виде поправочного кватерниона.
Эта разность, вызванная по определению неучтенными дрейфами датчиков ГИВУС,медленно меняется по времени и поэтому не требует точной временной привязки при передаче ее в алгоритм автономного вычисленияориентации КА. Астрокоррекция осуществляется с помощью следующих соотношений:P i = P i ⊗ P i ,jjAгде P i – кватернион, сопряженный Pi ;jjP i – кватернион астропоправки;jP i = P i ⊗ P i – исправленный кватернион.jjjВ алгоритме определения параметров ориентации предусмотренвторой способ астрокоррекции.CИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯАлгоритмы калибровки гироскопического измерителя вектораугловой скорости по показаниям астродатчиковАлгоритмы калибровки ГИВУС могут быть реализованы наиболее просто для эквивалентной модели его погрешностей, приведенной к ортогональным осям ПСК прибора.Калибровка дрейфов.
Осуществляется в режиме постоянной ориентации КА в инерциальном пространстве. Режим начинается с приематочного кватерниона астроориентации в качестве начального условия.Затем на протяжении всего интервала калибровки выполняютсяастроопределения и вычисляются кватернионы астропоправок к четырем гироориентациям, соответствующим различным тройкам ГБ.Предварительно длительность режима Т может составлять несколькочасов (4-5 часов). На протяжении всего режима производится накопление астропоправок следующим образом. На каждом шаге вычисляются кватернионы астропоправок:Pi = P i ⊗ Pi , j = 1- 4.jjAДалее формируются суммы:X i = X i -1 + 2Pi ,Y i = Yi -1 + 2Pi , Z i = Z i -1 + 2Pi ,jj1jjj2jjj3jNX i = NX i -1+ i2Pi , NY i = NY i -1+i2Pi , NZ i =NZ i -1 + i2Pi ,jj1jjj2jгде Pi = (P i , P i , P i , P i ).j0j1j2j3jjj3jПо истечении времени, отведенного на выполнение режима калибровки дрейфов, вычисляются поправки к угловым скоростям уходов:jj6 xj п = –——— {[2/(N+1)] NXN XN }/t ;N (N1)jj6 yj п = –——— {[2/(N+1)] NYN YN }/t ;N (N1)jj6 zj п = –——— {[2/(N+1)] ZXN ZN }/t,N (N1)где N = Т/t +1, j = 1-4.181182БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИПриведенные выше формулы являются соотношениями методанаименьших квадратов, полученными в предположении постоянства нескомпенсированных дрейфов ГИВУС на интервале наблюдения [12].Поправки к систематическим дрейфам, полученные таким образом, найдены как проекции на оси ПСК ГИВУС и поэтому являютсякорректирующими поправками для дрейфов эквивалентной моделипогрешностей прибора.
После их пересчета к осям ГБ с помощью известного матричного преобразования указанные поправки могут бытьучтены в алгоритме функционального контроля в моделях погрешностей гироблока.Следует отметить, что в результате выполнения процедуры калибровки может быть получено четыре вектора поправок к систематическим дрейфам по числу возможных троек ГБ. Предполагается,что объединение полученных результатов может выполняться с помощью процедуры специального функционального контроля ГИВУС.Учет полученных поправок производится их прибавлением к темзначениям систематических дрейфов ГИВУС, которые были заданы вначале режима и учитывались в процессе счисления гироориентаций.Режим калибровки дрейфов целесообразно совместить с режимом работы целевой аппаратуры. Предполагается, что калибровка дрейфовГИВУС при штатном функционировании БCУ будет выполняться регулярно с периодом ~ 1-2 недели.Калибровка масштабов и перекосов осей гироскопическогоизмерителя вектора угловой скорости.
Масштабы и перекосы осейГИВУС являются высокостабильными параметрами, однако на протяжении длительного периода эксплуатации в условиях космическогополета эти параметры неизбежно будут изменяться.В связи с этим, а также в связи с высокими требованиями к точности наведения целевой аппаратуры (ЦА) на заданные объекты возникает необходимость рассмотрения режима калибровки масштабов иперекосов осей ГИВУС. Предполагается, что калибровка масштабов иперекосов ГИВУС будет производиться эпизодически (с периодом ~ 12 месяца) на фоне специальных разворотов КА (после проведения калибровки дрейфов ГИВУС).CИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯКалибровка масштабов и перекосов ГИВУС предусматривает выполнение последовательных поворотов КА вокруг всех трех осей назаданные углы переориентации. Повороты осуществляются по данным от ГИВУС. При этом в начале и в конце каждого поворота КА переводится в режим инерциальной стабилизации, на фоне котороговыполняются сеансы астроопределений.
