RU2178761C1 - Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method - Google Patents

Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2178761C1
RU2178761C1 RU2001105445A RU2001105445A RU2178761C1 RU 2178761 C1 RU2178761 C1 RU 2178761C1 RU 2001105445 A RU2001105445 A RU 2001105445A RU 2001105445 A RU2001105445 A RU 2001105445A RU 2178761 C1 RU2178761 C1 RU 2178761C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
spacecraft
output
unit
moment
Prior art date
Application number
RU2001105445A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.С. Ковтун
В.Н. Платонов
Ю.Р. Банит
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority to RU2001105445A priority Critical patent/RU2178761C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2178761C1 publication Critical patent/RU2178761C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: attitude control systems; control of orbit of center of mass of spacecraft. SUBSTANCE: proposed method includes determination required magnitude of rate of correction of spacecraft orbit and maintenance of preset attitude of spacecraft by means of powered gyroscopes in the course of correction. Preset area where vector of moment of momentum of spacecraft shall lie at the moment of completion of orbital correction is predicted at this. At absence of saturation in gyroscope system, accumulation of moment of momentum of spacecraft is predicted from the present moment of correction by steps in time taking into account disconnection of one of attitude-control motors or connection of pair of such motors. Magnitudes of vector of moment of momentum of spacecraft predicted at steps are summed-up with its preset magnitude. If total vector lies in preset area, control moment are applied to spacecraft from the moment of termination of prediction by disconnecting one of the above-mentioned motors. If these moments are not unloading moments, pair of motors not used in correction of orbit whose moment has maximum projection on direction opposite to vector of moment of momentum of spacecraft are started. No motor is disconnected at this. Provision is also made for control system including units required for realization of all operations. EFFECT: minimization of starts of attitude-control motors for unloading powered gyroscopes; reduced consumption of propulsive mass; reduced effect on spacecraft orbit. 3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области управления ориентацией и движением центра масс космических аппаратов (КА) и направлено на получение максимального значения скорости коррекции орбиты КА с минимальными ошибками управления при одновременном применении реактивных двигателей ориентации (ДО) и силовых гироскопов (СГ) и обеспечение минимального числа насыщений системы СГ в процессе выполнения программы полета КА после коррекции орбиты, а, следовательно, минимизацию расхода рабочего тела и влияния на орбиту, обусловленного необходимостью включения ДО для разгрузки накопленного СГ кинетического момента. The invention relates to the field of controlling the orientation and movement of the center of mass of spacecraft (SC) and is aimed at obtaining the maximum value of the correction speed of the SC orbit with minimal control errors while using jet orientation engines (DO) and power gyroscopes (SG) and ensuring a minimum number of system saturations SG during the execution of the spacecraft flight program after orbit correction, and, therefore, minimizing the flow of the working fluid and the impact on the orbit, due to the need to include of DO to unload the accumulated kinetic moment of SG.

Известен способ управления КА, снабженным реактивными двигателями с направленными под углом к осям связанного базиса и смещенными относительно центра масс аппарата линиями действия тяг (см. [1] ). В предлагаемом способе к корпусу КА прикладывают по трем осям связанного базиса управляющие моменты сил тяг реактивных двигателей (РД), установленных четырьмя равнотяговыми секциями в двух параллельных базовой плоскости ("север - восток") и равноудаленных от нее плоскостях, обеспечивая суммирование проекций этих моментов на ось требуемого управляющего момента и компенсацию по остальным осям. При этом коррекцию орбиты КА по двум направлениям (связанным осям, например "север - юг" и "запад - восток ") производят тягами РД, проекции которых совпадают с данными направлениями (осями), а возмущающие моменты по этим осям взаимно компенсируются. Для создания по третьей оси момента, противоположного возмущающему, применяют РД с взаимной компенсацией их моментов и тяг по указанным осям. Блок-схема системы, реализующей способ-аналог, представленная в [1] , состоит из блока скорости коррекции (БСК), блока датчиков внешней информации опорного базиса (БДВИ), блока определения управляющих сил и моментов (БОУСМ), блока формирования управляющих сил и моментов (БФУСМ), блока определяемых значений продолжительности импульсов ДО (БОЗПИД), блока ДО (БДО), корпуса КА (ККА), блока датчиков угловой скорости (БДУС), блока датчиков линейных ускорений (БДЛУ), блока задания параметров управления КА (БЗПУКА). При этом выходы БСК и БДВИ соединены соответственно с первым и вторым выходом БОУСМ, а выход БОУСМ соединен с первым входом БФУСМ. Выход БФУСМ соединен с первым входом БОЗПИД, а выход БОЗПИД - со входом БДО. В свою очередь БДО соединен со вторым входом БОЗПИД. На корпусе КА установлены БДО, БДУС и БДЛУ. При этом выход БДУС соединен с третьим входом БОУСМ, а выход БДЛУ соединен с первым входом БСК. Первый, второй, третий и четвертый выходы БЗПУКА соединены соответственно с входом БДВИ, вторым входом БСК, четвертым входом БОУСМ и вторым входом БФУСМ. Этот способ и разработанная на его основе система управления позволяют уменьшить число РД и затраты топлива на коррекцию орбиты КА, но не решают важный вопрос получения максимальной скорости коррекции. Кроме того, в предлагаемом способе управление ориентацией КА в процессе коррекции орбиты с помощью РД отличается невысокой точностью, а это существенно, например, для спутников связи, точность ориентации которых должна составлять порядка 12'. A known method of controlling a spacecraft equipped with jet engines with angled axes of the connected basis and displaced relative to the center of mass of the apparatus lines of action of rods (see [1]). In the proposed method, the control moments of the thrusts of jet engines (RD) installed by four equal-draft sections in two parallel base planes (north-east) and equidistant planes are applied to the spacecraft hull along three axes of the connected basis, providing a summation of the projections of these moments on axis of the required control torque and compensation for the remaining axes. In this case, the correction of the spacecraft’s orbit in two directions (connected axes, for example, “north-south” and “west-east”) is performed by the thrusts of the taxiway, the projections of which coincide with these directions (axes), and disturbing moments along these axes are mutually compensated. To create a moment opposite the perturbing along the third axis, RDs are used with mutual compensation of their moments and thrusts along the indicated axes. The block diagram of a system that implements an analogue method presented in [1] consists of a block of correction speed (BSC), a block of sensors of external information of the reference basis (BDVI), a block for determining control forces and moments (BOUSM), a block for generating control forces and moments (BFUSM), a block of determined pulse duration values DO (BOZPID), a block DO (BDO), a spacecraft body (CCA), a block of angular velocity sensors (BDUS), a block of linear acceleration sensors (BDLU), a block for setting the control parameters of a spacecraft (BZPUKA) ) In this case, the outputs of the BSK and BDVI are connected respectively to the first and second output of the BOSM, and the output of the BOSM is connected to the first input of the BOSM. The output of the BFUSM is connected to the first input of the BOZPID, and the output of the BOZPID is connected to the input of the BDO. In turn, the BDO is connected to the second input of the BOZPID. On the spacecraft body, BDO, BDUS and BDLU are installed. In this case, the BDLU output is connected to the third input of the BOSM, and the BDLU output is connected to the first input of the BSK. The first, second, third and fourth outputs of the BZPUK are connected respectively to the BDVI input, the second BSK input, the fourth BOUSM input and the second BFUSM input. This method and the control system developed on its basis make it possible to reduce the number of taxiways and fuel costs for the correction of the spacecraft’s orbit, but they do not solve the important issue of obtaining the maximum correction speed. In addition, in the proposed method, the control of the orientation of the spacecraft in the process of correcting the orbit using the RD is not very accurate, and this is essential, for example, for communication satellites, the orientation accuracy of which should be about 12 '.

Наиболее близкий из аналогов способ управления КА с помощью реактивных исполнительных органов (см. [2] ), используемый в качестве прототипа, включает определение требуемого значения скорости коррекции орбиты КА, поддержание заданной ориентации КА с помощью силовых гироскопов в процессе коррекции орбиты двигателями ориентации, измерение при этом значения вектора кинетического момента в системе СГ, по известным значениям моментов инерции КА, а также по измеренным значениям вектора угловой скорости КА и кинетического момента в системе СГ определяют значения суммарного вектора кинетического момента КА

Figure 00000002
в текущие моменты времени (t), проверяют выполнение условия принадлежности значений
Figure 00000003
области располагаемых значений вектора кинетического момента в системе силовых гироскопов (S) и в случае насыщения системы СГ в момент времени ts определяют суммарное значение векторов управляющих моментов от двигателей ориентации при условии поочередного отключения каждого i-го двигателя, где i= 1, 2, . . . n - номера ДО, участвующих в коррекции орбиты, создают разгрузочный момент для системы силовых гироскопов двигателями ориентации, суммарный момент которых имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000004
при соответствующем отключенном двигателе ориентации, а в случае, когда этот управляющий момент не является разгрузочными, для разгрузки силовых гироскопов включают ту пару двигателей ориентации, не участвующих в коррекции орбиты, момент которой имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000005
при этом никакой из указанных i-ых двигателей не отключают, в процессе проведения коррекции орбиты и разгрузки силовых гироскопов прогнозируют изменения указанного суммарного вектора кинетического момента для случая коррекции орбиты с учетом всех работающих указанных i-ых двигателей на интервале от текущего момента времени разгрузки до расчетного момента времени окончания коррекции, суммируют указанные спрогнозированные изменения вектора с текущим значением суммарного вектора
Figure 00000006
определенным на момент начала прогноза
Figure 00000007
проверяют условие принадлежности полученных векторных сумм указанной области S и одновременно условие непринадлежности
Figure 00000008
области S.The closest analogue of the spacecraft control using reactive executive bodies (see [2]), used as a prototype, includes determining the required value of the spacecraft’s orbit correction speed, maintaining a given spacecraft orientation using power gyroscopes in the process of orbit correction by orientation engines, measurement in this case, the values of the kinetic moment vector in the SG system, according to the known values of the SC inertia moments, as well as the measured values of the angular velocity vector of the SC and the kinetic moment in the SG system limit the values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft
Figure 00000002
at current points in time (t), check that the condition for the values to belong
Figure 00000003
the range of available values of the kinetic momentum vector in the system of power gyroscopes (S) and in the case of saturation of the SG system at time t s determine the total value of the vectors of control moments from the orientation engines provided that each i-th engine is turned off, where i = 1, 2, . . . n - DO numbers involved in orbit correction create an unloading moment for the system of power gyroscopes with orientation engines, the total moment of which has the greatest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000004
with the corresponding orientation motor switched off, and in the case when this control moment is not unloading, to unload the power gyroscopes, include that pair of orientation engines that are not involved in the orbit correction, the moment of which has the largest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000005
however, none of the indicated i-th engines is turned off, during the correction of the orbit and unloading of power gyroscopes, changes in the indicated total vector of the kinetic moment are predicted for the case of orbit correction taking into account all the working indicated i-th engines in the interval from the current moment of unloading to the calculated the time of the end of the correction, summarize the specified predicted changes in the vector with the current value of the total vector
Figure 00000006
defined at the time of the start of the forecast
Figure 00000007
check the membership condition of the obtained vector sums of the indicated domain S and simultaneously the non-membership condition
Figure 00000008
area S.

Если в этот момент времени не выполняются оба эти условия, продолжают проводить коррекцию орбиты с одновременной разгрузкой силовых гироскопов, а если выполняется хотя бы одно из указанных условий, прекращают разгрузку силовых гироскопов за счет подключения указанного отключенного i-го двигателя к процессу коррекции орбиты или отключения указанной разгрузочной пары ДО, после чего продолжают проверять выполнение условия принадлежности указанного вектора суммарного кинетического момента

Figure 00000009
области S вплоть до завершения коррекции и в случае невыполнения этого условия повторяют разгрузку системы СГ при помощи двигателей ориентации, создающих указанный момент, или при помощи разгрузочной пары двигателей ориентации, не участвующих в процессе коррекции орбиты.If both of these conditions are not met at this point in time, they continue to carry out orbit correction with the simultaneous unloading of power gyroscopes, and if at least one of these conditions is fulfilled, the unloading of power gyroscopes is stopped by connecting the indicated disabled i-th engine to the orbit correction or shutdown process of the indicated discharge pair DO, after which they continue to verify that the conditions for the specified vector of total kinetic moment belong
Figure 00000009
region S until the completion of the correction and if this condition is not fulfilled, the unloading of the SG system is repeated using the orientation engines that create the specified moment, or using the unloading pair of orientation engines that are not involved in the orbit correction process.

Блок-схема системы, реализующей способ-прототип, состоит из следующих блоков: блок скорости коррекции (БСК), блок датчиков внешней информации опорного базиса (БДВИ), блок определения управляющих сил и моментов (БОУСМ), блок формирования управляющих сил и моментов (БФУСМ), блок определяемых значений продолжительности импульсов ДО (БОЗПИД), блок ДО (БДО), корпус КА (ККА), блок датчиков угловой скорости (БДУС), блок датчиков линейных ускорений (БДЛУ), блок задания параметров управления КА (БЗПУКА), блок силовых гироскопов (БСГ), блок определения значений суммарного вектора кинетического момента (БОЗСВКМ), блок сравнения параметров области располагаемых значений вектора кинетического момента в системе СГ и суммарного вектора кинетического момента СГ (БСПОРЗВКМСГСВКМ), блок формирования текущего времени разгрузки СГ (БФТВРСГ), блок прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента (БПЗСВКМ), блок приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям (БППЗСВКМНУ), блок определения времени окончания режима коррекции (БОВОРК). БФУСМ содержит следующие блоки: блок выбора ДО для коррекции орбиты (БВДКО); блок формирования разгрузочного момента для системы СГ (БФРМСГ); блок определения разгрузочных моментов для системы СГ (БОРМСГ); блок выбора разгрузочного момента для системы СГ (БВРМСГ); блок выбора пары ДО для разгрузки системы СГ (БВПДРСГ). The block diagram of a system that implements the prototype method consists of the following blocks: a correction speed block (BSK), a block of sensors of external information of the reference basis (BDVI), a block for determining control forces and moments (BOSM), a block for generating control forces and moments (BFUSM ), a block of detectable pulse duration values DO (BOZPID), a block DO (BDO), a spacecraft body (CCA), a block of angular velocity sensors (BDUS), a block of linear acceleration sensors (BDLU), a block for setting control parameters of a spacecraft (BZPUKA), a block power gyroscopes (BSG), the unit for determining the value of the total kinetic moment vector (BOSVSKM), the unit for comparing the parameters of the domain of available values of the kinetic moment vector in the SG system and the total SG kinetic moment vector (BSPORZVKMSGSVKM), the unit for generating the current SG unloading time (BFVVSG), the block of predicted values of the total kinetic moment vector (BPZSVKM ), a unit for bringing the predicted values of the total vector of kinetic momentum to the initial conditions (BPPZSVKMNU), a unit for determining the time for the end of the correction mode (BOVORK ) BFUSM contains the following blocks: block selection DO to correct the orbit (BVDKO); a unit for forming an unloading moment for the SG system (BFRMSG); unit for determining discharge moments for the SG system (BORMSG); unit for unloading torque for the SG system (BVRMSG); a block for selecting a pair of DOs for unloading the SG system (BVPDRSG).

При этом выходы БСК и БДВИ соединены соответственно с первым и вторым выходом БОУСМ, а выход БОУСМ соединен с первым входом БФУСМ. Выход БФУСМ соединен с первым входом БОЗПИД, а выход БОЗПИД - со входом БДО. В свою очередь БДО соединен со вторым входом БОЗПИД. На корпусе КА установлены БДО, БДУС и БДЛУ. При этом выход БДУС соединен с третьим входом БОУСМ, а выход БДЛУ соединен с первым входом БСК. Первый, второй, третий и четвертый выходы БЗПУКА соединены соответственно с входом БДВИ, вторым входом БСК, четвертым входом БОУСМ и вторым входом БФУСМ. In this case, the outputs of the BSK and BDVI are connected respectively to the first and second output of the BOSM, and the output of the BOSM is connected to the first input of the BOSM. The output of the BFUSM is connected to the first input of the BOZPID, and the output of the BOZPID is connected to the input of the BDO. In turn, the BDO is connected to the second input of the BOZPID. On the spacecraft body, BDO, BDUS and BDLU are installed. In this case, the BDLU output is connected to the third input of the BOSM, and the BDLU output is connected to the first input of the BSK. The first, second, third and fourth outputs of the BZPUK are connected respectively to the BDVI input, the second BSK input, the fourth BOUSM input and the second BFUSM input.

Вход БСГ соединен со вторым входом БОУСМ, а выход БСГ - с первым входом БОЗСВКМ. Первый выход БОЗСВКМ соединен с первым входом БСПОРЗВКМСГСВКМ, а второй выход этого же блока - с первым входом БППЗСВКМНУ и третьим входом БСПОРЗВКМСГСВКМ. Второй вход БОЗСВКМ соединен с выходом БДУС. Выход БФТВРСГ соединен с третьим входом БОЗСВКМ и первыми входами БПЗСВКМ и БОВОРК. Первый выход БСПОРЗВКМСГСВКМ соединен с первым входом БФТВРСГ, а второй выход - с третьим входом БФУСМ. Третий выход БСПОРЗВКМСГСВКМ соединен с четвертым входом БФУСМ и вторым входом БФТВРСГ. Второй вход БСПОРЗВКМСГСВКМ соединен с пятым выходом БЗПУКА, а четвертый вход этого же блока - с первым выходом БППЗСВКМНУ. The BSG input is connected to the second input of the BOSM, and the output of the BSG is connected to the first input of the BOSM. The first output of the BOZSVKM is connected to the first input of the BSPORZVKMSGSVKM, and the second output of the same block is connected to the first input of the BSPORZVKMSGSVKM. The second input BOZSVKM is connected to the output BDUS. The output of the BFTVRSG is connected to the third input of the BOZSVKM and the first inputs of the BPZSVKM and BOVORK. The first output of the BSPORZVKMSGSVKM is connected to the first input of the BFTVSG, and the second output to the third input of the BFUSM. The third output of the BSPORZVKMSGSVKM is connected to the fourth input of the BFUSM and the second input of the BFVVSG. The second input of the BSPORZVKMSGSVKM is connected to the fifth output of the BZPUK, and the fourth input of the same block is connected to the first output of the BPPZVKMNU.

Выход БПЗСВКМ соединен со вторым входом БППЗСВКМНУ. Второй вход БПЗСВКМ соединен с первым выходом БОВОРК, третий и четвертый входы этого же блока соединены соответственно с третьим выходом БФУСМ и шестым выходом БЗПУКА. The output of the BPZSVKM is connected to the second input of the BPPZSVKMNU. The second input BPZSVKM is connected to the first output BOVORK, the third and fourth inputs of the same block are connected respectively with the third output BFUSM and the sixth output BZPUKA.

