FR2525361A1 - DEVICE FOR CONTROLLING ATTITUDE OF AN ARTIFICIAL TERRESTRIAL SATELLITE PROVIDED WITH A MAGNETIC MOMENT GENERATOR - Google Patents
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Abstract
OUTRE UN GENERATEUR DE MOMENT MAGNETIQUE QUI ENTRE EN INTERACTION AVEC LE CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE POUR EXERCER UN MOMENT DE ROTATION SUR LE SATELLITE, CE DERNIER COMPORTE UN CIRCUIT COMMUTATEUR DE COMMANDE DU GENERATEUR DE MOMENT MAGNETIQUE AUQUEL SONT AMENES, POUR FORMER UN SIGNAL DE COMMANDE FONCTION DE LA POLARITE POUR LEDIT GENERATEUR DE MOMENT MAGNETIQUE, UN SIGNAL DE REGULATION DE MOMENT MAGNETIQUE ET UN SIGNAL DE POLARITE DU CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE DELIVRE PAR UNE HORLOGE. SELON L'INVENTION, UN ORGANE DE LISSAGE 4 DU SIGNAL DE COMMANDE DU GENERATEUR DE MOMENT MAGNETIQUE 5 EST INSERE ENTRE CE DERNIER ET LE CIRCUIT COMMUTATEUR 3. LES VARIATIONS, SINON ABRUPTES, DU MOMENT MAGNETIQUE CREEES PAR LE GENERATEUR LORSQUE CHANGE LE SIGNAL DE POLARITE SONT DE LA SORTE LISSEES SI BIEN QUE L'ATTITUDE DU SATELLITE SE REGLE SANS PERTURBATION.IN ADDITION TO A MAGNETIC MOMENT GENERATOR WHICH INTERACTS WITH THE EARTH MAGNETIC FIELD TO EXERCISE A ROTATION MOMENT ON THE SATELLITE, THE LATTER INCLUDES A CONTROL SWITCH CIRCUIT OF THE MAGNETIC MOMENT GENERATOR TO WHICH ARE DRIVEN, TO FORM A CONTROL SIGNAL THE POLARITY FOR THIS MAGNETIC MOMENT GENERATOR, A MAGNETIC MOMENT REGULATION SIGNAL AND A POLARITY SIGNAL OF THE EARTH MAGNETIC FIELD DELIVERED BY A CLOCK. ACCORDING TO THE INVENTION, A SMOOTHING ORGAN 4 OF THE CONTROL SIGNAL OF THE MAGNETIC MOMENT 5 IS INSERTED BETWEEN THE LATTER AND THE SWITCH CIRCUIT 3. THE VARIATIONS, OTHERWISE ABRUPT, OF THE MAGNETIC MOMENT CREATED BY THE GENERATOR WHEN THE POLARITY SIGNAL CHANGES ARE SO SMOOTH SO THAT THE ATTITUDE OF THE SATELLITE ADJUSTS WITHOUT DISTURBANCE.
Description
Dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre artificielAttitude control device of an artificial terrestrial satellite
muni d'un générateur de moment magnétique La présente invention a pour objet un dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre artificiel comportant un générateur de moment magnétique qui entre en interaction commandée avec le champ magnétique terrestre, en exerçant un moment de rotation sur le satellite pour la régulation d'attitude de ce dernier, et un circuit commutateur commandant ledit générateur de moment magnétique, circuit auquel sont amenés, pour former un signal de commande fonction de la polarité pour le générateur de moment magnétique, un signal de régulation de moment magnétiques par exemple un signal d'erreur d'attitude, et un signal de polarité délivré par un indicateur de temps et indiquant la polarité du champ The subject of the present invention is an attitude control device of an artificial terrestrial satellite comprising a magnetic moment generator which enters into controlled interaction with the earth's magnetic field, exerting a moment of rotation. on the satellite for the attitude control of the latter, and a switching circuit controlling said magnetic moment generator, to which a control signal according to the polarity for the magnetic moment generator is fed a control signal magnetic moment for example an attitude error signal, and a polarity signal delivered by a time indicator and indicating the polarity of the field
magnétique terrestre.Earthly magnetic.
