Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Для калибровки погрешностей ГИВУС допускается (или не допускается) в технологических целях изменение ориентации КА посравнению с рабочей ориентацией в ОСК.3. Для определения параметров магнитного поля, в случае еслиразгрузка КУДМ может быть осуществлена с применением магнитных исполнительных органов, используется магнитометр.4. После отделения КА от РБ для демпфирования остаточной угловой скорости и раскрытия панелей СБ требуется (или не требуется)ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИприведение КА в положение «ось Х1 в надир» для обеспечения устойчивой радиосвязи с НКУ.Подробнее о системах координат см.
в приложении I.Базовый состав информационных датчиков представляется следующим:– ГИВУС (с внутренним резервированием) – для непрерывногоопределения ориентации ССК в ИСК;– АД (2-3 комплекта) – для астрокоррекции параметров ориентации и калибровок ГИВУС;– СДП (2 комплекта) – для управления солнечными батареями;– магнитометр – для измерения вектора индукции магнитногополя Земли в ССК.ГИВУС и АД устанавливаются на едином кронштейне, оптические контрольные элементы (КЭ) которого материализуют связаннуюприборную систему координат КА (СПСК).Относительно СПСК задаются точностные требования в ТЗ наБСУ, к СПСК осуществляется (при наземных работах) привязка целевой аппаратуры.При высокой заданной точности определения ориентации ССК(СПСК) относительно ОСК (порядка 1 угл.мин) необходимо использовать АСН; при меньшей точности (порядка 3–5 угл.мин) допустимоиспользование бортового баллистического прогноза.Солнечный датчик положения не является точностным прибороми используется для грубого определения направления на Солнце в интересах обеспечения энергобаланса на начальном участке полета и внештатных ситуациях.Приборное обеспечение начального участка полета существеннозависит от необходимости (или ее отсутствия) ориентации КА осью Х1на Землю для обеспечения связи с НКУ (то есть от диаграммы направленности антенны БРТК).
При этом возможны два варианта.1 вариант. БРТК располагает всенаправленной антенной. В этомслучае после построения ориентации «Ось Х1 на Солнце» (в которой3536БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИКА может находиться неограниченное время) и проведения радиообмена на борт загружаются начальные данные для баллистическогопрогноза и вектор на Солнце в ИСК, проводится астрокоррекция вориентации КА «визирная ось АД против Солнца» и определяетсяориентация ССК КА в ОСК. В ближайшем будущем должна такжебыть проработана и алгоритмически реализована возможность астроопределений при неизвестной ориентации КА в ИСК.2 вариант.
Возможности БРТК не позволяют устанавливать связьс НКУ при произвольной ориентации КА. В этом случае требуетсясрочная ориентация его антенн на Землю. Наиболее эффективнымсредством быстрого построения ОСК является прибор ориентации наЗемлю (ПОЗ). С учетом целевого назначения ПОЗ (обеспечение радиосвязи) допустимая погрешность прибора может составлять 5–10град. Поиск Земли осуществляется вращением КА вокруг оси, направленной на Солнце.Представляется также возможным грубое определение ориентации КА в ОСК с использованием СДП (можно определить период обращения, продолжительности и «середины» участков света и тени,орбитальную угловую скорость и т.п.) и магнитометра (изменение направления вектора магнитной индукции в условной инерциальной системе координат).
Это требует детальной алгоритмической проработки.Во всех рассмотренных случаях не требуется закладки в стартовое полетное задание (СПЗ) каких-либо данных, связанных с датойпуска и параметрами КА на момент отделения от РБ.Успешное функционирование и приемлемые точностные характеристики БСУ в режиме определения и поддерживания ориентациив ОСК с использованием данных ГИВУС, АД и бортового баллистического прогноза подтверждены на этапе летно-конструкторских испытаний (ЛКИ) КА «Монитор-Э».Для КА «KазСат» дополнительно разработаны алгоритмы приведения КА в ОСК путем последовательного поиска Солнца с использованием солнечного датчика и Земли – с использованием ПОЗ,определения и поддержания ориентации КА в ОСК по данным ПОЗ иПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯБОРТОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИГИВУС.
Предполагается преемственное использование этих алгоритмов в БСУ экспериментального малого космического аппарата «Канопус-Вулкан».В БСУ разработки МОКБ «Марс» типовым исполнительным органом является комплекс управляющих двигателей-маховиков(КУДМ), предназначенный для создания управляющих моментов, воздействующих на космический аппарат в режимах стабилизации и программных разворотов относительно центра масс.Четыре ДМ обеспечивают требуемую точность стабилизации, втом числе при отказе одного из них. На тяжелых КА могут устанавливаться два комплекта КУДМ.Уверенная и высокоточная работа системы стабилизации с использованием КУДМ продемонстрирована на первом этапе ЛКИ КА«Монитор-Э ». На этом КА показана также эффективность разгрузкиКУДМ с применением комплекса магнитных исполнительных органов (КМИО) при расчетном формировании параметров магнитногополя без использования магнитометра.Кроме того, БСУ КА может осуществлять управление работойдвигателей (плазменных, газовых и др.), устанавливаемых для коррекции орбиты, демпфирования начальных угловых скоростей, дополнительной разгрузки КУДМ.Разработанные МОКБ «Марс» типовые проектные решения поструктуре и составу БСУ КА, бортовой вычислительной системе, электронным блокам, информационным датчикам и исполнительным органам позволяют создать БСУ для космических аппаратов с самымшироким спектром требований как по составу выполняемых функций,так и по точности решения задач управления, стабилизации и ориентации.3738БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ2.