Второй вход БОВОРК соединен со вторым выходом БСК, а третий вход - со вторым выходом БФУСМ. The second input of the BOVORK is connected to the second output of the BSK, and the third input is connected to the second output of the BFUSM.

Первый вход БВДКО соединен с БОУСМ, а второй вход - с четвертым выходом БЗПУКА. Первый выход БВДКО соединен с первым входом БФРМСГ и вторым входом БОРМСГ. Второй выход этого же блока соединен с третьим выходом БФУСМ. Первый выход БФРМСГ является одновременно первым выходом БФУСМ, а второй выход - вторым выходом БФУСМ. Второй вход БФРМСГ соединен с выходом БВРМСГ, а третий вход указанного блока является четвертым входом БФУСМ. The first input of the BVDKO is connected to the BOSM, and the second input to the fourth output of the BZPUK. The first output of the BVDCO is connected to the first input of the BFRMSG and the second input of the BORMSG. The second output of the same block is connected to the third output of the BFUSM. The first output of BFRMSG is simultaneously the first output of BFUSM, and the second output is the second output of BFUSM. The second input of BFRMSG is connected to the output of BVRMSG, and the third input of this block is the fourth input of BFUSM.

Первый вход БОРМСГ соединен с третьим входом БФУСМ, а третий вход указанного блока - с четвертым выходом БЗПУКА. Первый выход БОРМСГ соединен со вторым входом БВРМСГ, а второй выход этого же блока - с первым входом БВПДРСГ. Первый вход БВРМСГ соединен с третьим входом БФУСМ. The first input of the BORMSG is connected to the third input of the BFUSM, and the third input of the indicated block is connected to the fourth output of the BZPUK. The first output of the BORMSG is connected to the second input of the BVRMSG, and the second output of the same block is connected to the first input of the BVRMSG. The first input BVRMSG connected to the third input of BFUSM.

Второй вход БВПДРСГ соединен с выходом БЗПУКА, а третий вход - с четвертым входом БФУСМ. Первый выход БВПДРСГ соединен с первым выходом БФУСМ, а второй выход этого же блока - с третьим выходом БФУСМ. The second input of the BVPDRSG is connected to the output of the BZPUK, and the third input is connected to the fourth input of the BFUSM. The first output of the BVDPRSG is connected to the first output of the BFUSM, and the second output of the same block is connected to the third output of the BFUSM.

Работает система управления следующим образом. По началу выполнения режима коррекции орбиты со второго выхода БОУСМ на второй вход БФУСМ выдаются требования на формирование управляющих сил Fi. Одновременно с первого выхода БОУСМ на первый вход БСГ выдаются требования на формирование управляющих моментов. БСГ формирует закон управления осями прецессии СГ (см. [3] стр. 12 - 13) по затребованным управляющим моментам. При этом за счет измерений, проводимых в блоке синус-косинусных преобразователей углов поворота осей прецессии, входящего в сосав БСГ, а также по известным значениям кинетического моментов роторов гиродвигателей определяется значение вектора кинетического момента системы СГ

Figure 00000010
При этом непосредственно значение
Figure 00000011
определяется в БОЗСВКМ по указанным измеренным значениям, поступающим на его второй вход с выхода БСГ. На первый вход БОЗСВКМ с БДУС поступает информация о значениях вектора абсолютной угловой скорости КА
Figure 00000012
В самом БОЗСВКМ имеются заранее заданные значения компонент тензора инерции КА
Figure 00000013
В результате в нем определяется значение вектора
Figure 00000014
Со второго выхода БОЗСВКМ значения
Figure 00000015
поступают на второй вход БСПОРЗВКМСГСВКМ. В БСПОРЗВКМСГСВКМ производится проверка выполнения условия принадлежности вектора кинетического момента КА допустимой области S. При этом параметры области S могут изменяться в зависимости от числа работающих в системе силовых гироскопов. Указанные изменения в БСПОРЗВКМСГСВКМ производятся при помощи БЗПУКА, шестой выход которого соединен с шестым входом БСПОРЗВКМСГСВКМ. По этому же каналу в БСПОРЗВКМСГСВКМ передается разрешение на поиск времени начала формирования кинетического момента КА. В случае невыполнения указанного условия с третьего выхода указанного блока на второй вход БФТВРСГ выдается значение времени tS. Одновременно со второго выхода этого же блока на третий вход БФУСМ выдается значение вектора
Figure 00000016
Как только БФТВРСГ получает значение момента времени tS, он тут же формирует на своем выходе значение t'1 в соответствии с выражением
Figure 00000017
η = 1,2,3,..., где Δt - продолжительность минимального импульса разгрузочного момента
Figure 00000018
или
Figure 00000019
В свою очередь t'1 передается на третий вход БОЗСВКМ, на третий вход и на четвертый вход БПЗСВКМ. По приходу в БОЗСВКМ значения t'1 в нем происходит присвоение текущего значения вектора кинетического момента
Figure 00000020
значению
Figure 00000021
Значение вектора
Figure 00000022
поступает с первого выхода БОЗСВКМ на первый вход БППЗСВКМНУ и на третий вход БСПОРЗВКМСГСВКМ. В БППЗСВКМНУ оно служит в качестве начального условия в выражении
Figure 00000023
а в БСПОРЗВКМСГСВКМ оно необходимо для проверки условия
Figure 00000024
Значение t'1, переданное в БПЗСВКМ, устанавливает нижнюю границу определенного интеграла, входящего в выражение
Figure 00000025
где
Figure 00000026
главный вектор управляющего момента от всех работающих ДО без учета отключений i-х ДО или пар ДО;
Figure 00000027
главный вектор управляющего момента всех внешних возмущающих сил. Оно же задает в БОВОРК момент времени tk1 начала определения второй верхней границы указанного интеграла. Так, по приходу этого времени в БОВОРК из первого выхода БСК через первый вход БОВОРК считывается значение
Figure 00000028
Одновременно из первого выхода БФУСМ на второй вход БОВОРК приходит информация о номерах ДО, участвующих в коррекции орбиты. По указанным номерам в блоке определяется
Figure 00000029
Для этого используются известные силы тяги ДО и масса КА и производится расчет tk1 по выражению
Figure 00000030
где
Figure 00000031
измеренное значение скорости коррекции КА на момент времени t'1. Далее информация о значении tk1 передается на пятый вход БПЗСВКМ.The control system operates as follows. At the beginning of the execution of the orbit correction mode from the second output of the BOSM to the second input of the BFUSM, requirements are issued for the formation of control forces F i . Simultaneously, from the first output of the BOSM to the first input of the BSG, requirements are issued for the formation of control moments. BSG forms the law of control of the SG precession axes (see [3] p. 12 - 13) according to the required control moments. In this case, due to measurements carried out in the block of sine-cosine converters of the rotation angles of the precession axes, which is included in the BSG sucker, as well as from the known values of the kinetic moments of the gyro rotors, the value of the kinetic moment vector of the SG system is determined
Figure 00000010
In this case, the value
Figure 00000011
it is determined in BOZSVKM according to the specified measured values supplied to its second input from the output of the BSG. Information on the values of the vector of the absolute angular velocity of the spacecraft is received at the first input of the BOSSVKM from the BSS
Figure 00000012
In the BOSSCM itself there are predefined values of the components of the inertia tensor of the spacecraft
Figure 00000013
As a result, it determines the value of the vector
Figure 00000014
From the second output of BOZSVKM values
Figure 00000015
arrive at the second input of the BSPORZVKMSGSVKM. At BSPORZVKMSGSVKM, the conditions of membership of the SC kinetic moment vector of the admissible region S are checked. In this case, the parameters of region S can vary depending on the number of power gyros operating in the system. The indicated changes in the BSPORZVKMSGSVKM are made using the BZPUK, the sixth output of which is connected to the sixth input of the BSPORZVKMSGSVKM. On the same channel, permission is sent to the BSPORZVKMSGSVKM to search for the start time for the formation of the kinetic moment of the spacecraft. In case of failure to fulfill the specified condition from the third output of the specified block to the second input BFTVRSG issued the value of time t S. At the same time, from the second output of the same block, the vector value is output to the third input of the BFUSM
Figure 00000016
As soon as BFTVRSG receives the value of the moment of time t S , it immediately forms at its output the value t ' 1 in accordance with the expression
Figure 00000017
η = 1,2,3, ..., where Δt is the duration of the minimum impulse of the unloading moment
Figure 00000018
or
Figure 00000019
In turn, t ' 1 is transmitted to the third input of the BOZSVKM, to the third input and to the fourth entrance of the BPZSVKM. Upon the arrival of the value t ' 1 in the MHSSMC, the current value of the kinetic moment vector is assigned in it
Figure 00000020
meaning
Figure 00000021
Vector value
Figure 00000022
It comes from the first output of the BOZSVKM to the first entrance of the BPPZSVKMNU and to the third entrance of the BSPORZVKMSGSVKM. In BPPZSVKMNU it serves as an initial condition in the expression
Figure 00000023
and in BSPORZVKMSGSVKM it is necessary to verify the conditions
Figure 00000024
The value of t ' 1 , passed to the BZSVKM, sets the lower boundary of a certain integral in the expression
Figure 00000025
Where
Figure 00000026
the main vector of the control moment from all operating BSs without taking into account disconnections of i-BSs or pairs of BSs;
Figure 00000027
the main vector of the control moment of all external disturbing forces. In BOVORK, it also sets the time t k1 of the start of determining the second upper boundary of the indicated integral. So, upon the arrival of this time in BOVORK, the value is read from the first output of BSC through the first entrance of BOVORK
Figure 00000028
At the same time, from the first exit of the BFUSM to the second entrance of the BOVORK, information is received about the numbers of subsidiaries involved in the correction of the orbit. By the indicated numbers in the block is determined
Figure 00000029
To do this, the known traction forces of DO and the mass of the spacecraft are used and t k1 is calculated by the expression
Figure 00000030
Where
Figure 00000031
the measured value of the correction speed of the spacecraft at time t ' 1 . Further, the information on the value of t k1 is transmitted to the fifth input of the BPSVCM.

Информация о номерах ДО, первоначально участвующих в коррекции орбиты, выдается также с третьего выхода БФУСМ на третий вход БПЗСВКМ. При этом каждому двигателю ставится в соответствие управляющий момент

Figure 00000032
который он создает. Причем значение указанных управляющих моментов задается в БПЗСВКМ через первый его вход с седьмого выхода БЗПУКА. Для ДО, не участвующих в управлении,
Figure 00000033
По указанному каналу в БПЗСВКМ выдаются также значения, определяющие значения возмущающих моментов
Figure 00000034
(углы ориентации КА, положение солнечных батарей и т. д. ). С третьего выхода БФУСМ на третий вход БПЗСВКМ передаются также номера ДО для вектора
Figure 00000035
По значениям
Figure 00000036
в БПЗСВКМ определяется
Figure 00000037

Далее
Figure 00000038
суммируется с полученным там же
Figure 00000039
Затем производится интегрирование на интервале установленных границ. Полученные интегральные значения передаются со второго выхода БПЗСВКМ на второй вход БППЗСВКМНУ, где производится их суммирование с начальными значениями
Figure 00000040
Полученная сумма с выхода БППЗСВКМНУ передается на первый вход БСПОРЗВКМСГСВКМ, где производится проверка выполнения условия ее принадлежности области S. Если в БСПОРЗВКМСГСВКМ при проверке не выполняется это условие и выполняется условие принадлежности области S текущего значения вектора кинетического момента, то значение tS подтверждается в БФТВРСГ и повторяется рассмотренный выше цикл разгрузки СГ на момент времени t'2 и т. д.Information about DO numbers, originally involved in orbit correction, is also issued from the third output of the BFUSM to the third entrance of the BPZSVKM. In this case, each engine is assigned a control moment
Figure 00000032
which he creates. Moreover, the value of these control moments is set in BPZSVKM through its first input from the seventh output of the BZPUKA. For subsidiaries not involved in management,
Figure 00000033
On the specified channel in BPZSVKM also issued values that determine the values of disturbing moments
Figure 00000034
(spacecraft orientation angles, position of solar panels, etc.). From the third output of the BFUSM to the third input of the BPZSVKM, the DO numbers for the vector are also transmitted
Figure 00000035
By values
Figure 00000036
in BPZSVKM is determined
Figure 00000037

Further
Figure 00000038
sums up with received there
Figure 00000039
Then integration is performed over the interval of established boundaries. The obtained integral values are transferred from the second output of the BPZSVKMU to the second input of the BPPZSVKMNU, where they are summed with the initial values
Figure 00000040
The amount received from the output of the BSPZSVKMNU is transferred to the first input of the BSPORZVKMSGSVKM, where the condition of its belonging to the region S is checked. If the BSPORZVKMSGSVKM does not satisfy this condition and the condition that the region S belongs to the current value of the kinetic moment vector is verified, then the value of t S is confirmed in the BFVVSR and the above-described SG discharge cycle is repeated at time t ′ 2 , etc.

Если же в БСПОРЗВКМСГСВКМ при проверке выполняется условие принадлежности вектора кинетического момента КА области S или не выполняется условие принадлежности области S текущего значения вектора кинетического момента, то с первого выхода БСПОРЗВКМСГСВКМ на четвертый вход БФУСМ выдается команда на снятие режима разгрузки СГ, на первый вход БФТВРСГ - на прекращение режима поиска момента времени tz.If, in the BSPORZVKMSGSVKM, when checking, the condition that the kinetic moment vector of the spacecraft S belongs to region S is fulfilled or the condition that the S region does not belong to the current value of the kinetic moment vector, then from the first output of the BSPORZVKMSGSVKM, the command to remove the SG unloading mode is issued to the fourth input of the BFUSM, and the first input of the BFTVSRG is to terminate the search mode of time t z .

Недостатком способа и системы управления, описанных в прототипе, является то, что в конце процесса коррекции орбиты на суммарный кинетический момент КА накладывается единственное условие - нахождение его в допустимой области, а дальнейшее изменение кинетического момента в процессе движения КА по скорректированной орбите не прогнозируется. Но полученное на момент окончания коррекции орбиты значение суммарного значения кинетического момента КА может быть таковым, что в процессе выполнения последующей программы полета это значение выйдет за пределы допустимой области S и, как следствие, возникнет необходимость в разгрузке системы СГ с помощью ДО, что не желательно, т. к. приведет к дополнительному расходу рабочего тела и ухудшению орбиты, вызванному работой ДО. The disadvantage of the control method and system described in the prototype is that at the end of the orbit correction process for the total kinetic moment of the spacecraft, the only condition is that it is in the allowable region, and a further change in the kinetic moment in the course of the spacecraft’s movement in the corrected orbit is not predicted. But the value obtained at the moment of the end of the orbit correction of the total value of the kinetic moment of the spacecraft can be such that during the execution of the next flight program this value will go beyond the allowable region S and, as a result, there will be a need to unload the SG system with the help of DO, which is not desirable , because it will lead to additional consumption of the working fluid and the deterioration of the orbit caused by the operation of DO.

Задачей, решаемой предлагаемым способом и системой, является такое управление кинетическим моментом КА в процессе коррекции орбиты КА, которое обеспечит формирование в момент времени завершения коррекции требуемого значения вектора кинетического момента КА, что позволит при дальнейшем выполнении программы полета минимизировать число включений ДО для разгрузки СГ, а, следовательно, минимизировать и расход рабочего тела, и влияние на орбиту КА. The problem solved by the proposed method and system is to control the kinetic moment of the spacecraft in the process of correcting the orbit of the spacecraft, which will ensure the formation at the time of completion of the correction of the required value of the vector of kinetic momentum of the spacecraft, which will allow the further execution of the flight program to minimize the number of inclusions of DO for unloading SG and, therefore, minimize both the flow rate of the working fluid and the effect on the orbit of the spacecraft.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе управления кинетическим моментом космического аппарата с помощью реактивных исполнительных органов, включающем определение требуемого значения скорости коррекции орбиты космического аппарата, поддержание заданной ориентации космического аппарата с помощью силовых гироскопов в процессе коррекции орбиты двигателями ориентации, измерение при этом значения вектора кинетического момента в системе силовых гироскопов, по известным значениям моментов инерции космического аппарата, а также по измеренным значениям вектора угловой скорости космического аппарата и кинетического момента в системе силовых гироскопов определяют значения суммарного вектора кинетического момента космического аппарата

Figure 00000041
в текущие моменты времени (t), проверяют выполнение условия принадлежности значений суммарного вектора кинетического момента космического аппарата
Figure 00000042
области располагаемых значений вектора кинетического момента в системе силовых гироскопов (S),
в отличие от известного способа прогнозируют заданную область (Sk), в которой должен находиться суммарный вектор кинетического момента космического аппарата
Figure 00000043
в момент времени завершения процесса коррекции орбиты, если в процессе коррекции орбиты насыщение системы силовых гироскопов не происходит, то с текущего момента времени коррекции (tη), на которое имеются измерения вектора кинетического момента космического аппарата, включая начало коррекции, шагами по Δt до момента времени
Figure 00000044
прогнозируют накопление кинетического момента КА
Figure 00000045
с учетом отключения i-го двигателя ориентации или включения пары двигателей ориентации для формирования требуемого кинетического момента космического аппарата в момент времени
Figure 00000046
η = 1,2,3,..., где Δt- продолжительность минимального импульса момента
Figure 00000047
при условии включения пары двигателей ориентации или момента
Figure 00000048
при условии отключения i-го двигателя ориентации, участвующего в коррекции орбиты,
Figure 00000049
VU - величина, определяющая заданную скорость коррекции орбиты,
Figure 00000050
текущее значение скорости коррекции орбиты на момент времени tη, aΣ- расчетное значение ускорения космического аппарата от двигателей ориентации, участвующих в коррекции орбиты, суммируют спрогнозированные значения вектора
Figure 00000051
с текущим значением суммарного вектора
Figure 00000052
определенным на момент начала прогноза tη, проверяют выполнение условия принадлежности полученных значений суммарного вектора кинетического момента космического аппарата заданной области Sk, и если оно выполняется, то по достижению временем коррекции значения, равного
Figure 00000053
, определяют суммарное значение векторов управляющих моментов
Figure 00000054
от двигателей ориентации при условии отключения i-го двигателя, где i= l, 2, . . . n - номера двигателей ориентации, участвующих в коррекции орбиты, создают двигателями ориентации момент для системы силовых гироскопов, суммарный момент которых имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000055
при соответствующем отключенном двигателе ориентации, а в случае, когда управляющие моменты
Figure 00000056
не являются разгрузочными, для формирования требуемого кинетического момента включают ту пару двигателей ориентации, не участвующих в коррекции орбиты, момент которой имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000057
при этом никакой из указанных i-х двигателей не отключают.The problem is solved in that in the proposed method for controlling the kinetic moment of a spacecraft using reactive actuators, which includes determining the required value of the orbit correction speed of the spacecraft, maintaining a given orientation of the spacecraft using power gyroscopes in the process of correcting the orbit by orientation engines, measuring the vector of the kinetic moment in the system of power gyroscopes, according to the known values of the moments of inertia of the space app arata, as well as from the measured values of the angular velocity vector of the spacecraft and the kinetic moment in the system of power gyroscopes, determine the values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft
Figure 00000041
at current points in time (t), verify that the conditions for the values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft to belong
Figure 00000042
the range of available values of the kinetic moment vector in the system of power gyroscopes (S),
in contrast to the known method, a predetermined region (S k ) is predicted in which the total vector of the kinetic moment of the spacecraft should be
Figure 00000043
at the time of completion of the orbit correction process, if the system of gyroscopes does not saturate during the correction of the orbit, then from the current moment of correction time (t η ), for which there are measurements of the vector of the kinetic moment of the spacecraft, including the beginning of correction, in steps of Δt until time
Figure 00000044
predict the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft
Figure 00000045
taking into account the shutdown of the i-th orientation engine or the inclusion of a pair of orientation engines to form the required kinetic moment of the spacecraft at a time
Figure 00000046
η = 1,2,3, ..., where Δt is the duration of the minimum momentum
Figure 00000047
subject to the inclusion of a pair of orientation engines or torque
Figure 00000048
provided that the i-th orientation engine participating in the orbit correction is turned off,
Figure 00000049
V U - a value that determines a given speed correction of the orbit,
Figure 00000050
the current value of the orbit correction speed at the time t η , and Σ is the calculated value of the acceleration of the spacecraft from orientation engines participating in the correction of the orbit, the predicted values of the vector are summed
Figure 00000051
with the current value of the total vector
Figure 00000052
defined at the start of the forecast t η , verify that the conditions of membership of the obtained values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft of the given region S k are checked, and if it is satisfied, then when the correction time reaches a value equal to
Figure 00000053
determine the total value of the vectors of control moments
Figure 00000054
from orientation engines provided that the i-th engine is disconnected, where i = l, 2,. . . n - numbers of orientation engines participating in the orbit correction, create orientation moment by the orientation engines for the system of power gyroscopes, the total moment of which has the greatest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000055
with the corresponding orientation motor switched off, and in the case when the control moments
Figure 00000056
are not unloading, to form the required kinetic moment, they include that pair of orientation engines that are not involved in orbit correction, the moment of which has the largest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000057
however, none of the indicated i-th engines are turned off.

