Динамика космических систем

Динамика и управление орбитальным и угловым движением

Грант РФФИ № 15-31-20058-мол_а_вед "Алгоритмы прецизионной ориентации малых космических аппаратов с ограничениями на управление в условиях дефицита измерительной информации"

Срок выполнения: апрель 2015 – январь 2017

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – к.ф.-м.н. Д.С. Ролдугин

 Аннотация

      В развитии индустрии малых космических аппаратов можно выделить две важные черты. С одной стороны, прогресс микроэлектроники позволяет использовать высокопроизводительные бортовые компьютеры и все более сложную полезную нагрузку. С другой стороны, ограничения по габаритам, массе и энергопотреблению всех систем аппарата остаются жесткими. Более того, установка полезной нагрузки заставляет экономить на служебных системах, к которым относится, в частности, система ориентации и стабилизации. В проекте рассматривается наиболее распространенная магнитно-гироскопическая система. Из-за накладываемых ограничений эти системы зачастую имеют неполный состав – один или два двигателя-маховика, либо маховики заменяются гиродинами. В результате динамическая система оказывается неуправляемой. То же относится к датчикам ориентации: требуется использовать минимальный состав, например, один позиционный датчик, и, с помощью динамической фильтрации определять ориентацию. При этом ужесточаются требования по точности и быстродействию системы ориентации, например, в рассматриваемых в проекте приложениях к дистанционному зондированию Земли и созданию орбитальных телескопов. Фактически, сокращение состава системы ориентации и стабилизации одновременно с ужесточением требований к результату ее работы необходимо парировать синтезом новых алгоритмов и их углубленным исследованием.

      В проекте решаются фундаментальные задачи теории управления и теории устойчивости, возникающие при синтезе и анализе алгоритмов управления и определения ориентации для малых спутников, оснащенных магнитно-гироскопическими системами, ограниченными в составе исполнительных и измерительных элементов. В частности, решается проблема неуправляемости при использовании электромагнитных исполнительных элементов, сингулярности в случае гиродинов, определения ориентации по показаниям одного позиционного датчика. Проводится синтез соответствующих алгоритмов, их аналитическое исследование с помощью приближенных методов и детальное математическое моделирование, призванное связать параметры системы и алгоритмов и быстродействие и точность ориентации космического аппарата.

      Опыт, полученный при выполнении работ по грантам Министерства образования и науки, РФФИ, РНФ и в работах с промышленностью (ОАО "ИСС" им. акад. М.Ф. Решетнева", ОАО "РКС", НПО им. С.А. Лавочкина, ООО "Спутникс") показал необходимость разработки новых подходов к решению задач управления угловым движением с высокими требованиями по точности и быстродействию в условиях ограниченных ресурсов управления и измерительной информации.


Назад к списку грантов РНФ и РФФИ