Avec un tel dispositif, on règle l'attitude d'un satellite terrestre de façon magnétique, cela en exerçant sur le satellite un moment de rotation qui prend naissance par l'interaction entre le champ magnétique terrestre et le With such a device, the attitude of a terrestrial satellite is regulated magnetically, by exerting on the satellite a moment of rotation which originates from the interaction between the earth's magnetic field and the
générateur de moment magnétique dudit satellite. magnetic moment generator of said satellite.
Un moment de rotation T sur le satellite peut s'exprimer par l'équation vectorielle A moment of rotation T on the satellite can be expressed by the vector equation
T = M B, ( 1)T = M B, (1)
dans laquelle AI désigne le vecteur du moment magnétique créé par le générateur de moment magnétique et B le vecteur de l'intensité, ou induction, magn-tique du champ magnétique terrestre La régulation d'attitude du satellite peut être exercée par le moment magnétique déterminé dans une unité logique de régulation appropriée O On connaît un dispositif de régulation magnétique d'attitude dans lequel on règle en continu le moment magnétique en fonction d'un signal de régulation d'attitude On constate à cet effet la direction et l'intensité du champ magnétique terrestre par un palpeur magnétique à bord du satellite, mais in which AI designates the magnetic moment vector created by the magnetic moment generator and B the intensity vector, or magnetic field induction, of the terrestrial magnetic field. The attitude regulation of the satellite can be exerted by the magnetic moment determined. in a suitable logic control unit O A magnetic attitude control device is known in which the magnetic moment is continuously regulated as a function of an attitude regulation signal. The direction and intensity of the terrestrial magnetic field by a magnetic feeler aboard the satellite but
l'utilisation d'un tel palpeur rend ce système compliqué. the use of such a probe makes this complicated system.
Pour éliminer cet inconvénient, on a proposé un système de régulation d'attitude dans lequel on utilise uniquement la polarité connue par la forme du champ mnagnétique terrestre le long de l'orbite du satellite Ce système a à vrai dire l'inconvénient que le moment magnétique engendré To eliminate this drawback, it has been proposed an attitude control system in which only the polarity known by the shape of the terrestrial mnagnetic field along the satellite orbit is used. This system has the drawback that the moment magnetic generated
3 par ce signal de polarité et un signal de régulation d'atti- 3 by this polarity signal and an attenuation control signal
tudie S commut,' sous la forme d'une onde rectangulaire ou d'une courbe en escalier, d'o il résulte des sauts ou variations, brusques du moment de rotation lors du passage L un autre échelon, si bien que, pendant cctte corlmutation, studied in the form of a rectangular wave or a stepped curve, resulting in sudden jumps or variations in the moment of rotation when passing through another step, so that during this time corlmutation,
le satellite se trouve perturbé dans -on attitude. the satellite is disturbed in -on attitude.
L'invention a pour objet un dispositif de régulation de l'attitude d'un satellite par voie miagneti:lue du genre en question qui soit amélioré en sorte que 1 'on évite d'une façon simple des variations brusquesdu moment de rotation pendant la The subject of the invention is a device for regulating the attitude of a satellite by means of a miagneti: read of the kind in question which is improved so that abrupt variations in the moment of rotation during the first phase are avoided in a simple way.
commutation du moment magnétique afin d'empêcher des pertur- switching the magnetic moment to prevent disturbances
bations sur le satellite; ce dispositif doit en outre être on the satellite; this device must also be
établi de façon simple sans parties compliquées. established in a simple way without complicated parts.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé Par le fait qu'un organe de lissage du signal de commande du générateur de moment magnétique est inséré entre le circuit The device according to the invention is characterized by the fact that a smoothing element of the control signal of the magnetic moment generator is inserted between the circuit
commutateur et ledit générateur de moment magnétique. switch and said magnetic moment generator.