Поставленная задача решается тем, что в систему управления кинетическим моментом космического аппарата с помощью реактивных исполнительных органов, содержащую блок скорости коррекции орбиты космического аппарата, блок датчиков внешней информации опорного базиса, блок определения управляющих сил и моментов, блок двигателей ориентации, блок датчиков угловой скорости космического аппарата, блок датчиков его линейных ускорений, блок задания параметров управления космическим аппаратом, блок определения времени окончания режима коррекции, блок приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условием, блок силовых гироскопов, блок определения значений суммарного вектора кинетического момента, блок формирования управляющих сил и моментов, состоящий из блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты, блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов, блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов, блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, причем выходы указанных блоков скорости коррекции и датчиков внешней информации опорного базиса соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения управляющих сил и моментов, а первый выход последнего указанного блока соединен с первым входом блока формирования управляющих сил и моментов, первый выход блока формирования управляющих сил и моментов соединен с первым входом блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, а выход последнего указанного блока соединен с входом блока двигателей ориентации, выход блока двигателей ориентации соединен со вторым входом блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, выход блока датчиков линейных ускорений соединен с первым входом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, а выход блока датчиков угловой скорости космического аппарата соединен с третьим входом блока определения управляющих сил и моментов и вторым входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, а второй выход блока определения управляющих сил и моментов соединен с входом блока силовых гироскопов, а выход последнего - с первым входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, второй выход блока определения значений суммарного вектора кинетического момента соединен с первым входом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, второй выход блока формирования управляющих сил и моментов соединен с третьим входом блока определения времени окончания режима коррекции, а второй вход блока определения времени окончания режима коррекции соединен со вторым выходом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, первый выход блока задания параметров управления космическим аппаратом соединен со входом блока датчиков внешней информации опорного базиса, второй выход - со вторым входом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, третий выход - с четвертым входом блока определения управляющих сил и моментов, четвертый выход - со вторым входом блока формирования управляющих сил и моментов, причем первый вход блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты соединен с блоком определения управляющих сил и моментов, а второй вход - с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, первый выход блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты соединен с первым входом блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов и вторым входом блока определения разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, второй выход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов является одновременно вторым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, а первый выход - первым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, второй вход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединен с выходом блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, второй вход блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединен с первым выходом блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов, третий вход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов соединен с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй выход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов соединен с первым входом блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов, а второй вход последнего - с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, первый выход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов соединен с первым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, в отличие от известной системы дополнительно включены блок определения заданной области кинетического момента, блок сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, блок сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, блок задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, блок прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, блок определения времени начала формирования кинетического момента, причем первый вход блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата соединен с первым выходом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, второй вход - с пятым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, третий вход - со вторым выходом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, четвертый вход - с первым выходом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, пятый вход - с выходом блока определения заданной области кинетического момента, шестой вход - с выходом блока сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, первый выход этого же блока соединен с первым входом блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, второй выход этого блока соединен с третьим входом блока формирования управляющих сил и моментов, третий выход- с четвертым входом блока формирования управляющих сил и моментов и вторым входом блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, выход блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата соединен с первым входом блока определения времени окончания режима коррекции, третьим входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента и первым входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, второй вход блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента соединен с первым выходом блока определения времени окончания режима коррекции, третий вход - с третьим выходом блока формирования управляющих сил и моментов, четвертый вход - с шестым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, первый выход этого же блока соединен со вторым входом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, первый вход блока определения заданной области кинетического момента космического аппарата соединен с седьмым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй вход - с выходом блока датчиков угловой скорости, третий вход - с выходом блока датчиков линейных ускорений, четвертый вход - с выходом блока силовых гироскопов, первый вход блока определения времени начала формирования кинетического момента соединен с девятым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй вход - с выходом блока датчиков угловой скорости, третий вход - с выходом блока датчиков линейных ускорений, четвертый вход - с выходом блока силовых гироскопов, пятый вход - со вторым выходом блока определения времени окончания режима коррекции, первый вход блока сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата соединен с восьмым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, второй вход - с выходом блока определения заданной области кинетического момента, второй выход блока выбора двигателей ориентации соединен с третьим входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, первый вход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов и первый вход блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединены со вторым выходом блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, третий вход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов и третий вход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединены с третьим выходом блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, второй выход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов соединен с третьим входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента. The problem is solved in that in the control system of the kinetic moment of the spacecraft with the help of reactive executive bodies, containing a block of the orbit correction speed of the spacecraft, a block of sensors of external information of the reference basis, a block for determining control forces and moments, a block of orientation engines, a block of sensors of angular velocity of the space apparatus, a block of sensors of its linear accelerations, a block for setting parameters for controlling the spacecraft, a block for determining the end time of the correction mode ii, a unit for bringing the predicted values of the total vector of the kinetic moment to the initial condition, a block of power gyroscopes, a unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment, a unit for generating control forces and moments, consisting of a unit for selecting orientation engines for correcting the orbit, a unit for generating the unloading moment for the power system gyroscopes, a unit for determining discharge moments for a system of power gyroscopes, a unit for selecting an unloading moment for a system of power gyroscopes, a unit in bores of a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes, a block of determined values of the duration of the thrust impulses of the orientation engines, the outputs of these correction speed blocks and external information sensors of the reference basis are connected respectively to the first and second inputs of the control force and moment determination unit, and the first output of the last specified the block is connected to the first input of the block forming the control forces and moments, the first output of the block forming the control forces and moments is connected to the first input of the block of determined values of the duration of the pulses of the thrust of the orientation engines, and the output of the last specified block is connected to the input of the block of the engines of the orientation, the output of the block of the engines of orientation is connected to the second input of the block of the determined values of the duration of the pulses of orientation motor, the output of the block of sensors of linear accelerations is connected to the first input of the block correction speed of the orbit of the spacecraft, and the output of the block of sensors of the angular velocity of the spacecraft is connected to the third input lok of determining the control forces and moments and the second input of the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment, and the second output of the unit for determining the control forces and moments is connected to the input of the unit of power gyroscopes, and the output of the latter is with the first input of the unit for determining the values of the total vector of kinetic moment, the second output the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment is connected to the first input of the unit for bringing the predicted values of the total vector of the kinetic moment to the initial Under the given conditions, the second output of the control forces and moments formation unit is connected to the third input of the correction mode end time determination unit, and the second input of the correction mode end time determination unit is connected to the second output of the spacecraft’s orbit correction speed unit, the first output of the spacecraft control parameters connected to the input of the block of external information sensors of the reference basis, the second output to the second input of the block of the orbit correction speed of the spacecraft, the third the output is with the fourth input of the control force and moment determination unit, the fourth output is with the second input of the control force and moment formation unit, the first input of the orientation engine selection unit for orbit correction being connected to the control force and moment determination unit, and the second input to the fourth by the output of the spacecraft control parameter setting block, the first output of the orientation engine selection block for orbit correction is connected to the first input of the unloading moment formation block for the power train system telescopes and the second input of the unit for determining the discharge moment for the system of power gyroscopes, the second output of the unit for generating the discharge moment for the system of power gyroscopes is simultaneously the second output of the unit for generating control forces and moments, and the first output is the first output of the block for generating control forces and moments, the second input of the block the formation of the discharge torque for the system of power gyroscopes is connected to the output of the block selection of the discharge torque for the system of power gyroscopes, the second input of the selection block and the unloading moment for the power gyroscope system is connected to the first output of the unloading moment determination unit for the power gyroscope system, the third input of the unloading moment determination unit for the power gyroscope system is connected to the fourth output of the spacecraft control parameter setting unit, the second output of the unloading moment determination unit for the power system gyroscopes connected to the first input of the block selection pair of orientation motors for unloading the system of power gyroscopes, and the second input after day - with the fourth output of the unit for setting the control parameters of the spacecraft, the first output of the unit for selecting a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes is connected to the first output of the unit for generating control forces and moments, in contrast to the known system, a unit for determining a given region of the kinetic momentum is additionally included, block comparing the current time of correction of the orbit of the spacecraft and the estimated time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the space ap arata, a unit for comparing the parameters of a given region of the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, a unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft, a block of predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of forming the total vector of kinetic moment, block for determining the time of the beginning of the formation of kinetic moment, and the first input of the unit for comparing the parameters of a given region of the kinetic m the spacecraft momentum and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the first output of the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment, the second input is the fifth output of the unit for setting the control parameters of the spacecraft, the third input is with the second output of the unit for determining the values of the total vector of kinetic moment, fourth input - with the first output of the unit for bringing the predicted values of the total vector of kinetic momentum to the initial conditions, the fifth input - with the output m of the unit for determining a given region of the kinetic moment, the sixth input — with the output of the unit for comparing the current time for correcting the orbit of the spacecraft and the estimated time for the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the first output of the same block is connected to the first input of the unit for setting the current time for the formation of the kinetic moment of the space apparatus, the second output of this block is connected to the third input of the block forming the control forces and moments, the third output is with the fourth input of the bl as for the formation of control forces and moments and the second input of the unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft, the output of the unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the first input of the unit for determining the end time of the correction mode, the third input of the unit for determining the values of the total vector of kinetic moment and the first input of the block of predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of formation of the total vector kinetic moment, the second input of the predicted value vector kinetic moment vector block during the formation of the total kinetic moment vector is connected to the first output of the correction mode end time determination unit, the third input - with the third output of the control forces and moments formation unit, the fourth input - with the sixth output unit for setting control parameters of the spacecraft, the first output of the same unit is connected to the second input of the unit for bringing the predicted values of the total vector kinetic moment to the initial conditions, the first input of the unit for determining the specified region of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the seventh output of the control unit for controlling the spacecraft, the second input is the output of the angular velocity sensor unit, the third input is the output of the linear acceleration sensor unit, fourth input - with the output of the power gyroscopes unit, the first input of the unit for determining the start time of the formation of the kinetic moment is connected to the ninth output of the control parameter setting unit spacecraft, the second input - with the output of the block of angular velocity sensors, the third input - with the output of the linear acceleration sensor block, the fourth input - with the output of the power gyroscope block, the fifth input - with the second output of the block for determining the end time of the correction mode, the first input of the current comparison unit the time of correction of the orbit of the spacecraft and the estimated time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the eighth output of the control parameter set of the spacecraft apparatus, the second input - with the output of the unit for determining a given region of the kinetic moment, the second output of the unit for selecting orientation engines is connected to the third input of the predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of forming the total vector of kinetic moment, the first input of the unit for determining the unloading moments for the system of power gyroscopes and the first input of the unit for selecting the discharge torque for the power gyro system is connected to the second output of the unit for comparing the parameters of a given region the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the third input of the unit for selecting a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes and the third input of the unit for generating the unloading moment for the system of power gyroscopes are connected to the third output of the unit for comparing the parameters of a given region of the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the second output of the block for selecting a pair of orientation engines for p zgruzki gyroscopes power system connected to a third input of the block of predicted values of the total angular momentum vector in the formation of the total angular momentum vector.

Предлагаемый способ и система лишены недостатков, присущих прототипу, т. к. для того, чтобы после завершения коррекции орбиты КА минимизировать расход рабочего тела и влияние на орбиту, обусловленное необходимостью включения ДО для разгрузки системы СГ, при выполнении программы полета КА на задаваемом интервале времени осуществляется приведение кинетического момента КА в конце процесса коррекции орбиты в заданную область, которая определяется из условия минимизации числа насыщений системы СГ при выполнении программы полета КА, а, следовательно, и требуемых включений ДО для ее разгрузки. The proposed method and system are devoid of the inherent disadvantages of the prototype, because in order to minimize the flow of the working fluid and the effect on the orbit, after the completion of the correction of the spacecraft’s orbit, due to the need to turn on the DO for unloading the SG system, when the spacecraft flight program is executed for a specified time interval the spacecraft kinetic moment at the end of the orbit correction process is brought into a given region, which is determined from the condition of minimizing the number of saturations of the SG system when the spacecraft flight program is executed, and, trace quently, and inclusions required for it to discharge.

Для пояснения сущности предлагаемого способа приводятся фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. На фиг. 1 изображен корпус КА, двигатели ориентации и жестко связанная с КА система координат

Figure 00000058
(ССК). На фиг. 2 показан корпус КА, положение центра масс КА в плоскости XOZ ССК и направление действия векторов сил тяги ДО. На фиг. 3, 4, 5 приведены графики изменения кинетического момента КА при поддержании неизменной ориентации аппарата с помощью СГ с разными начальными условиями по кинетическому моменту КА. Фиг. 6 иллюстрирует пример реализации части системы управления. На фиг. 6 показана система управления, разработанная для реализации предлагаемого способа управления кинетическим моментом КА в процессе коррекции орбиты. На фиг. 7 изображены составляющие БФСУМ и их связь с остальными элементами предлагаемой системы управления. На фиг. 8 показан пример системы управления, разработанной для реализации предлагаемого способа.To clarify the essence of the proposed method are shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. In FIG. 1 shows the spacecraft body, orientation engines, and the coordinate system rigidly connected with the spacecraft
Figure 00000058
(SSK). In FIG. Figure 2 shows the spacecraft body, the position of the center of mass of the spacecraft in the XOZ SSK plane and the direction of action of the thrust force vectors DO. In FIG. Figures 3, 4, 5 show graphs of changes in the kinetic moment of the spacecraft while maintaining a constant orientation of the apparatus using SG with different initial conditions for the kinetic moment of the spacecraft. FIG. 6 illustrates an example implementation of a part of a control system. In FIG. 6 shows a control system designed to implement the proposed method for controlling the kinetic moment of the spacecraft in the process of orbit correction. In FIG. 7 shows the components of the BFSUM and their relationship with the remaining elements of the proposed control system. In FIG. 8 shows an example of a control system designed to implement the proposed method.

Для реализации предлагаемого способа управления КА необходимо в первую очередь определить заданную область кинетического момента КА, т. е. область, в которой должен находиться вектор кинетического момента КА после завершения коррекции орбиты. Единственное условие, которому должна удовлетворять указанная область, - минимизация числа насыщений СГ при управлении ориентацией КА на задаваемом временном интервале. Решается задача определения области кинетического момента моделированием движения КА на этом интервале времени. Исходя из результатов моделирования определяется область, в которой должен находиться вектор кинетического момента КА. To implement the proposed spacecraft control method, it is necessary first of all to determine a given region of the spacecraft kinetic moment, i.e., the area in which the spacecraft kinetic moment vector should be located after the completion of the orbit correction. The only condition that this region should satisfy is minimization of the number of saturations of the SG when controlling the orientation of the spacecraft in a given time interval. The problem of determining the region of the kinetic moment by modeling the motion of the spacecraft on this time interval is solved. Based on the simulation results, the region in which the vector of the kinetic moment of the spacecraft should be located is determined.

Далее предлагаемый способ описан более подробно. Further, the proposed method is described in more detail.

Для определения заданной области кинетического момента КА, т. е. области, в которой должен находиться вектор кинетического момента КА после завершения коррекции орбиты, осуществляется математическое моделирование движения КА с момента завершения коррекции орбиты на задаваемом временном интервале, например до момента начала следующей коррекции. Система уравнений, описывающих математическую модель движения центра масс КА и его движение относительно центра масс, может быть записана в следующем виде:

Figure 00000059

Здесь
Figure 00000060
радиус-вектор КА,
Figure 00000061
вектор суммарного кинетического момента КА;
Figure 00000062
- кинетический момент системы СГ;
Figure 00000063
угловая скорость спутника;
Figure 00000064
векторы суммарной силы и суммарного момента внешних сил, действующих на КА соответственно;
Figure 00000065
тензор инерции КА; m - масса КА.To determine the specified region of the kinetic moment of the spacecraft, i.e., the region in which the vector of the kinetic moment of the spacecraft should be located after the completion of the orbit correction, mathematical modeling of the motion of the spacecraft from the moment of completion of the correction of the orbit at a given time interval, for example, until the next correction begins. The system of equations describing the mathematical model of the motion of the center of mass of the spacecraft and its motion relative to the center of mass can be written in the following form:
Figure 00000059

Here
Figure 00000060
spacecraft radius vector
Figure 00000061
vector of the total kinetic moment of the spacecraft;
Figure 00000062
- kinetic moment of the SG system;
Figure 00000063
satellite angular velocity;
Figure 00000064
vectors of total force and total moment of external forces acting on the spacecraft, respectively;
Figure 00000065
spacecraft inertia tensor; m is the mass of the spacecraft.