КОМАНДНАЯ РАДИОЛИНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТАКомандная радиолиния космического аппарата предназначена дляосуществления связи между КА и наземным комплексом управления(НКУ).Основным элементом командной радиолинии является бортоваяаппаратура командно-измерительной системы (БАКИС), котораяможет входить в состав телекомандной системы (ТКС) КА (для КА«Монитор-Э», КА «KазСат», КА «Экспресс-МД1»).БАКИС работает в сантиметровом диапазоне волн и совместно сосредствами наземной аппаратуры контрольно-испытательной станции(КИС) обеспечивает выполнение следующих функций:– прием с НКУ радиокоманд (РК) с передачей на него квитанцийоб их приеме, формирование и выдачу их в бортовую систему управления (БСУ) и в систему телеметрических измерений (СТИ);– прием с наземного комплекса управления командно-программной информации (КПИ) и выдачу этой информации в БСУ или в бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) с получением от БСУ или БРТКквитанции о приеме информации и передаче квитанции на НКУ;– прием кадров телеметрической информации (ТМИ) от системытелеметрических измерений и их передачу на наземный комплексуправления по обратному каналу;– приемопередачу сигналов измерения текущих навигационныхпараметров.
для измерения наклонной дальности (R) и радиальнойскорости (R).Структурная схема БАКИС представлена на рис. 2.1.БАКИС состоит из двух основных частей:– высокочастотной (ВЧ) аппаратуры;– низкочастотной (НЧ) аппаратуры.К приборам высокочастотной аппаратуры относятся: приемопередающие устройства ППУ-1, ППУ-2, ППУ-3, сумматор-разветвительСР, усилители мощности УМ1, УМ2, УМ3, ВЧ-переключатель CR,приемные и передающие антенны и ВЧ-элементы фидерного тракта(Ф). К приборам низкочастотной аппаратуры относится дешифраторкомандно-программной информации (ДКПИ).БСУБСУ39Рис.
2.1 Структурная схема БАКИС-БСУКОМАНДНАЯ РАДИОЛИНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА40БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИПриемопередающее устройство (ППУ) (3 шт.) состоит из приемного устройства (ПРМ) и формирователя ответного сигнала (ФОС).ПРМ обеспечивает прием и усиление СВЧ-сигналов навигационной системы (НС) контрольно-испытательной станции, демодуляцию сигналов радиокоманд (РК) управления и командно-программной информации, выделение и слежение за задержкой псевдослучайной последовательности, манипулирующей фазу частоты запросного сигнала, преобразование аналогового сигнала в цифровой и обмен по интерфейсуRS-232 с дешифратором командно-программной информации (ДКПИ).ФОС обеспечивает формирование ответного СВЧ-сигнала и модуляциюего информационными сигналами (квитанции КВ РК, КВ КПИ или телеметрическим кадром от СТИ). Сумматор-разветвитель (СР) обеспечивает возможность работать любому ППУ с любым усилителеммощности (УМ).
Усилители мощности обеспечивают необходимое усиление СВЧ-сигнала, сформированного ФОС, и передачу его в передающий тракт антенно-фидерного устройства.Высокочастотное переключающее устройство (CR) обеспечиваетподключение УМ2, УМ3 к любой из передающих антенн А4, А5. Антенны А1, А2, ВЧ-фильтры Ф и ВЧ-сумматор Х образуют приемныйтракт антенно-фидерного устройства.
Антенны А3, А4, А5, ВЧ-фильтрФ и высокочастотное переключающее устройство (CR) образуют передающий тракт антенно-фидерного устройства.Дешифратор командно-программной информации состоит изтрехканального дешифратора, исполнительной матрицы и коммутационно-распределительного устройства (КРУ).ДКПИ выполняет следующие функции:– прием от ВЧ-комплекса радиокоманд, обработку, формированиеи выдачу их в бортовую систему управления (БСУ);– выдачу квитанций о приеме РК на ВЧ-комплекс;– прием от ВЧ-комплекса командно-программной информации, ееобработку, преобразование и выдачу КПИ в БСУ или БРТК;– выдачу на высокочастотный комплекс квитанций о приеме КПИна основании ответного слова БСУ или БРТК;КОМАНДНАЯ РАДИОЛИНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА– управление конфигурацией и режимами БАКИС по командамот наземного комплекса управления;– управление конфигурацией и режимами системы телеметрической информации по командам от НКУ.Коммутационно-распределительное устройство (КРУ), входящеев состав ДКПИ, обеспечивает переключение необходимых для функционирования БАКИС и СТИ шин питания.Внешними системами БАКИС являются:– бортовая система управления (БСУ);– блок управления бортовым радиотехническим комплексом ;– система телеметрических измерений;– система электроснабжения (СЭС);– система управления разгонного блока (СУ РБ).С бортовой системой управления БАКИС связана тремя линиямисвязи:• Линией передачи радиокоманд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