En conséquence, dans le dispositif de régulation d'- Consequently, in the regulating device of
att Ltude d'un satellite selon l'invention, on combine dans un At the study of a satellite according to the invention, one combines in a
circuit commutateur un signal de régulation de moment magné- switch circuit a magnetic moment control signal
tique, par exemple un signal d'erreur d'attitude dérivé de palpeurs d'attitude, et un signal de polarité délivré par un indicateur de temps, pour exem ple une horloge, et indijuant la polarité du champ magnét-i qque terrestre en ch ue lieu du satellite Le signal de sortie de ce circuit commutateur est for example, an attitude error signal derived from attitude probes, and a polarity signal delivered by a time indicator, for example a clock, and indicating the polarity of the terrestrial magnet-iqque field. a satellite location The output signal of this switch circuit is
un signal de commande fonction de la polarit é pour le géné- a control signal depending on the polarity for the gen-
rateur de moment magniétique, mais un o:G:ne de li ssage est inséré entre ledit circuit et le gnérateur de mo ent i,:,gn tiqueo Cet organe de lissage, eut par exetple 8 ire uin temnporisateur du premier ordre Ledit orf-ane de lissage f:i-, que, lors du passage d'un échelon à hun aptre u'l iu moment magnétique, le signal de commande du g :'nerateur de moment magnétique présent 'a la sortie du circuit commutateur ne se modifie pas brusquement, mais se trouve porté progressivement à la valeur correspondant au nouvel échelon de commutation du moment magnétique Le satellite est ainsi amené doucement à sa nouvelle attitude Le circuit de lissage peut être utilisé non seulement dans une régulation d'attitude o l'on ne commute le champ magnétique le long de l'orbite du satellite que tous les 900, mais aussi dans un système o le moment magnetic moment generator, but a linking loop is inserted between said circuit and the generator of the element, this device of smoothing, for example, was a first-order absorber. During the transition from a step to a magnetic moment, the control signal of the magnetic moment generator present at the output of the switching circuit is not altered. not abruptly, but is gradually brought to the value corresponding to the new switching step of the magnetic moment The satellite is thus brought slowly to its new attitude The smoothing circuit can be used not only in a regulation of attitude where one does not switches the magnetic field along the satellite orbit that all 900, but also in a system o the moment
magnétique se trouve commuté comme sur une courbe en escalier. magnetic is switched as on a stepped curve.
Le dispositif de régulation d'attitude selon l'invention n'est pas compliqué, car il ne nécessite pas de palpeur de champ magnétique en propre Les informations sur le champ magnétique sont calculées auparavant d'après la distribution connue du champ magnétique terrestre et d'après le parcours sur orbite connu du satellite Les temps de commutation du moment magnétique sont ensuite donnés par un indicateur de temps. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la The attitude control device according to the invention is not complicated because it does not require a magnetic field probe itself The information on the magnetic field is calculated beforehand according to the known distribution of the Earth's magnetic field and the magnetic field. After the known orbit in the satellite The magnetic moment switching times are then given by a time indicator. The invention will be better understood using the
description détaillée d'un mode de réalisation pris comme detailed description of an embodiment taken as
exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est le schéma synoptique d'une partie d'un dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre selon ladite invention; les figures 2 a à 2 d sont des diagrammes en temps non-limiting example and illustrated schematically in the accompanying drawing, in which: Figure 1 is a block diagram of a portion of an attitude control device of a terrestrial satellite according to said invention; FIGS. 2a to 2d are time diagrams
de plusieurs signaux donnés à titre explicatif. several signals given for explanatory purposes.
Selon la figure 1, un signal de régulation de moment magnétique 1, par exemple un signal d'erreur d'attitude, est amené à un circuit commutateur 3 dans lequel il se combine avec un signal de polarité qui est fourni de son côté par un indicateur de temps, par exemple une horloge 2, conformément à une polarité déterminée du champ magnétique terrestre Le signal de sortie du circuit commutateur 3 est amené, comme According to FIG. 1, a magnetic moment regulation signal 1, for example an attitude error signal, is fed to a switching circuit 3 in which it combines with a polarity signal which is provided on its side by a time indicator, for example a clock 2, according to a determined polarity of the earth magnetic field The output signal of the switch circuit 3 is brought, as
signal de commande, à travers un organe de lissage 4 compor- control signal, through a smoothing member 4 comprising
tant un temporisateur du premier ordre, à une bobine ( 1 'électro- a timer of the first order, to a coil (1