Решая уравнения (1), зная в исходный момент времени начальные значения вектора состояния КА

Figure 00000066
(где
Figure 00000067
вектор скорости КА), вектор его угловой скорости
Figure 00000068
варьируя исходные
значения вектора
Figure 00000069
и, следовательно,
Figure 00000070
, определим заданную область, в которой должен находиться кинетический момент КА на момент завершения процесса коррекции орбиты КА для минимизации расхода рабочего тела при управлении его ориентацией на задаваемом временном интервале. После определения заданной области кинетического момента, зная вектор состояния КА на момент завершения коррекции, т. е. , другими словами, имея результаты решения задачи, необходимо найти начальные значения этих величин, которые будут удовлетворять требуемому результату решения. Т. к. начальные значения вектора состояния КА на момент начала коррекции орбиты известны, то требуется определить начальные значения кинетического момента КА.Solving equations (1), knowing at the initial moment of time the initial values of the spacecraft state vector
Figure 00000066
(Where
Figure 00000067
spacecraft velocity vector), its angular velocity vector
Figure 00000068
varying the source
vector values
Figure 00000069
and therefore
Figure 00000070
, we determine the specified region in which the kinetic moment of the spacecraft should be at the time of completion of the process of correction of the orbit of the spacecraft to minimize the flow rate of the working fluid when controlling its orientation on a given time interval. After determining the given region of the kinetic moment, knowing the state vector of the spacecraft at the time of completion of the correction, i.e., in other words, having the results of solving the problem, it is necessary to find the initial values of these quantities that will satisfy the desired solution result. Since the initial values of the spacecraft state vector at the beginning of the orbit correction are known, it is necessary to determine the initial values of the kinetic moment of the spacecraft.

Для их определения осуществляется моделирование процесса коррекции орбиты КА. Если при коррекции орбиты наступит насыщение системы СГ, то логично попытаться совместить неизбежный процесс разгрузки СГ с формированием такого кинетического момента КА, который позволит завершить процесс коррекции орбиты КА без повторного насыщения системы СГ и, более того, даст возможность на момент завершения коррекции орбиты получить вектор кинетического момента КА, принадлежащий заданной области. Моделирование может осуществляться, например, с использованием уравнений (1). При его реализации учитываются известные характеристики ДО, их влияние на изменение кинетического момента КА, степень участия в коррекции орбиты. Выбор ДО должен быть таким, чтобы уменьшить влияние процессов, связанных с формированием требуемого кинетического момента КА, на коррекцию орбиты. To determine them, a simulation of the spacecraft orbit correction process is carried out. If during the orbit correction the saturation of the SG system occurs, then it is logical to try to combine the inevitable process of unloading the SG with the formation of such a kinetic moment of the spacecraft that will complete the correction of the orbit of the spacecraft without re-saturation of the SG system and, moreover, will make it possible to obtain a vector at the time of completion of the correction of the orbit kinetic moment of a spacecraft belonging to a given region. Modeling can be carried out, for example, using equations (1). During its implementation, the well-known characteristics of DOs, their influence on the change in the kinetic moment of the spacecraft, the degree of participation in the correction of the orbit are taken into account. The choice of DO should be such as to reduce the influence of the processes associated with the formation of the required kinetic moment of the spacecraft on the orbit correction.

Поясним сущность предлагаемого способа на примере. Для повышения наглядности решения используются фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1, и фиг. 2 изображен корпус КА, двигатели ориентации (D1-D24), жестко связанная с КА система координат

Figure 00000071
(ССК), смещенное относительно начала ССК положение центра масс (⊕) и направление действия векторов сил тяги ДО D9, D10, D11, D12
Figure 00000072

Обозначим момент времени, в который произошло насыщение системы СГ, как tS, а tp - момент времени начала формирования кинетического момента КА, если в процессе коррекции орбиты насыщения системы СГ не было. Предположим, что на КА установлена система СГ с областью S, описанной сферой радиусом Rсф.Let us explain the essence of the proposed method by example. To increase the clarity of the solution, FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1 and FIG. 2 shows the spacecraft body, orientation engines (D 1 -D 24 ), the coordinate system rigidly connected with the spacecraft
Figure 00000071
(SSC), the position of the center of mass (⊕) displaced relative to the beginning of the SSC and the direction of action of the traction force vectors DO 9 , D 10 , D 11 , D 12
Figure 00000072

Let us designate the point in time at which saturation of the SG system took place, as t S , and t p - the time moment of the onset of formation of the kinetic moment of the spacecraft, if during the correction of the orbit of saturation of the SG system there was no. Suppose that a spacecraft system with a region S described by a sphere of radius R sf is installed on the spacecraft.

Пусть, например, нам необходимо провести коррекцию орбиты в направлении оси ОХ (см. фиг. 1,2). Для этого необходимо включить двигатели D9-D12. Из-за смещения центра масс КА двигателями 9, 11 будет создаваться возмущающий момент. Этот момент нарушает требуемую ориентацию КА. Компенсация возникшего возмущающего момента осуществляется системой СГ, что позволяет максимально использовать тягу двигателей D9-D12, а, следовательно, увеличить продолжительность выдачи корректирующего импульса и уменьшить время проведения коррекции орбиты.Suppose, for example, we need to carry out an orbit correction in the direction of the OX axis (see Fig. 1,2). To do this, turn on the engines D 9 -D 12 . Due to the displacement of the center of mass of the spacecraft by the engines 9, 11, a disturbing moment will be created. This moment violates the required orientation of the spacecraft. Compensation of the disturbing moment arising is carried out by the SG system, which makes it possible to use the thrust of the D 9 -D 12 engines to the maximum, and, therefore, increase the duration of the output of the correcting pulse and reduce the time of the orbit correction.

Предположим, что после завершения коррекции орбиты КА должен находиться в режиме поддержания ориентации до следующей коррекции в течение интервала времени Δt′. Решая систему уравнений (1), варьируя исходные значения кинетического момента СГ, определяем область, в которой должен находиться кинетический момент СГ для того, чтобы минимизировать расход рабочего тела на интервале времени Δt′. Как показывает практика, во многих случаях для прогноза накопления кинетического момента КА достаточно решения уравнений вращательного движения КА без подробного моделирования движения центра масс КА. Тогда систему уравнений (1), например, для геостационарного спутника, можно записать в следующем виде:

Figure 00000073

Здесь
Figure 00000074
полный кинетический момент КА;
Figure 00000075
кинетический момент системы СГ;
Figure 00000076
- угловая скорость КА;
Figure 00000077
- соответственно гравитационные моменты, вызванные влиянием на ССС гравитационных полей Земли, Луны и Солнца;
Figure 00000078
магнитный момент, обусловленный взаимодействием магнитного поля Земли и собственного магнитного момента КА;
Figure 00000079
орты векторов Земля-КА, Солнце-КА, Луна-спутник;
Figure 00000080
тензор инерции КА;
μE= 3.986032•105км32,
μS= 1.32715445•1011км32
μM= 4.90264•105км32 - гравитационные параметры Земли, Луны и Солнца; RE, RS, RM - радиус-векторы Земли, Луны и Солнца;
Figure 00000081
- момент от силы светового давления
Figure 00000082
которая возникает при попадании потока солнечного света на спутник и при его отражении. S - площадь поперечного сечения КА; Е0 - мощность потока солнечного излучения; с - скорость света; r* - средний радиус орбиты Земли; Δ- расстояние от КА до Солнца; k - коэффициент отражения света поверхностью КА;
Figure 00000083
собственный магнитный момент КА;
Figure 00000084
магнитное поле Земли.Suppose that after the correction of the orbit, the spacecraft should be in the mode of maintaining orientation until the next correction during the time interval Δt ′. Solving the system of equations (1), varying the initial values of the kinetic moment of the SG, we determine the region in which the kinetic moment of the SG should be in order to minimize the flow rate of the working fluid in the time interval Δt ′. As practice shows, in many cases, to predict the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft, it is enough to solve the equations of the rotational motion of the spacecraft without a detailed simulation of the motion of the center of mass of the spacecraft. Then the system of equations (1), for example, for a geostationary satellite, can be written in the following form:
Figure 00000073

Here
Figure 00000074
full kinetic moment of the spacecraft;
Figure 00000075
kinetic moment of the SG system;
Figure 00000076
- angular velocity of the spacecraft;
Figure 00000077
- respectively, the gravitational moments caused by the influence on the SSS of the gravitational fields of the Earth, the Moon and the Sun;
Figure 00000078
magnetic moment due to the interaction of the Earth’s magnetic field and the spacecraft’s own magnetic moment;
Figure 00000079
the unit vectors of the Earth-KA, Sun-KA, Moon-satellite;
Figure 00000080
spacecraft inertia tensor;
μ E = 3.986032 • 10 5 km 3 / s 2 ,
μ S = 1.32715445 • 10 11 km 3 / s 2
μ M = 4.90264 • 10 5 km 3 / s 2 - gravitational parameters of the Earth, the Moon and the Sun; R E , R S , R M - radius vectors of the Earth, the Moon and the Sun;
Figure 00000081
- moment from the force of light pressure
Figure 00000082
which occurs when a stream of sunlight hits a satellite and when it is reflected. S is the cross-sectional area of the spacecraft; E 0 - power flow of solar radiation; c is the speed of light; r * is the average radius of the Earth’s orbit; Δ is the distance from the spacecraft to the sun; k is the light reflection coefficient by the surface of the spacecraft;
Figure 00000083
intrinsic magnetic moment of the spacecraft;
Figure 00000084
Earth's magnetic field.

Как показала практика, прогноз накопления кинетического момента КА, полученный при решении уравнений (2) для геостационарного спутника связи "Ямал", дает хорошие результаты. Итак, результатом решения будет некоторая область кинетического момента КА (Sk), назовем ее заданной, в которую должен попасть кинетический момент КА по завершению коррекции его орбиты. После определения заданной области кинетического момента осуществляется моделирование процесса коррекции КА с помощью уравнений (1).As practice has shown, the forecast of the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft obtained by solving equations (2) for the geostationary communications satellite "Yamal" gives good results. So, the solution will result in a certain region of the kinetic moment of the spacecraft (S k ), we call it given, in which the kinetic moment of the spacecraft should fall upon completion of the correction of its orbit. After determining the given region of the kinetic moment, the spacecraft correction process is simulated using equations (1).

Если в процессе коррекции орбиты насыщение системы СГ не будет иметь место, то необходимо сформировать кинетический момент КА к моменту времени завершения коррекции орбиты. Для этого определяется время начала формирования кинетического момента. Моделируется процесс коррекции орбиты КА с помощью выражений (1) и (2), начиная с исходного момента времени выполнения коррекции. Определив время завершения процесса коррекции (tk), значение кинетического момента КА в момент завершения коррекции орбиты и зная динамику его изменения, находят приращение вектора кинетического момента КА, которое он должен получить для того, чтобы оказаться в заданной области Sk. Исходя из этого выбирают ДО, способные сообщить это приращение за кратчайшее время, и, определив продолжительность режима формирования кинетического момента КА, находят момент времени tp его начала. Поиск tp выполняют шагами по Δt- продолжительность минимального импульса момента

Figure 00000085
при условии включения пары двигателей ориентации или момента
Figure 00000086
при условии отключения i-го двигателя ориентации, участвующего в коррекции орбиты, для формирования заданного кинетического момента космического аппарата. Т. е. с текущего момента времени коррекции (tη), на которое имеются измерения вектора кинетического момента КА, и до момента времени t прогнозируем накопление кинетического момента с учетом отключения в момент времени
Figure 00000087
i-го ДО или включения пары ДО для формирования требуемого кинетического момента КА.If saturation of the SG system will not take place during the orbit correction process, then it is necessary to form the kinetic moment of the spacecraft by the time of completion of the correction of the orbit. For this, the time of the beginning of the formation of the kinetic moment is determined. The process of correction of the orbit of a spacecraft is simulated using expressions (1) and (2), starting from the initial moment of time of the correction. Having determined the time of completion of the correction process (t k ), the value of the kinetic moment of the spacecraft at the time of completion of the correction of the orbit and knowing the dynamics of its change, find the increment of the vector of the kinetic moment of the spacecraft, which he must get in order to be in a given region S k . Proceeding from this, one chooses DOs capable of reporting this increment in the shortest time, and having determined the duration of the formation mode of the kinetic moment of the spacecraft, they find the instant t p of its beginning. The search t p is performed in steps of Δt is the duration of the minimum momentum
Figure 00000085
subject to the inclusion of a pair of orientation engines or torque
Figure 00000086
provided that the i-th orientation engine participating in the orbit correction is turned off to form the given kinetic moment of the spacecraft. That is, from the current moment of correction time (t η ), for which there are measurements of the vector of the kinetic moment of the spacecraft, and until the time t kη, we predict the accumulation of the kinetic moment taking into account the shutdown at the time
Figure 00000087
of the ith DO or inclusion of a pair of DOs to form the required kinetic moment of the spacecraft.

Figure 00000088

Прогноз осуществляем с нулевыми начальными значениями по вектору
Figure 00000089

Figure 00000090

где
Figure 00000091
главный вектор управляющего момента от всех работающих ДО без учета отключений i-ых ДО или включения пар ДО;
Figure 00000092
главный вектор управляющего момента от всех работающих ДО с учетом отключений i-го ДО или включения пар ДО;
Figure 00000093
главный вектор управляющего момента всех внешних возмущающих сил. Значение t определяется следующим образом:
Figure 00000094

где Vt - измеренное значение скорости коррекции КА на момент времени tη. Спрогнозированное значение
Figure 00000095
суммируем с реальными начальными условиями по кинетическому моменту
Figure 00000096
полученными на момент времени t начала прогноза.
Figure 00000088

The forecast is carried out with zero initial values for the vector
Figure 00000089

Figure 00000090

Where
Figure 00000091
the main vector of the control moment from all operating BSs without taking into account the shutdown of the i-th BSs or the inclusion of pairs of BSs;
Figure 00000092
the main vector of the control moment from all operating DOs, taking into account the shutdown of the i-th DO or the inclusion of DO pairs;
Figure 00000093
the main vector of the control moment of all external disturbing forces. The value of t is determined as follows:
Figure 00000094

where V t is the measured value of the correction speed of the spacecraft at time t η . Predicted value
Figure 00000095
summarize with the real initial conditions for the kinetic moment
Figure 00000096
obtained at time t of the beginning of the forecast.

Figure 00000097

Далее проверяем выполнение условия
Figure 00000098

и если оно выполняется, то tp= t′η и в этот момент времени с помощью выбранных ДО начинается управление кинетическим моментом КА, которое приведет его в момент завершения процесса коррекции орбиты в заданную область, иначе повторяем цикл расчетов на момент времени t2 и т. д. до выполнения условия (7).
Figure 00000097

Next, check the condition
Figure 00000098

and if it is satisfied, then t p = t ′ η and at this point in time, using the selected DOs, control of the kinetic moment of the spacecraft begins, which will bring it at the moment of completion of the orbit correction process to a given area, otherwise we repeat the calculation cycle at time t 2 and etc. until condition (7) is satisfied.

ДО для формирования заданного значения кинетического момента выбираются следующим образом. Для достижения максимальной эффективности необходимо, чтобы вектор

Figure 00000099
и вектор момента от ДО были противоположно направлены, причем чем больше тупой угол между указанными векторами, тем быстрее происходит формирование заданного значения кинетического момента. Вектора моментов при поочередном отключении ДО, участвующих в коррекции орбиты, определяются следующим образом:
- при отключении двигателя D9:
Figure 00000100

- при отключении двигателя D10:
Figure 00000101

- при отключении двигателя D11:
Figure 00000102

- при отключении двигателя D12:
Figure 00000103

где
Figure 00000104
- радиус-векторы точки приложения соответствующих тяг двигателей
Figure 00000105
где
Figure 00000106
(i= 9, 10, 11, 12) - радиус-векторы точки приложения соответствующих тяг двигателей
Figure 00000107
Должно выполняться следующее условие:
Figure 00000108

Выбрав те ДО, для которых условие (12) выполняется, обозначим их
Figure 00000109
определяем те ДО, при отключении которых суммарный момент
Figure 00000110
имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000111
Математически это выражение можно записать в виде
Figure 00000112

где ←_→ - знак соответствия.DO for the formation of a given value of the kinetic moment are selected as follows. To achieve maximum efficiency, it is necessary that the vector
Figure 00000099
and the moment vector from the DO were oppositely directed, and the larger the obtuse angle between the indicated vectors, the faster the formation of a given value of the kinetic moment. The moment vectors during the successive shutdown of DOs involved in orbit correction are determined as follows:
- when turning off the engine D 9 :
Figure 00000100

- when turning off the engine D 10 :
Figure 00000101

- when engine D 11 is turned off:
Figure 00000102

- when turning off the engine D 12 :
Figure 00000103

Where
Figure 00000104
- radius vectors of the point of application of the respective engine rods
Figure 00000105
Where
Figure 00000106
(i = 9, 10, 11, 12) are the radius vectors of the point of application of the corresponding engine rods
Figure 00000107
The following condition must be met:
Figure 00000108

Having selected those DOs for which condition (12) is satisfied, we denote them
Figure 00000109
we determine those DOs, when disconnected which total moment
Figure 00000110
has the largest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000111
Mathematically, this expression can be written as
Figure 00000112

where ← _ → is the sign of compliance.

В общем случае не всегда можно сформировать заданное значение кинетического момента, выбрав и отключив i-ый двигатель. Связано это с тем, что возможно возникновение ситуации, в которой каждый из векторов

Figure 00000113
будет перпендикулярен вектору
Figure 00000114
или когда возмущающий момент от каждого из работающих для коррекции орбиты двигателей направлен по трем осям КА, а вектор
Figure 00000115
накапливается таким образом, что условие (12) выполнить невозможно. В таких случаях предлагается использовать пару ДО, не участвующих в коррекции орбиты. При этом двигатели, выполняющие коррекцию орбиты, не отключаются и сохраняется максимальная величина корректирующего импульса. Из возможных вариантов выбора пар ДО для разгрузки СГ включают ту из них, момент которой имеет наибольшую проекцию на противоположное направление вектора
Figure 00000116
т. е.In the general case, it is not always possible to generate a given value of the kinetic moment by selecting and disabling the i-th engine. This is due to the fact that a situation may arise in which each of the vectors
Figure 00000113
will be perpendicular to the vector
Figure 00000114
or when the disturbing moment from each of the engines working to correct the orbit is directed along the three axes of the spacecraft, and the vector
Figure 00000115
accumulates in such a way that condition (12) cannot be fulfilled. In such cases, it is proposed to use a pair of DOs not participating in orbit correction. At the same time, the engines performing orbit correction are not turned off and the maximum value of the correction pulse is preserved. Of the possible options for choosing DO pairs for unloading the SG include that one whose moment has the greatest projection in the opposite direction of the vector
Figure 00000116
i.e.

