RU2481250C1 - Spacecraft angular motion stabilisation system - Google Patents
Spacecraft angular motion stabilisation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481250C1 RU2481250C1 RU2011153522/11A RU2011153522A RU2481250C1 RU 2481250 C1 RU2481250 C1 RU 2481250C1 RU 2011153522/11 A RU2011153522/11 A RU 2011153522/11A RU 2011153522 A RU2011153522 A RU 2011153522A RU 2481250 C1 RU2481250 C1 RU 2481250C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- output
- angular velocity
- spacecraft
- control signal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к бортовым системам управления космическими аппаратами (КА).The invention relates to airborne spacecraft (SC) control systems.
Известна система стабилизации, содержащая в каждом канале управления задатчик сигнала управления, датчик угла, датчик угловой скорости, элемент сравнения, суммирующий усилитель и релейный элемент [1].A known stabilization system comprising in each control channel a control signal setter, an angle sensor, an angular velocity sensor, a comparison element, a summing amplifier and a relay element [1].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система стабилизации углового движения КА, содержащая три канала управления, каждый канал управления содержит задатчик сигнала управления, датчик угловой скорости, последовательно соединенные датчик угла, элемент сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком сигнала управления, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с датчиком угловой скорости, и релейный элемент [2].Closest to the proposed invention is a system for stabilizing the angular motion of a spacecraft, containing three control channels, each control channel contains a control signal adjuster, an angular velocity sensor, an angle sensor connected in series, a comparison element, the second input of which is connected to a control signal adjuster, a summing amplifier, and a second the input of which is connected to the angular velocity sensor, and the relay element [2].
В указанных системах стабилизации традиционно используются в качестве исполнительных органов реактивные двигатели, обеспечивающие управление по трем осям космического аппарата.In these stabilization systems, jet engines are traditionally used as executive bodies, providing control over the three axes of the spacecraft.
Недостатком известных решений является то, что традиционно для реализации 3-х каналов стабилизации КА требуется 6 пар реактивных двигателей. Также при независимом управлении, в отдельные моменты времени, в общем случае, могут быть включены одновременно 6 двигателей, что может быть неприемлемо с точки зрения выполнения требований по энергопотреблению.A disadvantage of the known solutions is that traditionally for the implementation of the 3 channels of stabilization of the spacecraft requires 6 pairs of jet engines. Also, with independent control, at certain points in time, in the general case, 6 engines can be switched on simultaneously, which may be unacceptable from the point of view of meeting the requirements for energy consumption.
Технической задачей, решаемой в предлагаемой системе стабилизации, является снижение энергопотребления и уменьшение веса системы.The technical problem solved in the proposed stabilization system is to reduce energy consumption and reduce the weight of the system.
Указанная техническая задача достигается тем, что в известную систему стабилизации углового движения космического аппарата, содержащую три канала управления, каждый из которых содержит задатчик сигнала управления, датчик угловой скорости, последовательно соединенные датчик угла, элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика сигнала управления, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости, и релейный элемент, дополнительно введены последовательно соединенные блок периодической коммутации, переключатель, три сигнальных входа которого соединены соответственно с выходом релейного элемента каждого канала управления, и блок реактивных двигателей, выход которого является выходом системы стабилизации.The specified technical problem is achieved by the fact that in the known system for stabilizing the angular motion of a spacecraft containing three control channels, each of which contains a control signal adjuster, an angular velocity sensor, an angle sensor connected in series, a comparison element, the second input of which is connected to the output of the control signal , the summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the angular velocity sensor, and the relay element, are additionally introduced series-connected block odic switching switch, three signal inputs which are connected respectively with the output of the relay elements for each control channel block and jet engines, whose output is the output of the stabilization system.
На фиг.1 представлена блок-схема системы стабилизации углового движения КА, на фиг.2 - статическая характеристика релейного элемента с зоной нечувствительности канала управления КА по оси Х (аналогичные характеристики имеют релейные элементы в каналах управления относительно осей У и Z), на фиг.3 представлен один из вариантов схемы расположения реактивных двигателей.In Fig. 1, a block diagram of a system for stabilizing the angular motion of a spacecraft is shown; Fig. 2 is a static characteristic of a relay element with a dead zone of a spacecraft control channel along the X axis (similar characteristics have relay elements in the control channels relative to the U and Z axes), Fig. .3 one embodiment of a jet engine layout is presented.