aimant 5 qui engendre un moment magnétique correspondant, La bobine 5 est placée, selon l'axe du satellite autour duquel on doit corriger l'attitude de celui-ci, dans des plans qui renferment l'axe de roulis, de tangage ou de laceto Gn a représenté sur la figure 2 plusieurs formes d'ondes La forme a montre la variation du champ magnétique terrestre pendnt la révolution du satellite dans une direction par ra/port à la terre, c'est-à-dire le long de l'axe de lacet du satellite* Cette variation a peu près sinusoïdale le long magnet 5 which generates a corresponding magnetic moment, the coil 5 is placed, along the axis of the satellite around which we must correct the attitude thereof, in planes that enclose the axis of roll, pitch or laceto Gn has shown in Figure 2 several waveforms. The shape has shown the variation of the Earth's magnetic field during the revolution of the satellite in a direction by ra / port to the earth, that is to say along the satellite yaw axis * This variation is approximately sinusoidal along
de l'axe de lacet entre en interaction avec le moment magné- of the yaw axis interacts with the magnetic moment
tique engendré par la bobine d'électro-aimant 5 et engendre a son tour un moment de rotation autour de l'axe de tangage du satellite On a reproduit sur la figure 2 b le signal de polarité de l'indicateur de temps 2, dont la phase est décalée de 450 par rapport au signal de la figure 2 a Ce signal rectangulaire détermine la dépendance de la polarité du signal de commande du générateur de moment magnétiqueo Si le schéma synoptique selon la figure 1 ne comprenait pas l'organe de lissage 4, le générateur de moment magnétique 5 serait commandé par un signal selon la figure 2 b, si bien que le signal du moment magnétique présenterait aussi cette forme rectangulaire jiais, du fait de l'organe de lissage, le moment magnétique prend une forme ondulée telle que représentée sur la figure 2 co Par l'effet du temporisateur du premier ordre qlue renferme l'organe de lissage 4, -ni la montée ri 1-du l momlt :,agnétique n'ont lieu suivant une courbe en escalier abrupt: elles sont au contraire menées progressivement à lxursvaleurs finales maximales ou minimales Ce moment magnétique mène, En interaction avec le champ magnétique terrestre de la forme ondulée selon-la figure 2 a a un moment de rotation lissé correspondant à la forme d'onde selon la figure 2 do Par le transfert progressif au maximum du moment de rotation et la chute progressive du moment de rotation a son minimum, generated by the solenoid coil 5 and in turn generates a moment of rotation around the pitch axis of the satellite. The signal of polarity of the time indicator 2 is reproduced in FIG. the phase is shifted by 450 with respect to the signal of FIG. 2a. This rectangular signal determines the dependence of the polarity of the control signal of the magnetic moment generator. If the block diagram according to FIG. 1 does not include the smoothing member 4 the magnetic moment generator 5 would be controlled by a signal according to FIG. 2b, so that the magnetic moment signal would also have this rectangular shape, but because of the smoothing member, the magnetic moment takes a wavy form such that 2 is represented by the effect of the first-order timer which encloses the smoothing member 4, and the rise of the momet, agnetic take place according to a steeply steep curve; n On the contrary, it is progressively carried out at the maximum or minimum end values. This magnetic moment leads, in interaction with the earth's magnetic field of the wave form according to FIG. 2a, a smoothed moment of rotation corresponding to the waveform according to FIG. By the progressive transfer to the maximum of the moment of rotation and the progressive fall of the torque at its minimum,
on évite des perturbations brusques sur le satellite. abrupt disturbances on the satellite are avoided.
Une régulation autour d'autres axes q(ue l'axe de tangage est bien entendu aussi possible si 1 'on dispose différemment les bobines d'Zlectro-aimant con-me on l'a indiniéu plus haut L'organe de lissage 4 peut en outre être aussi un temporisateur d'ordre plus élevé que le premier ordre Dans ce cas, l'invention donne une possibilité simple de régler avec perturbation minimale l'attitude d'un satellite terrestre A regulation around other axes q ue that the pitch axis is of course also possible if one arranges differently the electromagnet coils con-me has indiniéu above The smoothing member 4 can in addition, it is also a higher order timer than the first order In this case, the invention provides a simple possibility to adjust with minimal disturbance the attitude of a terrestrial satellite
par voie magnétique.by magnetic means.
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DE3128054A1 (en) * | 1981-07-16 | 1983-02-03 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | "DEVICE FOR THE ROLL / YEAR CONTROL OF A SATELLITE" |
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- 1982-04-20 DE DE19823214383 patent/DE3214383A1/en not_active Ceased
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- 1983-03-31 JP JP58056777A patent/JPS58183396A/en active Pending
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- 1983-04-20 FR FR8306425A patent/FR2525361A1/en not_active Withdrawn
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GB8310294D0 (en) | 1983-05-18 |
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