Figure 00000117

где р= 1, 2, . . . - номера пар ДО, удовлетворяющих условию формирования кинетического момента:
Figure 00000118

здесь
Figure 00000119
вектора моментов от р-ых пар ДО;
Figure 00000120
вектор разгрузочного момента, максимально удовлетворяющий условию формирования ДО.
Figure 00000117

where p = 1, 2,. . . - numbers of DO pairs satisfying the kinetic moment formation condition:
Figure 00000118

here
Figure 00000119
vector of moments from r-th pairs of DO;
Figure 00000120
vector of the unloading moment, which maximally satisfies the condition for the formation of BS.

В рассматриваемом случае в качестве пар ДО, участвующих в формировании кинетического момента, могут использоваться ДО ДО D15 и D6, D16 и D5 или D13 и D8, D7 и D14.In the case under consideration, DO pairs up to D 15 and D 6 , D 16 and D 5 or D 13 and D 8 , D 7 and D 14 can be used as DO pairs participating in the formation of the kinetic moment.

Сразу же по началу процесса формирования кинетического момента определяют момент времени его завершения (tZ). Этот момент времени будем определять из необходимой достаточности для завершения основного процесса коррекции орбиты КА и попаданию вектора

Figure 00000121
в момент завершения коррекции в заданную область кинетического момента КА Область поиска определяется временным интервалом (t, tks), где tks - момент завершения коррекции с учетом работы всех выбранных для коррекции ДО.Immediately at the beginning of the process of formation of the kinetic moment, the moment of its completion (t Z ) is determined. This moment of time will be determined from the necessary sufficiency to complete the main process of correction of the orbit of the spacecraft and hit the vector
Figure 00000121
at the moment of completion of the correction to a given region of the kinetic moment of the spacecraft, the search area is determined by the time interval (t, t ks ), where t ks is the moment of completion of the correction, taking into account the work of all selected DOs for correction.

Figure 00000122

где Vu - заданная величина, определяющая скорость коррекции КА; Vts - текущее значение кажущейся скорости коррекции на момент времени начала формирования кинетического момента tp, определяется, например, как интегральная оценка измерений акселерометра с момента времени начала коррекции и до момента времени tp; αΣ- расчетное ускорение, получаемое КА от работающих ДО, участвующих в коррекции его орбиты.
Figure 00000122

where V u is a given value that determines the speed of correction of the spacecraft; V ts is the current value of the apparent correction speed at the time of the beginning of the formation of the kinetic moment t p , is determined, for example, as an integral assessment of the accelerometer measurements from the time of the start of correction to the time t p ; α Σ is the calculated acceleration received by the spacecraft from operating DOs involved in the correction of its orbit.

Поиск производится η-ми шагами, каждый из которых отличается от предыдущего на Δt, т. е. The search is performed with η steps, each of which differs from the previous one by Δt, i.e.

Figure 00000123

где Δt- продолжительность минимального импульса разгрузочного момента
Figure 00000124
или
Figure 00000125
Определив 1-ый момент времени как t'1= tp, осуществим прогноз изменений вектора
Figure 00000126
на интервале (t'1, tk1) по выражению:
Figure 00000127

где
Figure 00000128
главный вектор управляющего момента от всех работающих ДО без учета отключений i-ых ДО или пар ДО;
Figure 00000129
главный вектор управляющего момента от всех работающих ДО с учетом отключений i-го ДО или включения пар ДО;
Figure 00000130
главный вектор управляющего момента всех внешних возмущающих сил. Значение
Figure 00000131
известно, например, в результате тестовых включений ДО. Значение tk1 определяется следующим образом:
Figure 00000132

где
Figure 00000133
измеренное значение скорости коррекции КА на момент времени t'1.
Figure 00000123

where Δt is the duration of the minimum impulse of the unloading moment
Figure 00000124
or
Figure 00000125
Defining the first moment of time as t ' 1 = t p , we carry out a forecast of changes in the vector
Figure 00000126
on the interval (t ' 1 , t k1 ) by the expression:
Figure 00000127

Where
Figure 00000128
the main vector of the control moment from all operating BSs without taking into account disconnections of the i-th BS or pairs of BSs;
Figure 00000129
the main vector of the control moment from all operating DOs, taking into account the shutdown of the i-th DO or the inclusion of DO pairs;
Figure 00000130
the main vector of the control moment of all external disturbing forces. Value
Figure 00000131
It is known, for example, as a result of test inclusions of DO. The value of t k1 is determined as follows:
Figure 00000132

Where
Figure 00000133
the measured value of the correction speed of the spacecraft at time t ' 1 .

Прогноз осуществляем с нулевыми начальными значениями по вектору

Figure 00000134
и далее суммируем спрогнозированное значение с реальными начальными условиями, полученными по выражению
Figure 00000135

на момент времени t'1
Figure 00000136

Далее проверяем выполнение условия
Figure 00000137

и если оно выполняется, то tz= t'1, иначе выбираем t′2= tp+Δt и повторяем цикл расчетов на момент времени t'2 и т. д. до выполнения условия (22).The forecast is carried out with zero initial values for the vector
Figure 00000134
and then we summarize the predicted value with the real initial conditions obtained by the expression
Figure 00000135

at time t ' 1
Figure 00000136

Next, check the condition
Figure 00000137

and if it is satisfied, then t z = t ' 1 , otherwise we choose t ′ 2 = t p + Δt and repeat the calculation cycle at time t ′ 2 , etc., until condition (22) is satisfied.

Формирование кинетического момента КА прекращается в момент завершения коррекции орбиты или по достижению временем коррекции значения tz.The formation of the kinetic moment of the spacecraft stops at the moment of completion of the correction of the orbit or when the correction time reaches the value of t z .

Рассмотрим случай управления кинетическим моментом при коррекции орбиты геостационарного спутника связи. Предположим, что после завершения процесса коррекции орбиты КА будет иметь следующий вектор состояния в гринвичской системе координат:

Figure 00000138

Figure 00000139

где
Figure 00000140
радиус-вектор и вектор скорости КА соответственно.Consider the case of controlling the kinetic moment in the correction of the orbit of a geostationary communications satellite. Suppose that after completion of the orbit correction process, the spacecraft will have the following state vector in the Greenwich coordinate system:
Figure 00000138

Figure 00000139

Where
Figure 00000140
radius vector and spacecraft velocity vector, respectively.

КА должен в процессе коррекции орбиты сохранять неизменной свою ориентацию в орбитальной системе координат. Эта ориентация задается следующими углами Крылова: λY= 0; λx= 0; λz= 2700.
Предположим, что после коррекции орбиты КА должен в течение трех суток поддерживать неизменной эту же ориентацию. Решая систему уравнений (2), получим заданную область кинетического момента, в которой должен оказаться кинетический момент КА после завершения процесса коррекции орбиты. На фиг. 3, 4, 5 показан полученный в результате решения системы уравнений (2) результирующий график изменения вектора кинетического момента КА в связанной с КА системе координат в течение трех суток поддержания указанной ориентации. Из графика видно, что составляющая Gz изменяется медленно на заданном временном интервале и поэтому основные ограничения нужно вводить на две другие составляющие кинетического момента КА. Т. о. , если вектор кинетического момента в конце процесса коррекции орбиты КА будет принадлежать следующей области:
-8≤Gx≤5 Нмс
-7≤Gy≤8 Нмс
-5≤Gz≤5 Нмс,
то удастся избежать насыщения системы СГ при выполнении дальнейшей программы полета.
The spacecraft must maintain its orientation in the orbital coordinate system during the correction of the orbit. This orientation is defined by the following Krylov angles: λ Y = 0; λ x = 0; λ z = 270 0 .
Suppose that after correction of the orbit, the spacecraft must maintain the same orientation unchanged for three days. Solving the system of equations (2), we obtain a given region of the kinetic moment, in which the kinetic moment of the spacecraft should appear after the completion of the orbit correction process. In FIG. Figures 3, 4, 5 show the resulting graph of the change in the vector of the kinetic moment of the spacecraft in the coordinate system associated with the spacecraft for three days maintaining the indicated orientation. It can be seen from the graph that the component Gz changes slowly over a given time interval, and therefore, the main constraints must be introduced on the other two components of the kinetic moment of the spacecraft. T. about. if the vector of the kinetic moment at the end of the correction process of the SC orbit will belong to the following region:
-8≤Gx≤5 Nms
-7≤Gy≤8 Nms
-5≤Gz≤5 Nms,
it will be possible to avoid saturation of the SG system during the execution of the further flight program.

Блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ управления кинетическим моментом КА в процессе коррекции его орбиты, представлена на фиг. 6, где введены следующие обозначения: 1 - блок скорости коррекции (БСК); 2 - блок датчиков внешней информации опорного базиса (БДВИ); 3 - блок определения управляющих сил и моментов (БОУСМ); 4 - блок формирования управляющих сил и моментов (БФУСМ); 5 - блок определяемых значений продолжительности импульсов ДО (БОЗПИД); 6 - блок ДО (БДО); 7 - корпус КА (ККА); 8 - блок датчиков угловой скорости (БДУС); 9 - блок датчиков линейных ускорений (БДЛУ); 10 - блок задания параметров управления КА (БЗПУКА); 13 - блок силовых гироскопов (БСГ); 14 - блок определения значений суммарного вектора кинетического момента (БОЗСВКМ); 16 - блок формирования текущего времени разгрузки СГ (БФТВРСГ); 11 - блок приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям (БППЗСВКМНУ); 12 - блок определения времени окончания режима коррекции (БОВОРК). БФУСМ 4 содержит следующие блоки, аналогичные описанным в прототипе, представленные на фиг. 7: 21 - блок выбора ДО для коррекции орбиты (БВДКО); 24 - блок формирования разгрузочного момента для системы СГ (БФРМСГ); 25 - блок определения разгрузочных моментов для системы СГ (БОРМСГ); 22 - блок выбора разгрузочного момента для системы СГ (БВРМСГ); 23 - блок выбора пары ДО для разгрузки системы СГ (БВПДРСГ). На указанной блок-схеме кроме ранее описанных блоков, аналогичных описанным в прототипе, дополнительно введены следующие: 18 - блок определения заданной области кинетического момента (БОЗОКМ); 19 - блок сравнения текущего времени коррекции орбиты КА и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента КА (БСТВКОРВНФСВКМ); 15 - блок сравнения параметров заданной области кинетического момента КА и суммарного вектора кинетического момента КА (БСПИОКМСВКМ); 16 - блок задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата (БЗТВФКМКА); 17 - блок прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента (БПЗСВКМФСВКМ), 20 - блок определения времени начала формирования кинетического момента (БОВНФКМ). A block diagram of a system that implements the proposed method for controlling the kinetic moment of a spacecraft in the process of correcting its orbit is shown in FIG. 6, where the following designations are introduced: 1 - block correction speed (BSK); 2 - a block of sensors of external information of the reference basis (BDVI); 3 - block determining control forces and moments (BOUSM); 4 - block forming the control forces and moments (BFUSM); 5 - a block of determined values of the duration of the pulses DO (BOZPID); 6 - block DO (BDO); 7 - spacecraft body (KKA); 8 - block of angular velocity sensors (BDUS); 9 - block of linear acceleration sensors (BDLU); 10 - block setting the control parameters of the spacecraft (BZPUKA); 13 - block power gyroscopes (BSG); 14 is a block for determining the values of the total vector of kinetic moment (BOSSVKM); 16 is a block for generating the current SG unloading time (BFTVRSG); 11 is a block for bringing the predicted values of the total vector of the kinetic moment to the initial conditions (BPPZSVKMNU); 12 - block determining the end time of the correction mode (BOVORK). BFUSM 4 contains the following blocks, similar to those described in the prototype, shown in FIG. 7: 21 - block selection DO for orbit correction (BVDKO); 24 - block forming the discharge torque for the SG system (BFRMSG); 25 - block determining the unloading moments for the SG system (BORMSG); 22 - block selection of discharge torque for the SG system (BVRMSG); 23 - block selection pair DO for unloading the SG system (BVPDRSG). On the specified block diagram, in addition to the previously described blocks similar to those described in the prototype, the following are additionally introduced: 18 - block for determining a given region of kinetic moment (BOZOKM); 19 is a block comparing the current time of the correction of the orbit of the spacecraft and the estimated time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft (BSTVKORVNFSVKM); 15 is a block comparing the parameters of a given region of the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft (BSPIOKMSVKM); 16 - block setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft (BZTVFKMKA); 17 is a block of predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of formation of the total vector of kinetic moment (BPZSVKMFSVKM), 20 is a block for determining the time of the start of formation of kinetic moment (BOVNFKM).

При этом выходы БСК 1 и БДВИ 2 соединены соответственно с первым и вторым выходом БОУСМ 3, а выход БОУСМ 3 соединен с первым входом БФУСМ 4. Первый выход БФУСМ 4 соединен с первым входом БОЗПИД 5, а выход БОЗПИД 5 - с входом БДО 6. В свою очередь БДО 6 соединен со вторым входом БОЗПИД 5. На корпусе КА 7 установлены БДО 6, БДУС 8 и БДЛУ 9. При этом выход БДУС 8 соединен с третьим входом БОУСМ 3, а выход БДЛУ 9 соединен с первым входом БСК 1. Первый, второй, третий и четвертый выходы БЗПУКА 10 соединены соответственно с входом БДВИ 2, вторым входом БСК 1, четвертым входом БОУСМ 3 и вторым входом БФУСМ 4. At the same time, the outputs of BSK 1 and BDVI 2 are connected respectively to the first and second output of BOSM 3, and the output of BOSM 3 is connected to the first input of BFUSM 4. The first output of BFUSM 4 is connected to the first input of BOZPID 5, and the output of BOZPID 5 to the input of BDO 6. In turn, BDO 6 is connected to the second input of BOZPID 5. On the spacecraft 7 body, BDO 6, BDUS 8 and BDLU 9 are installed. In this case, the output of BDUS 8 is connected to the third input of BOUSM 3, and the output of BDLU 9 is connected to the first input of BSK 1. The first , the second, third and fourth outputs of the BZPUK 10 are connected respectively to the input of the BDVI 2, the second input of the BSK 1, the fourth input house BOUSM 3 and the second entrance of BFUSM 4.

Вход БСГ 13 соединен со вторым входом БОУСМ 3, а выход БСГ 13 - с первым входом БОЗСВКМ 14. Первый выход БОЗСВКМ 14 соединен с первым входом БСПИОКМСВКМ 15, а второй выход этого же блока - с с первым входом БППЗСВКМНУ 11 и третьим входом БСПИОКМСВКМ 15. Второй вход БОЗСВКМ 14 соединен с выходом БДУС 8. Выход БЗТВФКМКА 16 соединен с третьим входом БОЗСВКМ 14 и первыми входами БПЗСВКМФСВКМ 17 и БОВОРК 12. Первый выход БСПИОКМСВКМ 15 соединен с первым входом БЗТВФКМКА 16, а второй выход - с третьим входом БФУСМ 4. Третий выход БСПИОКМСВКМ 15 соединен с четвертым входом БФУСМ 4 и вторым входом БЗТВФКМКА 16. Второй вход БСПИОКМСВКМ 15 соединен с пятым выходом БЗПУКА 10, а четвертый вход этого же блока - с первым выходом БППЗСВКМНУ 11, пятый вход - с выходом БОЗОКМ 18, шестой вход - с выходом БСТВКОРВНФСВКМ 19. The input of the BSG 13 is connected to the second input of the BOSM 3, and the output of the BSG 13 is connected to the first input of the BOSVSKM 14. The first output of the BOSSVKM 14 is connected to the first input of the BSPIOKMSVKM 15, and the second output of the same block is connected to the first input of the BSPSVKMU 11 and the third input of the BSPIOSKMK 11 The second input of BOZSVKM 14 is connected to the output of BDUS 8. The output of BZTVKFKMA 16 is connected to the third input of BOZSVKM 14 and the first inputs of BPZSVKMFSVKM 17 and BOVORK 12. The first output of BSPIOKMSVKM 15 is connected to the first input of BZVVKMF 16 and the second input is third and 4. The third output of BSPIOKMSVKM 15 is connected to the fourth input BFUSM 4 and the second input BZTVFKMKA BSPIOKMSVKM 16. The second input 15 is connected to the fifth output BZPUKA 10, and the fourth input of the same block - a first output BPPZSVKMNU 11, the fifth input - yield BOZOKM 18, the sixth input - yield 19 BSTVKORVNFSVKM.

Выход БПЗСВКМФСВКМ 17 соединен со вторым входом БППЗСВКМНУ 11. Второй вход БПЗСВКМФСВКМ 17 соединен с первым выходом БОВОРК 12, третий и четвертый входы этого же блока соединены соответственно с третьим выходом БФУСМ 4 и шестым выходом БЗПУКА 10. The output of BPZSVKMFSVKM 17 is connected to the second input of BPPZSVKMNU 11. The second input of BPZSVKMFSVKM 17 is connected to the first output of BOVORK 12, the third and fourth inputs of the same unit are connected respectively to the third output of BFUSM 4 and the sixth output of BZPUK 10.

Второй вход БОВОРК 12 соединен со вторым выходом БСК 1, а третий вход - со вторым выходом БФУСМ 4. The second input of BOVORK 12 is connected to the second output of BSK 1, and the third input is connected to the second output of BFUSM 4.

Первый вход БОЗОКМ 18 соединен с седьмым выходом БЗПУКА 10, второй - с выходом БДУС 8, третий - с выходом БДЛУ 9, четвертый - с выходом БСГ 13. Первый вход БСТВКОРВНФСВКМ 19 соединен с восьмым выходом БЗПУКА 10, второй вход БСТВКОРВНФСВКМ 19 соединен с выходом БОЗОКМ 20. The first input of BOZOKM 18 is connected to the seventh output of BZPUK 10, the second to the output of BDUs 8, the third to the output of BDLU 9, the fourth to the output of BSG 13. The first input of BSTVKORVNFSVKM 19 is connected to the eighth output of BZPUK 10, the second input to BSTVKORVNFSVKM 19 is connected BOZOKM 20.

Первый вход БОВНФКМ 20 соединен с девятым выходом БЗПУКА 10, второй - с выходом БДУС 8, третий - с выходом БДЛУ 9, четвертый - с выходом БСГ 13. пятый - со вторым выходом БОВОРК 12. The first input of BOVNFKM 20 is connected to the ninth output of the BZPUK 10, the second to the output of the BDUS 8, the third to the output of the BDLU 9, the fourth to the output of the BSG 13. the fifth to the second output of the BOVORK 12.