Данные АД позволяют определить ошибки счисления кватерниона поворота по сигналам ГИВУС.Полученные значения ошибок счисления кватерниона поворота затемприводятся к ошибкам масштабных коэффициентов и перекосам осейчувствительности измерительных каналов ГИВУС.Перед началом частного поворота вокруг оси Х п КА должен находиться в режиме стабилизации относительно инерциального пространства. В этом состоянии с помощью АД определяется начальныйкватернион астроориентации P0 , компоненты которого используются(запоминаются) как новые начальные значения при счислении текущей гироориентации по сигналам ГИВУС.
Затем выполняется разворот вокруг оси Х п на заданный угол. При выполнении поворотастабилизируются нулевые углы по двум другим осям. После завершения данного частного поворота КА останавливается и стабилизируется в инерциальном пространстве. С помощью АД в течениезаданного интервала времени определяется и запоминается конечныйAкватернион астроориентации PN . Содержание процедуры и интервалAвремени определения кватерниона PN уточняются в ходе разработки.Данная процедура, например, может быть построена на основе определения среднего кватерниона рассогласования между астро- и гироориентациями на интервале астроопределений, завершающемкаждый калибровочный поворот (выполняется в режиме ИНО).
Процедура осреднения может иметь, например, следующий вид:~–AδPN = o Pi /N; Pi = Pi ⊗ P i ,i–где Pi – кватернион, сопряженный текущему кватерниону гироориентации Pi ;AP i – текущий кватернион астроориентации;183184БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИN = 2 мин / t, t = 2 сек, N = 60.После этого определяется Pпов – точный кватернион частногоA–поворота вокруг оси Х п : Pпов = P0 ⊗ PN и величина угла поворота!х = 2 arcsin √ P 2пов(1) +P 2пов(2) +P 2пов(3).пПоправки для масштабного коэффициента и перекосов вычисляются по формулам:~ K х п = 2δPN 1 /!х п ;~! у п = 2δPN 2 /!х п ;~ z п = 2δPN 3 /!х п .Аналогично на фоне частного разворота вокруг оси YП опреде-ляются поправки K y п , ! z п , х п , а на фоне частного разворота вокруг оси ZП – поправки K z п , ! x п , y п.8.5.
Функциональный контроль гироскопическогоизмерителя вектора угловой скоростиГИВУС является резервированным прибором, который содержитв своем составе четыре поплавковых гироблока, работающих в режиме датчиков угловой скорости. Расположение осей чувствительности ГБ относительно ПСК прибора показано на рис. 8.1. Рассмотримнекоторые характерные режимы функционирования.Полный отказ ГИВУС. Полный отказ ГИВУС происходит приотказе двух и более измерительных каналов (ИК) из четырех, входящих в состав прибора.
Отказ любого одного ИК не приводит к функциональному отказу ГИВУС, но сопровождается потерей избыточности измерительной информации.Отказ измерительного канала ГИВУС. ИК считается находящимся в состоянии отказа только в случае его функциональной неисправности. Под функциональной неисправностью ИК подразумеваетсяCИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯРис. 8.1 Расположение осей чувствительности гироблоковотносительно приборной системы координат185186БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИтакое его состояние, в котором ИК не способен выполнять свою функцию – измерять проекцию вектора угловой скорости КА на собственную ось чувствительности с требуемой точностью. Выходнойсигнал ИК, находящегося в состоянии отказа, исключается из составаизмерений, используемых при счислении ориентации и формировании параметров угловой скорости КА.Состояние функциональной исправности ИК определяется по результатам текущего функционального контроля (ФК) ГИВУС.
Задачатекущего функционального контроля исправности заключается в обнаружении события возникновения отказа среди четырех ИК ГИВУСс указанием номера отказавшего ИК. В такой постановке задача ФКГИВУС решается только в случае, когда все четыре ИК функционально исправны.Следует отметить, что процедура ФК ГИВУС основана на предположении об ординарности потока отказов ИК ГИВУС: предполагается, что на интервале функционирования ГИВУС в каждый моментвремени вероятность одновременного наступления отказов двух иболее ИК много меньше вероятности отказа одного ИК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