Первый вход БВДКО 21 соединен с БОУСМ 3, а второй вход - с четвертым выходом БЗПУКА 10. Первый выход БВДКО 21 соединен с первым входом БФРМСГ 24 и вторым входом БОРМСГ 25. Второй выход этого же блока объединен с третьим выходом БФУСМ 4. Первый выход БФРМСГ 24 является одновременно первым выходом БФУСМ 4, а второй выход - вторым выходом БФУСМ 4. Второй вход БФРМСГ 24 соединен с выходом БВРМСГ 22. Третий вход БФРМСГ 24 соединен с четвертым входом БФУСМ 4. The first input of BVDKO 21 is connected to BOUSM 3, and the second input to the fourth output of BZPUK 10. The first output of BVDKO 21 is connected to the first input of BFRMSG 24 and the second input of BORMSG 25. The second output of the same unit is combined with the third output of BFUSM 4. First output of BFRMSG 24 is simultaneously the first output of BFUSM 4, and the second output is the second output of BFUSM 4. The second input of BFRMSG 24 is connected to the output of BVRMSG 22. The third input of BFRMSG 24 is connected to the fourth input of BFUSM 4.

Первый вход БОРМСГ 25 соединен с третьим входом БФУСМ 4, а третий вход указанного блока - с четвертым выходом БЗПУКА 10. Первый выход БОРМСГ 25 соединен со вторым входом БВРМСГ 22, а второй выход этого же блока - с первым входом БВПДРСГ 23. Первый вход БВРМСГ 22 соединен с третьим входом БФУСМ 4. The first input of BORMSG 25 is connected to the third input of BFUSM 4, and the third input of the indicated block is connected to the fourth output of BZPUK 10. The first output of BORMSG 25 is connected to the second input of BVRMSG 22, and the second output of the same block is connected to the first input of BVPRSG 23. The first input of BVRMSG 22 is connected to the third input of BFUSM 4.

Второй вход БВПДРСГ 23 соединен с выходом БЗПУКА 10, а третий вход - с четвертым входом БФУСМ 4. Первый выход БВПДРСГ 23 соединен с первым выходом БФУСМ 4, а второй выход этого же блока - с третьим выходом БФУСМ 4. The second input of the BVDPRSG 23 is connected to the output of the BZPUK 10, and the third input to the fourth input of the BFUSM 4. The first output of the BVDPRSG 23 is connected to the first output of the BFUSM 4, and the second output of the same block to the third output of the BFUSM 4.

Рассмотрим примеры реализации указанных блоков. Consider examples of the implementation of these blocks.

БСГ 13 может быть выполнен на основе двухстепенных СГ. Схема указанного блока и ее описание представлены в [3] , с. 12-14. BSG 13 can be performed on the basis of two-stage SG. The scheme of this block and its description are presented in [3], p. 12-14.

Блоки 11, 12, 14-25 и их функциональные связи могут быть реализованы с использованием микропроцессорной техники, например, на базе одного из процессоров трехканального исполнения ЦВМ "Электроника" МС 1201.02-02 (см. [4] ) с дополнительными контроллерами ввода-вывода. Blocks 11, 12, 14-25 and their functional connections can be implemented using microprocessor technology, for example, on the basis of one of the three-channel processors of the “Electronics” digital computer MS 1201.02-02 (see [4]) with additional input-output controllers .

На фиг. 8 показан пример такой реализации. При этом введены следующие обозначения: 27 - тактовый генератор (ТГ), 26 - процессор (П), 28 - дешифратор адреса (ДША), 29 - устройство ввода-вывода (УВВ), ШД - трехстабильная двухнаправленная 16-ти разрядная шина данных, ША - трехстабильная однонаправленная 16-ти разрядная шина адреса, ШУ - шина управления (10 линий сигналов управления). In FIG. 8 shows an example of such an implementation. The following notation was introduced: 27 - clock generator (TG), 26 - processor (P), 28 - address decoder (DSA), 29 - input-output device (UVV), SD - three-way bi-directional 16-bit data bus, ША - three-stable unidirectional 16-bit address bus, ШУ - control bus (10 lines of control signals).

Блоки 11, 12, 14-25 набраны из стандартных постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) емкостью 2 кБайта. При этом число стандартных ПЗУ определяется объемом алгоритма решаемой в блоке задачи (см. [5] с. 115 - 117). Функциональные связи между блоками 11, 12, 14 - 25 реализованы за счет трехканального исполнения - через шины данных, адреса и управления. Blocks 11, 12, 14-25 are typed from standard read-only memory devices (ROM) with a capacity of 2 kB. The number of standard ROMs is determined by the volume of the algorithm to be solved in the block of the problem (see [5], pp. 115 - 117). Functional communications between blocks 11, 12, 14 - 25 are realized due to three-channel execution - via data, address and control buses.

Кроме указанных в прототипе связей через УВВ 29 осуществляется функциональная многоканальная связь 4, 5, 6, 7, 8, 9 выходов БЗПУКА 10 с соответствующими входами БФУСМ 4, БСПИОКМСВКМ 15, БПЗСВКМПКО 17, БСТВКОРВНФСВКМ 19, БОЗОКМ 18, БОВНФКМ 20. In addition to the connections indicated in the prototype, through the air-blast 29 a functional multi-channel communication 4, 5, 6, 7, 8, 9 of the outputs of the BZPUK 10 with the corresponding inputs of BFUSM 4, BSPIOKMSVKM 15, BPSZVKMPKO 17, BSTVKORVNFSVKM 19, BOZOKM 18, BOVNFKM 20.

Реализация указанной функциональной связи может быть осуществлена при помощи аппаратуры управляющего информационно-вычислительного комплекса (УИВК) "Стек - 30". The implementation of this functional communication can be carried out using the equipment of the managing information-computer complex (UIVK) "Stack - 30".

Через УВВ 29 осуществляются также связи второго выхода БСК 1 со вторым входом БОВОРК 12, выхода БСГ 13 с первым входом БОЗСВКМ 14, первого выхода БОУСМ 3 с первым входом БВДКО 21, выхода БДУС 8 со вторым входом БОЗСВКМ 14, связь БОЗОКМ 18 с пятым входом БСПИОКМСВКМ 15, связь БСТВКОРВНФСВКМ 19 с шестым входом БСПИОКМСВКМ 15, связь БОВНФКМ 20 со вторым входом БСТВКОРВНФСВКМ 19. Кроме того, со вторых выходов БФРМСГ 24 и БВПДРСГ 23 через УВВ 29 передается информация в БОЗПИД 5 через его первый вход. Интерфейс указанных связей достаточно подробно описан в [4] , с. 33-35. Through the UVV 29, the second output of BSK 1 is also connected with the second input of BOVORK 12, the output of BSG 13 with the first input of BOZSVKM 14, the first output of BOUSM 3 with the first input of BVDKO 21, the output of BDUS 8 with the second input of BOZSVKM 14, the connection of BOZOKM 18 with the fifth input BSPIOKMSVKM 15, communication of BSTVKORVNFSVKM 19 with the sixth input of BSPIOKMSVKM 15, communication of BOVNFKM 20 with the second input of BSTVKORVNFSVKM 19. In addition, from the second outputs of BFRMSG 24 and BVDPDRSG 23, information 5 is transmitted through its first input to VHF. The interface of these relationships is described in sufficient detail in [4], p. 33-35.

Работает система управления следующим образом. Перед началом коррекции орбиты БЗПУКА 10 со своего седьмого выхода на первый вход БОЗОКМ 18 выдает управляющий сигнал на определение заданной области кинетического момента КА. Получив этот сигнал, БОЗОКМ 18 принимает на свои второй, третий и четвертый входы с выхода БДУС 8, выхода БДЛУ 9 и выхода БСГ 13 соответственно заданную информацию для прогноза накопления кинетического момента КА (вектор кажущегося ускорения КА, вектор угловой скорости, вектор кинетического момента СГ). С седьмого выхода БЗПУКА 10 поступает также информация, необходимая для расчета возмущающих моментов и области допустимых значений кинетического момента СГ (положение солнечных батарей, текущая ориентация КА, вектор состояния, количество работающих СГ, необходимая информация об участвующих в коррекции орбиты ДО и т. д. ). БОЗОКМ 18 осуществляет прогноз процесса коррекции орбиты и определение заданной области кинетического момента КА посредством решения системы уравнений (1) и передает по факту завершения указанного решения со своего первого выхода на пятый вход БСПИОКМСВКМ 15 параметры заданной области кинетического момента КА. The control system operates as follows. Before beginning the correction of the orbit of the BZPUK 10 from its seventh output to the first input, the BOZOKM 18 provides a control signal to determine the specified region of the kinetic moment of the spacecraft. Having received this signal, BOZOKM 18 receives at its second, third and fourth inputs from the output of the BDUS 8, the output of the BDLU 9 and the output of the BSG 13, respectively, the specified information for predicting the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft (the vector of the apparent acceleration of the spacecraft, the angular velocity vector, the kinetic moment vector of the SG ) From the seventh output of BZPUK 10, information is also received that is necessary for calculating the disturbing moments and the region of permissible values of the kinetic moment of the SG (the position of the solar cells, the current orientation of the spacecraft, the state vector, the number of working SGs, the necessary information about those involved in the correction of the orbit of the DO, etc.). ) BOZOKM 18 predicts the process of correcting the orbit and determining a given region of the kinetic moment of the spacecraft by solving the system of equations (1) and transfers upon completion of this solution from its first output to the fifth input of the BSPIOKMSVKM 15 the parameters of the specified region of the kinetic moment of the spacecraft.

С помощью БЗПУКА 10 выбирается требуемый режим ориентации путем включения необходимого датчика, входящего в состав БДВИ 2 с помощью сигнала, передаваемого с первого выхода БЗПУКА 10 на вход БДВИ 2 и подтверждения выбора режима ориентации в БОУСМ 3 с четвертого выхода БЗПУКА 10 на первый вход БОУСМ 3. Одновременно в БСК 1 с третьего выхода БЗПУКА 10 на первый вход БСК 1 задаются параметры коррекции орбиты КА, включающие величину и направление вектора скорости коррекции. Задачу построения и поддержания ориентации решает БОУСМ 3, который содержит в себе кинематический контур системы управления движением (подробнее описание работы кинематического контура представлено, например, при описании заявки [3] на изобретение). Для этого используется информация, поступающая от БДВИ 2 и БДУС 8 на третий и четвертый входы БОУСМ 3 соответственно. Using BZPUK 10, the desired orientation mode is selected by turning on the required sensor, which is part of the BDWI 2 using a signal transmitted from the first output of the BZPUK 10 to the input of the BDWI 2 and confirming the choice of the orientation mode in BOUSM 3 from the fourth output of the BZPUK 10 to the first input of BOPSM 3 At the same time, in BSK 1 from the third output of BZPUK 10 to the first input of BSK 1, the spacecraft orbit correction parameters are set, including the magnitude and direction of the correction velocity vector. The task of constructing and maintaining orientation is solved by BOISM 3, which contains the kinematic contour of the motion control system (a more detailed description of the kinematic contour is presented, for example, when describing the application [3] for an invention). To do this, use the information received from the BDVI 2 and BDUS 8 at the third and fourth inputs of the BOUSM 3, respectively.

Кроме того, по началу выполнения режима коррекции орбиты со второго выхода БОУСМ 3 на второй вход БФУСМ 4 (схема БФУСМ представлена на фиг. 9, подробное описание работы приведено в прототипе) выдаются требования на формирование управляющих сил Fi. БФУСМ 4 определенным образом, описанным в способе-прототипе, формирует по своему второму выходу (в случае формирования кинетического момента в процессе коррекции орбиты либо со второго выхода БВПДРСГ 23 либо с первого выхода БФРМСГ 24 в зависимости от того, каким образом будет выполняться формирование требуемого кинетического момента) на первый вход БОЗПИД 5 сигналы, которые там усиливаются, запоминаются и транслируются с установленной продолжительностью на пусковые клапаны ДО с выхода БОЗПИД 5. В свою очередь с каждого ДО идет в БОЗПИД 5 (на его второй вход) квитанция о начале работы двигателей. Как только продолжительность работы двигателя достигнет запомненной величины, он отключается (прекращается подача управляющего сигнала на пусковые клапаны).In addition, at the beginning of the execution of the orbit correction mode from the second output of the BOSM 3 to the second input of the BFUSM 4 (the BFUSM scheme is shown in Fig. 9, a detailed description of the operation is given in the prototype), requirements for the formation of control forces F i are issued. BFUSM 4 in a certain way described in the prototype method, generates in its second output (in the case of the formation of a kinetic moment in the process of orbit correction, either from the second output of the BVPRSG 23 or from the first output of the BFRMSG 24 depending on how the formation of the required kinetic moment) to the first input of BOZPID 5 signals that are amplified there, stored and transmitted with a specified duration to the start-up valves BEFORE the output of BOZPID 5. In turn, from each DO goes to BOZPID 5 (on his second entry) receipt of the start of engine operation. As soon as the duration of the engine reaches a stored value, it is turned off (the supply of a control signal to the start valves is stopped).

Одновременно с выдачей требования на формирование управляющих сил Fi с первого выхода БОУСМ 3 на первый вход БСГ 13 выдаются требования на формирование управляющих моментов. БСГ 13 формирует закон управления осями прецессии СГ (см. [3] с. 12-13) по затребованным управляющим моментам. При этом за счет измерений, проводимых в блоке синус-косинусных преобразователей углов поворота осей прецессии, входящего в состав БСГ 13, а также по известным значениям кинетических моментов роторов гиродвигателей определяется значение вектора кинетического момента системы СГ

Figure 00000141
При этом непосредственно значение
Figure 00000142
определяется в БОЗСВКМ 14 по указанным измеренным значениям, поступающим на его второй вход с выхода БСГ 13. На первый вход БОЗСВКМ 14 с БДУС 8 поступает информация о значениях вектора абсолютной угловой скорости КА
Figure 00000143
В самом БОЗСВКМ 14 имеются заранее заданные значения компонент тензора инерции КА
Figure 00000144
В результате в нем определяется значение вектора
Figure 00000145
в соответствии с последним выражением из (1).Simultaneously with the issuance of a requirement for the formation of control forces F i from the first output of the BOSM 3 to the first input of the BSG 13, requirements for the formation of control moments are issued. BSG 13 forms the law of control of the SG precession axes (see [3] p. 12-13) based on the required control moments. Moreover, due to measurements carried out in the block of sine-cosine converters of the rotation angles of the precession axes, which is part of the BSG 13, as well as the known values of the kinetic moments of the rotors of the gyromotors, the value of the kinetic moment vector of the SG system is determined
Figure 00000141
In this case, the value
Figure 00000142
it is determined in BOZSVKM 14 according to the specified measured values received at its second input from the output of the BSG 13. At the first input of the BOZSVKM 14 with BDUS 8 receives information about the values of the vector of the absolute angular velocity of the spacecraft
Figure 00000143
In BOZSVKM 14 itself there are predefined values of the components of the inertia tensor of the spacecraft
Figure 00000144
As a result, it determines the value of the vector
Figure 00000145
in accordance with the last expression from (1).

В момент времени начала коррекции орбиты КА с девятого выхода БЗПУКА 10 на первый вход БОВНФКМ 20 выставляется требование определения времени начала формирования требуемого значения кинетического момента. Получив этот сигнал, БОВНФКМ 20 принимает на свои второй, третий и четвертый входы с выхода БДУС 8, выхода БДЛУ 9 и выхода БСГ 13 соответственно исходную информацию для прогноза накопления кинетического момента КА (вектор кажущегося ускорения КА, вектор угловой скорости, вектор кинетического момента СГ). С седьмого выхода БЗПУКА 10 поступает также информация, необходимая для расчета возмущающих моментов и области допустимых значений кинетического момента СГ (положение солнечных батарей, текущая ориентация КА, вектор состояния, количество работающих СГ, необходимая информация об участвующих в коррекции орбиты ДО и т. д. ). At the time of the start of the correction of the spacecraft’s orbit from the ninth exit of the BZPUK 10 to the first input of the BOVNFKM 20, the requirement is set for determining the time for the formation of the required value of the kinetic moment. Having received this signal, BOVNFKM 20 receives at its second, third and fourth inputs from the output of the BDUS 8, the output of the BDLU 9 and the output of the BSG 13, respectively, the initial information for predicting the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft (the vector of the apparent acceleration of the spacecraft, the angular velocity vector, the kinetic moment vector of the SG ) From the seventh output of BZPUK 10, information is also received that is necessary for calculating the disturbing moments and the region of permissible values of the kinetic moment of the SG (the position of the solar cells, the current orientation of the spacecraft, the state vector, the number of working SGs, the necessary information about those involved in the correction of the orbit of the DO, etc.). )

БОВНФКМ 20 осуществляет прогноз процесса коррекции орбиты и накопления в течение этого процесса кинетического момента КА на интервале времени от начала коррекции орбиты до расчетного момента времени ее завершения t Прогноз осуществляется с нулевыми начальными значениями по вектору

Figure 00000146
согласно (4). Со второго выхода БСК 1 через второй вход БОВОРК 12 считывается значение
Figure 00000147
входящее в выражение (5). Одновременно из второго выхода БФУСМ 4 на третий вход БОВОРК 12 приходит информация о номерах ДО, участвующих в коррекции орбиты. По указанным номерам в блоке определяется aΣ. Для этого используются известные силы тяги ДО и масса КА и производится расчет t по выражению (5). Далее информация о значении t передается со второго выхода БОВОРК 12 на пятый вход БОВНФКМ 20.BOVNFKM 20 predicts the process of correction of the orbit and accumulation of the kinetic moment of the spacecraft during this process over the time interval from the beginning of the correction of the orbit to the estimated time of its completion t kη The forecast is carried out with zero initial values along the vector
Figure 00000146
according to (4). The value is read from the second output of BSK 1 through the second input of BOVORK 12
Figure 00000147
included in expression (5). At the same time, from the second output of BFUSM 4, the third input of BOVORK 12 receives information about the numbers of the subsidiaries involved in the orbit correction. Using the indicated numbers in the block, a Σ is determined. For this, the known traction forces of DO and the mass of the spacecraft are used, and t kη is calculated by expression (5). Further, information on the value of t is transmitted from the second output of BOVORK 12 to the fifth input of BOVNFKM 20.

Спрогнозированное значение

Figure 00000148
суммируем с реальными начальными условиями по кинетическому моменту
Figure 00000149
полученными на момент времени начала коррекции орбиты по (6). Если в результате моделирования в БОВНФКМ 20 выяснилось, что коррекция пройдет без насыщения системы СГ и при этом вектор кинетического момента КА в момент времени t не будет принадлежать заданной области, то в БОВНФКМ 20 выполняется поиск времени tp начала формирования заданного вектора кинетического момента КА.Predicted value
Figure 00000148
summarize with the real initial conditions for the kinetic moment
Figure 00000149
obtained at the time of the beginning of the correction of the orbit according to (6). If as a result of modeling in BOVNFKM 20 it turned out that the correction will take place without saturation of the SG system and the vector of the kinetic moment of the spacecraft at time t will not belong to a given region, then in BOVNFKM 20 a search of time t p of the beginning of the formation of the specified vector of the kinetic moment of the spacecraft .

Поиск tp выполняют шагами по Δt (продолжительность минимального импульса момента

Figure 00000150
при условии включения пары двигателей ориентации или момента
Figure 00000151
при условии отключения i-го двигателя ориентации, участвующего в коррекции орбиты). С текущего момента времени коррекции (tη), на которое имеются измерения вектора кинетического момента КА, рассчитанные с использованием полученных от БСГ 13 с его выхода на четвертый вход БОВНФКМ 20 значений вектора кинетического момента силовых гироскопов и имеющемуся там значению тензора инерции КА по последнему выражению (1), и до момента времени t прогнозируется накопление кинетического момента с учетом отключения в момент времени
Figure 00000152
i-го ДО или включения пары ДО для формирования требуемого кинетического момента КА по (3).Search t p perform steps in Δt (duration of the minimum momentum
Figure 00000150
subject to the inclusion of a pair of orientation engines or torque
Figure 00000151
provided that the i-th orientation engine involved in the orbit correction is turned off). From the current moment of correction time (t η ), for which there are measurements of the SC kinetic moment vector, calculated using 20 values of the kinetic moment vector of power gyroscopes and the SC inertia tensor value available there from the BSG 13 from its output to the fourth input of the BOVNFKM according to the last expression (1), and until the time t kη, the accumulation of the kinetic moment is predicted taking into account the shutdown at the time
Figure 00000152
of the ith DO or inclusion of a pair of DOs to form the required kinetic moment of the spacecraft according to (3).

Выполняется прогноз накопления кинетического момента по вектору

Figure 00000153
согласно (4). Значение t определяется по (16). Спрогнозированное значение
Figure 00000154
суммируем с реальными начальными условиями по кинетическому моменту
Figure 00000155
полученными на момент времени tη начала прогноза по (6).The prediction of the accumulation of kinetic moment by vector
Figure 00000153
according to (4). The value of t is determined by (16). Predicted value
Figure 00000154
summarize with the real initial conditions for the kinetic moment
Figure 00000155
obtained at time t η the beginning of the forecast according to (6).

Далее проверяется выполнение условия (7), и если оно выполняется, то

Figure 00000156
и полученное значение tp по выходу БОВНФКМ 20 передается в БСТВКОРВНФСВКМ 19 (на его второй вход). В противном случае повторяем цикл расчетов на момент времени t2 и т. д. до выполнения условия (7).Next, the fulfillment of condition (7) is checked, and if it is satisfied, then
Figure 00000156
and the obtained value of t p at the output of BOVNFKM 20 is transferred to BSTVKORVNFSVKM 19 (to its second input). Otherwise, we repeat the calculation cycle at time t 2 , etc., until condition (7) is satisfied.

В момент времени начала коррекции БЗПУКА 10 передает со своего восьмого выхода на первый вход БСТВКОРВНФСЗКМ 19 значение времени начала коррекции, которое в процессе коррекции отслеживается и после прихода tp в БСТВКОРВНФСВКМ 19 сравнивается с ним. В момент времени, когда текущее время коррекции орбиты станет равно времени tp начала формирования заданного значения кинетического момента КА БСТВКОРВНФСВКМ 19 со своего выхода на шестой вход БСПИОКМСВКМ 15 выдает команду на начало формирования требуемого кинетического момента.At the time of the start of correction, BZPUK 10 transmits from its eighth output to the first input of BSTVKORVNFSKKM 19 the value of the time of the beginning of correction, which is monitored during the correction process and after t p arrives at BSTVKORVNFSKKM 19. At the point in time when the current orbit correction time becomes equal to the time t p the start of the formation of the set value of the kinetic moment of the spacecraft BSTVKORVNFSVKM 19 from its output to the sixth input of the BSPIOKMSVKM 15 gives a command to start the formation of the required kinetic moment.

На первый вход БОЗСВКМ 14 с БДУС 8 поступает информация о значениях вектора абсолютной угловой скорости КА

Figure 00000157
В самом БОЗСВКМ 14 имеются заранее заданные значения компонент тензора инерции КА
Figure 00000158
В результате в нем определяется значение вектора
Figure 00000159
в соответствии с последним выражением из (1). С первого выхода БОЗСВКМ 14 значения
Figure 00000160
поступают на первый вход БСПИОКМСВКМ 15. В БСПИОКМСВКМ 15 производится проверка выполнения условия (19). При этом параметры области допустимых значений кинетического момента СГ могут изменяться в зависимости от числа работающих в системе силовых гироскопов. Указанные изменения в БСПИОКМСВКМ 15 производятся при помощи БЗПУКА 10, пятый выход которого соединен со вторым входом БСПИОКМСВКМ 15.At the first input BOZSVKM 14 with BDUS 8 receives information about the values of the vector of the absolute angular velocity of the spacecraft
Figure 00000157
In BOZSVKM 14 itself there are predefined values of the components of the inertia tensor of the spacecraft
Figure 00000158
As a result, it determines the value of the vector
Figure 00000159
in accordance with the last expression from (1). From the first output of BOZSVKM 14 values
Figure 00000160
arrive at the first input of the BSPIOKMSVKM 15. In the BSPIOKMSVKM 15, the fulfillment of condition (19) is checked. In this case, the parameters of the region of permissible values of the kinetic moment of the SG can vary depending on the number of power gyros operating in the system. These changes in BSPIOKMSVKM 15 are made using BZPUK 10, the fifth output of which is connected to the second input of the BSPIOKMSVKM 15.

В случае невыполнения условия (7) с первого выхода указанного блока на первый вход БФТВРПОВФКМ 16 выдается значение времени tp. Одновременно со второго выхода этого же блока на третий вход БФУСМ 4 выдается значение вектора

Figure 00000161
Как только БФТВРПОВФКМ 16 получает значение момента времени tp, он тут же формирует на своем выходе значение t'1 в соответствии с выражением (17). В свою очередь t'1 передается на третий вход БОЗСВКМ 14, на первый вход БОВОРК 12 и на первый вход БПЗСВКМПКО 17. По приходу в БОЗСВКМ 14 значения t'1 в нем происходит присвоение
Figure 00000162
Значение вектора
Figure 00000163
поступает со второго выхода БОЗСВКМ 14 на первый вход БППЗСВКМНУ 11 и на третий вход БСПИОКМСВКМ 15. В БППЗСВКМНУ 11 оно служит в качестве начального условия в выражении (21), а в БСПИОКМСВКМ 15 оно необходимо для проверки условия принадлежности кинетического момента КА допустимой области, при нахождении его в которой обеспечивается управляемость КА. Значение t'1, переданное в БПЗСВКМПКО 17, устанавливает нижнюю границу определенного интеграла, входящего в выражение (18). Оно же задает в БОВОРК 12 момент времени tk1 начала определения второй верхней границы указанного интеграла. Так, по приходу этого времени в БОВОРК 12 из второго выхода БСК 1 через второй вход БОВОРК 12 считывается значение
Figure 00000164
входящее в выражение (19), одновременно информация о номерах ДО, участвующих в коррекции орбиты. По указанным номерам в блоке определяется aΣ. Для этого используются известные силы тяги ДО и масса КА и производится расчет tk1 по выражению (19). Далее информация о значении tk1 передается по первому выходу БОВОРК 12 на второй вход БПЗСВКМПКО 17.In case of failure of condition (7) from the first output of the specified block to the first input BFTVRPOVFKM 16 the time value t p is issued. At the same time, from the second output of the same block to the third input of BFUSM 4, the vector value
Figure 00000161
As soon as BFTVRPOVFKM 16 receives the value of the time instant tp, it immediately generates the value t ' 1 at its output in accordance with expression (17). In turn, t ' 1 is transmitted to the third input of BOZSVKM 14, to the first input of BOVORK 12 and to the first input of BPZSVKMPKO 17. Upon arrival at BOZSVKM 14, the value t' 1 in it is assigned
Figure 00000162
Vector value
Figure 00000163
arrives from the second output of BOZSVKM 14 to the first input of BSPZSVKMNU 11 and to the third input of BSPIOKMSVKM 15. In BPPSVKMNU 11 it serves as an initial condition in expression (21), and in BSPIOKVSMKM 15 it is necessary to check the conditions of belonging of the kinetic moment of the spacecraft to the admissible region, when finding it in which the spacecraft is controlled. The value of t ' 1 , transferred to BPZSVKMPKO 17, sets the lower boundary of a certain integral in expression (18). It also sets in BOVORK 12 the time instant t k1 of the beginning of the determination of the second upper boundary of the indicated integral. So, upon the arrival of this time in BOVORK 12, the value is read from the second output of BSK 1 through the second input of BOVORK 12
Figure 00000164
entering into expression (19), at the same time information about the DO numbers involved in the orbit correction. Using the indicated numbers in the block, a Σ is determined. For this, the known traction forces of DO and the mass of the spacecraft are used, and t k1 is calculated by expression (19). Further, information on the value of t k1 is transmitted along the first output of BOVORK 12 to the second input BPZSVKMPKO 17.

Информация о номерах ДО, первоначально участвующих в коррекции орбиты, выдается также с третьего выхода БФУСМ 4 на третий вход БПЗСВКМПКО 17 (либо со второго выхода БВДОКО 21, либо со второго выхода БВПДРСГ 23 в зависимости от того, какие ДО участвуют в коррекции орбиты и формировании кинетического момента КА). При этом каждому двигателю ставится в соответствие управляющий момент

Figure 00000165
который он создает. Причем значение указанных управляющих моментов задается в БПЗСВКМПКО 17 через четвертый его вход с шестого выхода БЗПУКА 10. Для ДО, не участвующих в управлении,
Figure 00000166
По указанному каналу в БПЗСВКМПКО 17 выдаются также значения, определяющие значения возмущающих моментов
Figure 00000167
(углы ориентации КА, положение солнечных батарей и т. д. ). С третьего выхода БФУСМ 4 на третий вход БПЗСВКМПКО 17 передаются также номера ДО для вектора
Figure 00000168
По значениям
Figure 00000169
и
Figure 00000170
в БПЗСВКМПКО 17 определяется
Figure 00000171

Figure 00000172

Далее
Figure 00000173
суммируется с полученным там же
Figure 00000174
. Затем производится интегрирование на интервале установленных границ в соответствии с выражением (18). Полученные интегральные значения передаются с первого выхода БПЗСВКМПКО 17 на второй вход БППЗСВКМНУ 11, где производится их суммирование с начальными значениями
Figure 00000175
по (21). Полученная сумма с выхода БППЗСВКМНУ 11 передается на четвертый вход БСПИОКМСВКМ 15, где производится проверка выполнения условия (22). Если в БСПИОКМСВКМ 15 при проверке не выполняется условие (22) и выполняется условие принадлежности кинетического момента КА допустимой области, то значение tp подтверждается в БФТВРПОВФКМ 16 и повторяется рассмотренный выше цикл разгрузки СГ на момент времени t'2 и т. д.Information about the DO numbers, initially participating in the orbit correction, is also issued from the third exit of the BFUSM 4 to the third entrance of the BPZSVKMPKO 17 (either from the second exit of the BVDOK 21 or from the second exit of the BVDPRSG 23, depending on which DO participate in the correction of the orbit and the formation kinetic moment of the spacecraft). In this case, each engine is assigned a control moment
Figure 00000165
which he creates. Moreover, the value of these control moments is set in BPZSVKMPKO 17 through its fourth input from the sixth output of BZPUK 10. For subsidiaries not involved in the management,
Figure 00000166
On the specified channel in BPZSVKMPKO 17 are also given values that determine the values of disturbing moments
Figure 00000167
(spacecraft orientation angles, position of solar panels, etc.). From the third output of the BFUSM 4 to the third input of the BPZSVKMPKO 17, the DO numbers for the vector are also transmitted
Figure 00000168
By values
Figure 00000169
and
Figure 00000170
in BPZSVKMPKO 17 is determined
Figure 00000171

Figure 00000172

Further
Figure 00000173
sums up with received there
Figure 00000174
. Then, integration is performed over the interval of established boundaries in accordance with expression (18). The obtained integral values are transferred from the first output of the BPZSVKMPKO 17 to the second input of the BPPZSVKMNU 11, where they are summed with the initial values
Figure 00000175
by (21). The amount received from the output of the BPPZSVKMNU 11 is transferred to the fourth input of the BSPIOKMSVKM 15, where the condition (22) is checked. If during the verification, condition (22) is not fulfilled in the BSPIOKMSVKM 15 and the condition that the kinetic moment of the spacecraft belongs to an admissible region is satisfied, then the value of t p is confirmed in BFTVRPOVFKM 16 and the above-mentioned SG unloading cycle is repeated at time t ' 2 , etc.

Если же в БСПИОКМСВКМ 15 при проверке выполняется условие (22) или не выполняется условие принадлежности кинетического момента КА допустимой области, то с третьего выхода БСПИОКМСВКМ 15 на четвертый вход БФУСМ 4 выдается команда на снятие режима формирования кинетического момента КА, на второй вход БФТВРПОВФКМ 16 - на прекращение режима поиска момента времени tz.If, in the case of BSPIOKMSVKM 15, condition (22) is fulfilled or the condition that the kinetic moment of the spacecraft belongs to an acceptable region is not satisfied, then from the third output of the BSPIOKMSVKM 15 to the fourth input of the BFUSM 4, a command is issued to remove the mode of formation of the kinetic moment of the spacecraft, to the second input of the BFTVRPOVFKM 16 - to terminate the search mode of time t z .

Предлагаемый способ и система управления позволяют так управлять кинетическим моментом космического аппарата в процессе коррекции орбиты КА, что при дальнейшем выполнении программы полета число насыщений системы СГ будет минимально, а, следовательно, число включений ДО для разгрузки СГ также будет минимально, а это в свою очередь приведет к уменьшению расхода рабочего тела и влиянию на орбиту КА, вызванному работой ДО. The proposed method and control system make it possible to control the kinetic moment of the spacecraft during the correction of the spacecraft’s orbit so that with a further flight program, the number of saturations of the SG system will be minimal, and therefore the number of power-ups for unloading the SG will also be minimal, and this in turn will lead to a decrease in the flow rate of the working fluid and the effect on the orbit of the spacecraft, caused by the operation of DO

Источники информации
1. Бранец В. Н. и др. "Способ управления космическим аппаратом, снабженным реактивными двигателями с направленными под углом к осям связанного базиса и смещенными относительно центра масс аппарата линиями действия тяг, система для реализации способа, блок реактивных двигателей системы. " Патент RU 2124461 С1.
Sources of information
1. Branets V. N. et al. "A control method for a spacecraft equipped with jet engines with rod action lines directed at an angle to the axes of the connected base and displaced relative to the center of mass of the apparatus, a system for implementing the method, a block of jet engines of the system." RU patent 2124461 C1.

2. "Способ управления космическим аппаратом с помощью реактивных исполнительных органов и система для его реализации. " Патент RU 2112716 С1. 2. "A method of controlling a spacecraft using reactive executive bodies and a system for its implementation." Patent RU 2112716 C1.

3. Ковтун B. C. и др. "Система управления ориентацией космического аппарата с силовыми гироскопами. " Заявка 5032611/22 (012690), патент RU 2006430 C1. 3. Kovtun B. C. et al. "A control system for the orientation of a spacecraft with power gyroscopes." Application 5032611/22 (012690), patent RU 2006430 C1.

4. Техническое описание. ЩИ3.059.064-02 микроЭВМ "Электроника", 1990 г. 4. Technical description. ЩИ3.059.064-02 microcomputer "Electronics", 1990

5. Петросян О. А. и др. Схемотехника БИС ПЗУ. - М. : Радио и связь. 1987 г. 5. Petrosyan OA and others. Circuitry BIS ROM. - M.: Radio and communications. 1987 year

Claims (2)

1. Способ управления кинетическим моментом космического аппарата с помощью реактивных исполнительных органов, включающий определение требуемого значения скорости коррекции орбиты космического аппарата, поддержание заданной ориентации космического аппарата с помощью силовых гироскопов в процессе коррекции орбиты двигателями ориентации, измерение при этом значения вектора кинетического момента в системе силовых гироскопов, определение по известным значениям моментов инерции космического аппарата, а также по измеренным значениям вектора угловой скорости космического аппарата и кинетического момента в системе силовых гироскопов значения суммарного вектора кинетического момента космического аппарата
Figure 00000176
, в текущие моменты времени (t), проверку выполнения условия принадлежности значений суммарного вектора кинетического момента космического аппарата
Figure 00000177
области располагаемых значений вектора кинетического момента в системе силовых гироскопов, отличающийся тем, что прогнозируют заданную область (Sk), в которой должен находиться суммарный вектор кинетического момента космического аппарата
Figure 00000178
в момент завершения процесса коррекции орбиты и при условии, что в процессе коррекции орбиты насыщения системы силовых гироскопов не происходит, с текущего момента времени коррекции (tη), на которое имеются измерения вектора кинетического момента космического аппарата, включая начало коррекции, η-ми шагами по Δt до момента времени t прогнозируют накопление кинетического момента КА
Figure 00000179
с учетом отключения i-го двигателя ориентации или включения пары двигателей ориентации для формирования требуемого кинетического момента космического аппарата в момент времени
Figure 00000180
η = 1,2,3,..., где Δt - продолжительность минимального импульса суммарного управляющего момента двигателей ориентации
Figure 00000181
при условии включения указанной пары двигателей ориентации или суммарного управляющего момента двигателей ориентации
Figure 00000182
при условии отключения i-го двигателя ориентации, участвующего в коррекции орбиты,
Figure 00000183
VU - величина, определяющая заданную скорость коррекции орбиты,
Figure 00000184
текущее значение скорости коррекции орбиты на момент времени tη, aΣ - расчетное значение ускорения космического аппарата от двигателей ориентации, участвующих в коррекции орбиты, далее суммируют спрогнозированные значения вектора
Figure 00000185
с текущим значением суммарного вектора
Figure 00000186
определенным на момент начала прогноза tη, проверяют выполнение условия принадлежности полученных значений суммарного вектора кинетического момента космического аппарата заданной области Sk и если оно выполняется, то переходят к следующему η-му шагу, а если оно выполняется, то по достижению временем коррекции значения
Figure 00000187
определяют суммарное значение векторов указанных управляющих моментов
Figure 00000188
от двигателей ориентации при условии отключения i-го двигателя, где i= 1, 2, . . . , n - номера двигателей ориентации, участвующих в коррекции орбиты, создают этими двигателями ориентации для системы силовых гироскопов суммарный момент, который имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000189
при соответствующем отключенном двигателе ориентации, а в случае, когда указанные управляющие моменты
Figure 00000190
не являются разгрузочными, для формирования требуемого кинетического момента включают ту пару двигателей ориентации, не участвующих в коррекции орбиты, момент которой имеет наибольшую проекцию на направление, противоположное вектору
Figure 00000191
при этом никакой из указанных i-х двигателей не отключают.
1. A method of controlling the kinetic moment of a spacecraft using reactive actuators, including determining the required value of the orbit correction speed of the spacecraft, maintaining a given orientation of the spacecraft using power gyroscopes in the process of correcting the orbit by orientation engines, measuring the kinetic moment vector in the power system gyroscopes, the determination of the known values of the moments of inertia of the spacecraft, as well as the measured values in Ktorov spacecraft angular velocity and the angular momentum gyroscopes in the power system values total angular momentum vector of the spacecraft
Figure 00000176
, at current points in time (t), verification of the fulfillment of the condition for the values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft to belong
Figure 00000177
the range of available values of the kinetic momentum vector in the system of power gyroscopes, characterized in that they predict a given region (S k ) in which the total vector of the kinetic moment of the spacecraft should be
Figure 00000178
at the moment of completion of the orbit correction process and provided that during the correction of the orbit of the saturation system of power gyroscopes does not occur, from the current moment of correction time (t η ), for which there are measurements of the vector of the kinetic moment of the spacecraft, including the beginning of the correction, in η steps according to Δt until the time t kη, the accumulation of the kinetic moment of the spacecraft is predicted
Figure 00000179
taking into account the shutdown of the i-th orientation engine or the inclusion of a pair of orientation engines to form the required kinetic moment of the spacecraft at a time
Figure 00000180
η = 1,2,3, ..., where Δt is the duration of the minimum pulse of the total control moment of orientation engines
Figure 00000181
subject to the inclusion of the specified pair of orientation engines or the total control moment of orientation engines
Figure 00000182
provided that the i-th orientation engine participating in the orbit correction is turned off,
Figure 00000183
V U - a value that determines a given speed correction of the orbit,
Figure 00000184
the current value of the orbit correction speed at time t η , and Σ is the calculated value of the acceleration of the spacecraft from the orientation engines involved in the correction of the orbit, then the predicted values of the vector are summed
Figure 00000185
with the current value of the total vector
Figure 00000186
defined at the start of the forecast t η , verify that the conditions for the obtained values of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft of the given region S k belong to and if it is satisfied, then go to the next ηth step, and if it is, then when the correction time reaches the value
Figure 00000187
determine the total value of the vectors of the specified control moments
Figure 00000188
from orientation engines provided that the i-th engine is disconnected, where i = 1, 2,. . . , n are the numbers of the orientation engines participating in the orbit correction, create by these orientation engines for the system of power gyroscopes the total moment that has the largest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000189
with the corresponding orientation motor switched off, and in the case when the specified control moments
Figure 00000190
are not unloading, to form the required kinetic moment, they include that pair of orientation engines that are not involved in orbit correction, the moment of which has the largest projection in the direction opposite to the vector
Figure 00000191
however, none of the indicated i-th engines are turned off.
2. Система управления кинетическим моментом космического аппарата с помощью реактивных исполнительных органов, содержащая блок скорости коррекции орбиты космического аппарата, блок датчиков внешней информации опорного базиса, блок определения управляющих сил и моментов, блок двигателей ориентации, блок датчиков угловой скорости космического аппарата, блок датчиков его линейных ускорений, блок задания параметров управления космическим аппаратом, блок определения времени окончания режима коррекции, блок приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, блок силовых гироскопов, блок определения значений суммарного вектора кинетического момента, блок формирования управляющих сил и моментов, состоящий из блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты, блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов, блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов, блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, причем выходы указанных блоков скорости коррекции и датчиков внешней информации опорного базиса соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения управляющих сил и моментов, а первый выход последнего указанного блока соединен с первым входом блока формирования управляющих сил и моментов, первый выход блока формирования управляющих сил и моментов соединен с первым входом блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, а выход последнего указанного блока соединен с входом блока двигателей ориентации, выход блока двигателей ориентации соединен со вторым входом блока определяемых значений продолжительности импульсов тяги двигателей ориентации, выход блока датчиков линейных ускорений соединен с первым входом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, а выход блока датчиков угловой скорости космического аппарата соединен с третьим входом блока определения управляющих сил и моментов и вторым входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, а второй выход блока определения управляющих сил и моментов соединен с входом блока силовых гироскопов, а выход последнего - с первым входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, второй выход блока определения значений суммарного вектора кинетического момента соединен с первым входом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, второй выход блока формирования управляющих сил и моментов соединен с третьим входом блока определения времени окончания режима коррекции, а второй вход блока определения времени окончания режима коррекции соединен со вторым выходом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, первый выход блока задания параметров управления космическим аппаратом соединен со входом блока датчиков внешней информации опорного базиса, второй выход - со вторым входом блока скорости коррекции орбиты космического аппарата, третий выход - с четвертым входом блока определения управляющих сил и моментов, четвертый выход - со вторым входом блока формирования управляющих сил и моментов, причем первый вход блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты соединен с блоком определения управляющих сил и моментов, а второй вход - с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, первый выход блока выбора двигателей ориентации для коррекции орбиты соединен с первым входом блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов и вторым входом блока определения разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, второй выход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов является одновременно вторым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, а первый выход - первым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, второй вход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединен с выходом блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов, второй вход блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединен с первым выходом блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов, третий вход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов соединен с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй выход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов соединен с первым входом блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов, а второй вход последнего - с четвертым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, первый выход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов, соединен с первым выходом блока формирования управляющих сил и моментов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно включены блок определения заданной области кинетического момента, блок сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, блок сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, блок задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, блок прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, блок определения времени начала формирования кинетического момента, причем первый вход блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата соединен с первым выходом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, второй вход - с пятым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, третий вход - со вторым выходом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента, четвертый вход - с первым выходом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, пятый вход - с выходом блока определения заданной области кинетического момента, шестой вход - с выходом блока сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, первый выход этого же блока соединен с первым входом блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, второй выход этого блока соединен с третьим входом блока формирования управляющих сил и моментов, третий выход - с четвертым входом блока формирования управляющих сил и моментов и вторым входом блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата, выход блока задания текущего времени формирования кинетического момента космического аппарата соединен с первым входом блока определения времени окончания режима коррекции, третьим входом блока определения значений суммарного вектора кинетического момента и первым входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, второй вход блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента соединен с первым выходом блока определения времени окончания режима коррекции, третий вход - с третьим выходом блока формирования управляющих сил и моментов, четвертый вход - с шестым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, первый выход этого же блока соединен со вторым входом блока приведения прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента к начальным условиям, первый вход блока определения заданной области кинетического момента космического аппарата соединен с седьмым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй вход - с выходом блока датчиков угловой скорости, третий вход - с выходом блока датчиков линейных ускорений, четвертый вход - с выходом блока силовых гироскопов, первый вход блока определения времени начала формирования кинетического момента соединен с девятым выходом блока задания параметров управления космическим аппаратом, второй вход - с выходом блока датчиков угловой скорости, третий вход - с выходом блока датчиков линейных ускорений, четвертый вход - с выходом блока силовых гироскопов, пятый вход - со вторым выходом блока определения времени окончания режима коррекции, первый вход блока сравнения текущего времени коррекции орбиты космического аппарата и расчетного времени начала формирования суммарного вектора кинетического момента космического аппарата соединен с восьмым выходом блока задания параметров управления космического аппарата, второй вход - с выходом блока определения заданной области кинетического момента, второй выход блока выбора двигателей ориентации соединен с третьим входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента, первый вход блока определения разгрузочных моментов для системы силовых гироскопов и первый вход блока выбора разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединены со вторым выходом блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, третий вход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов и третий вход блока формирования разгрузочного момента для системы силовых гироскопов соединены с третьим выходом блока сравнения параметров заданной области кинетического момента космического аппарата и суммарного вектора кинетического момента космического аппарата, второй выход блока выбора пары двигателей ориентации для разгрузки системы силовых гироскопов соединен с третьим входом блока прогнозируемых значений суммарного вектора кинетического момента в процессе формирования суммарного вектора кинетического момента. 2. A control system for the kinetic moment of the spacecraft using reactive executive bodies, comprising a block for correcting the speed of the orbit of the spacecraft, a block of sensors for external information of the reference basis, a block for determining control forces and moments, a block of orientation engines, a block of sensors for the angular velocity of the spacecraft, and a block of sensors for it linear accelerations, a block for setting the parameters for controlling the spacecraft, a block for determining the time for the end of the correction mode, a block for bringing predicted values values of the total kinetic moment vector to the initial conditions, the power gyroscope unit, the unit for determining the values of the total kinetic moment vector, the control force and moment formation unit, consisting of the orientation engine selection block for orbit correction, the unload moment formation unit for the power gyroscope system, and the unloading determination unit moments for a system of power gyroscopes, a unit for selecting an unloading moment for a system of power gyroscopes, a unit for selecting a pair of orientation engines for p the load of the system of power gyroscopes, the block of determined values of the duration of the pulses of the thrust of the orientation engines, the outputs of the indicated blocks of the correction speed and the sensors of the external information of the reference basis are connected respectively to the first and second inputs of the block determining the control forces and moments, and the first output of the last specified block is connected to the first input unit for forming control forces and moments, the first output of the unit for forming control forces and moments is connected to the first input of the block of defined values the duration of the thrust impulses of orientation engines, and the output of the last indicated unit is connected to the input of the orientation engine block, the output of the orientation engine block is connected to the second input of the block of determined values of the thrust impulse duration of orientation engines, the output of the linear acceleration sensor block is connected to the first input of the space orbit correction unit apparatus, and the output of the block of angular velocity sensors of the spacecraft is connected to the third input of the block determining the control forces and cops and the second input of the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment, and the second output of the unit for determining the control forces and moments is connected to the input of the unit of power gyroscopes, and the output of the latter is with the first input of the unit for determining the values of the total vector of kinetic moment, the second output of the unit for determining the values of the total vector kinetic moment is connected to the first input of the block bringing the predicted values of the total vector of kinetic moment to the initial conditions, the second output of the block control forces and moments are connected to the third input of the correction mode end time determination unit, and the second correction mode end time determination unit input is connected to the second output of the spacecraft’s orbit correction speed unit, the first output of the spacecraft control parameter setting unit is connected to the input of the external sensor unit information of the reference basis, the second output is with the second input of the block of the orbit correction speed of the spacecraft, the third output is with the fourth input of the block control forces and moments, the fourth output is with the second input of the control forces and moments forming unit, the first input of the orientation engine selection block for orbit correction being connected to the control forces and moments determining unit, and the second input with the fourth output of the space control parameter setting block apparatus, the first output of the block selection of orientation engines for correcting the orbit is connected to the first input of the block forming the unloading moment for the system of power gyroscopes and the second input of the block is determined the unloading moment for the system of power gyroscopes, the second output of the forming unit of the unloading moment for the system of power gyroscopes is simultaneously the second output of the forming unit of control forces and moments, and the first output is the first output of the forming unit of control forces and moments, the second input of the unit of forming of unloading moment for the system power gyroscopes connected to the output of the unit for selecting the discharge torque for the system of power gyroscopes, the second input of the block for selecting the discharge torque for the system with silt gyroscopes connected to the first output of the unloading moment determination unit for the power gyro system, the third input of the unloading moment determination unit for the power gyroscope system is connected to the fourth output of the spacecraft control parameter setting unit, the second output of the unloading moment determination unit for the power gyroscope system is connected to the first input block selection pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes, and the second input of the latter with the fourth output of the rear unit ia control parameters of the spacecraft, the first output of the unit for selecting a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes is connected to the first output of the unit for generating control forces and moments, characterized in that it further includes a unit for determining a given region of kinetic momentum, a unit for comparing the current correction time the orbit of the spacecraft and the estimated time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the unit for comparing the parameters given areas of the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, a unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft, a block of predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of forming the total vector of kinetic moment, a unit for determining the time for the start of formation of the kinetic moment, and the first input of the block comparing the parameters of a given region of the kinetic moment of the spacecraft and the total the vector of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the first output of the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment, the second input is with the fifth output of the unit for setting the control parameters of the spacecraft, the third input is with the second output of the unit for determining the values of the total vector of kinetic moment, the fourth input is with the first output unit for bringing the predicted values of the total vector of kinetic momentum to the initial conditions, the fifth input - with the output of the unit for determining a given kin field moment, the sixth input - with the output of the unit for comparing the current time of the correction of the orbit of the spacecraft and the estimated time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the first output of the same block is connected to the first input of the unit for setting the current time of the formation of the kinetic moment of the spacecraft, the second output of this the block is connected to the third input of the block forming the control forces and moments, the third output is to the fourth input of the block forming the control forces and moment s and the second input of the unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft, the output of the unit for setting the current time of formation of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the first input of the unit for determining the end time of the correction mode, the third input of the unit for determining the values of the total vector of the kinetic moment and the first input of the block of predicted values the total vector of the kinetic moment in the process of forming the total vector of the kinetic moment, the second input the predicted values of the total kinetic moment vector during the formation of the total kinetic moment vector is connected to the first output of the correction mode end time determination unit, the third input to the third output of the control force and moment formation unit, and the fourth input to the sixth output of the spacecraft control parameter setting unit , the first output of the same block is connected to the second input of the block bringing the predicted values of the total vector of kinetic moment to initial conditions ovium, the first input of the unit for determining the specified region of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the seventh output of the unit for setting the control parameters of the spacecraft, the second input is with the output of the block of angular velocity sensors, the third input is with the output of the block of linear acceleration sensors, the fourth input is with the output of the power unit gyroscopes, the first input of the unit for determining the start time of the formation of the kinetic moment is connected to the ninth output of the unit for setting the control parameters of the spacecraft, the second input to the output ohm of the angular velocity sensor block, the third input - with the output of the linear acceleration sensor block, the fourth input - with the output of the power gyroscope block, the fifth input - with the second output of the correction mode end time determination unit, the first input of the comparison unit for the current time of the spacecraft’s orbit correction and calculated the time of the beginning of the formation of the total vector of the kinetic moment of the spacecraft is connected to the eighth output of the control unit settings of the spacecraft, the second input - with the output of the unit the determination of a given region of kinetic moment, the second output of the orientation engine selection block is connected to the third input of the predicted values of the total kinetic moment vector in the process of forming the total kinetic moment vector, the first input of the unloading moment determination unit for the power gyroscope system and the first input of the unloading moment selection unit for the system power gyroscopes are connected to the second output of the unit for comparing the parameters of a given region of the kinetic moment of space ap of the paratrope and the total vector of the kinetic moment of the spacecraft, the third input of the unit for selecting a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes and the third input of the unit for generating the unloading moment for the system of power gyroscopes are connected to the third output of the unit for comparing the parameters of the given region of the kinetic moment of the spacecraft and the total vector of kinetic moment spacecraft, the second output of the unit for selecting a pair of orientation engines for unloading the system of power gyroscopes inen with the third input of the block of predicted values of the total vector of kinetic moment in the process of forming the total vector of kinetic moment.
RU2001105445A 2001-02-28 2001-02-28 Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method RU2178761C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105445A RU2178761C1 (en) 2001-02-28 2001-02-28 Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105445A RU2178761C1 (en) 2001-02-28 2001-02-28 Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2178761C1 true RU2178761C1 (en) 2002-01-27

Family

ID=20246569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105445A RU2178761C1 (en) 2001-02-28 2001-02-28 Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2178761C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580593C2 (en) * 2014-06-10 2016-04-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of discharging power from gyro of spacecraft with creating the magnetic moment
RU2657704C1 (en) * 2017-03-24 2018-06-14 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Space object motion control method in case of approach to another space object

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580593C2 (en) * 2014-06-10 2016-04-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of discharging power from gyro of spacecraft with creating the magnetic moment
RU2657704C1 (en) * 2017-03-24 2018-06-14 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Space object motion control method in case of approach to another space object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6681182B2 (en) Fault detection pseudo gyro
CN106697333A (en) Robustness analysis method for spacecraft orbit control strategy
US20040140401A1 (en) System and method for controlling the attitude of a flying object
CN105929836B (en) Control method for quadrotor
CN112414413B (en) Relative angular momentum-based angle-only maneuvering detection and tracking method
CN110304279A (en) A kind of mass center on-orbit calibration compensation method of electric propulsion satellite
CN101226062A (en) Method for calculating lunar orbit real-time in star
US6282467B1 (en) Three-axis inertial attitude determination for spinning spacecraft
CN107300700A (en) Quick Synthetic Aperture Radar satellite beam bunching mode attitude maneuver demand computational methods
CN115265532A (en) Auxiliary filtering method for marine integrated navigation
RU2112716C1 (en) Method of control of space vehicles by means of reaction controls and system for realization of this method
RU2178761C1 (en) Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbit correction and system for realization of this method
RU2178760C1 (en) Method of control of moment of momentum of spacecraft in the course of orbital correction and system for realization of this method
CN113060306B (en) Multi-pulse intersection iterative guidance method and device for limited thrust and electronic equipment
JP2937550B2 (en) Automatic rendezvous navigation
Pontani et al. Variable-time-domain neighboring optimal guidance and attitude control for low-thrust orbit transfers
Wu et al. Single thruster attitude control software simulator for spinning spacecraft
RU2197412C2 (en) Method of control of spacecraft by means of powered gyroscopes and jet engines located at angle relative to axes of body base
RU2281232C2 (en) Method of control of spacecraft at maintenance of preset orientation with the aid of reactive flywheels and system for realization of this method
CN112857400B (en) Carrier rocket initial alignment method based on ten-table redundant strapdown inertial measurement unit
RU2356802C2 (en) Maintaining method of three-axis orientation of space vehicle with powered gyros and target load
Pernicka et al. Simulation of the dynamics of a short tethered satellite system
Zeng et al. Less computational unscented Kalman filter for practical state estimation of small scale unmanned helicopters
Sazonov Restoration of the Trajectory of a Spacecraft Approaching an Orbital Station by Means of a Mathematical Model
RU2253596C2 (en) Method of control of moment of momentum of spacecraft by means of jet actuating members

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180301