Система стабилизации углового движения КА (фиг.1) содержит три канала управления 1, 2 и 3 относительно 3-х осей КА соответственно. Каждый канал управления, например канал управления 1, имеет задатчик сигнала управления 4 (ЗСУ), датчик угловой скорости 5 (ДУС), последовательно соединенные датчик угла 6 (ДУ), элемент сравнения 7 (ЭС), второй вход которого соединен с выходом задатчика сигнала управления 4, суммирующий усилитель 8 (СУ), второй вход которого соединен с выходом датчика угловой скорости 5, и релейный элемент 9 (РЭ), последовательно соединенные блок периодической коммутации 10 (БПК), переключатель 11 (ПК), три сигнальных входа которого соединены соответственно с выходом релейного элемента 9 каждого канала управления, и блок реактивных двигателей 12 (БРД), выход которого является выходом системы.The stabilization system of the angular motion of the spacecraft (figure 1) contains three
Система стабилизации углового движения КА работает следующим образом.The stabilization system of the angular motion of the spacecraft operates as follows.
В каналах управления 1, 2 и 3 задатчиком сигнала управления 4 задаются соответственно сигналы управления γзад(t), Ψзад(t), ϑзад(t). В каждом канале по соответствующим сигналам управления γзад(t), Ψзад(t), ϑзад(t), текущим сигналам углового положения γ(t), Ψ(t), ϑ(t) и угловой скорости ωx(t), ωy(t), ωz(t) КА формируется закон регулирования (стабилизации). Например, в канале управления 1 этот закон формируется блоками 4÷9.The
В суммирующем усилителе 8 формируется сигнал управления σx(t) в виде:In the summing amplifier 8, a control signal σ x (t) is formed in the form:
где Δγ(t) - сигнал рассогласования, формируемый элементом сравнения 7 по сигналам γзад(t) от задатчика сигнала управления 4 и γ(t) от датчика угла 6:where Δγ (t) is the mismatch signal generated by the comparison element 7 by the signals γ ass (t) from the control signal setter 4 and γ (t) from the angle sensor 6:
Kγ, Kωх - передаточные числа суммирующего усилителя 8;K γ , K ωх - gear ratios of the summing amplifier 8;
ωx(t) - сигнал угловой скорости КА, поступающий от датчика угловой скорости 5.ω x (t) is the angular velocity signal of the spacecraft coming from the angular velocity sensor 5.
Далее сигнал управления σx(t) поступает на вход релейного элемента 9, характеристика которого представлена на фиг.2. Величина зоны нечувствительности σ0х релейного элемента 9 определена требуемой точностью стабилизации. Точность стабилизации γ0 соответствует:Next, the control signal σ x (t) is fed to the input of the relay element 9, the characteristic of which is shown in Fig.2. The value of the dead zone σ 0x relay element 9 is determined by the required stabilization accuracy. The stabilization accuracy γ 0 corresponds to:
Полученный на выходе релейного элемента 9 сигнал Fx(σx) поступает на 1-й вход переключателя 11.Received at the output of the relay element 9, the signal F x (σ x ) is fed to the 1st input of the switch 11.
Аналогичным образом в каналах управления 2 и 3 системы стабилизации формируются соответственно сигналы Fy(σy) и Fz(σz), поступающие на 2 и 3 входы переключателя 11.Similarly, in the control channels 2 and 3 of the stabilization system, signals F y (σ y ) and F z (σ z ), respectively, are supplied to the 2 and 3 inputs of switch 11.
Блок периодической коммутации 10 задает период переключений Т сигналов управления Fx(σx), Fy(σy) и Fz(σz) на входе блока реактивных двигателей 12 для обеспечения требуемой точности по углу.The periodic switching unit 10 sets the switching period T of the control signals F x (σ x ), F y (σ y ) and F z (σ z ) at the input of the jet engine block 12 to provide the required angle accuracy.
На фиг.3 представлен один из вариантов схемы расположения реактивных двигателей РД1, РД2, РД3 и РД4, позволяющий реализовать предложенную систему стабилизации углового движения КА. В данном варианте реактивные двигатели расположены относительно друг друга на расстоянии L1=2,9 м (по оси У), L2=1,25 м (по оси Z) и L3=0,75 м (по оси X).Figure 3 presents one of the layout of the jet engines RD1, RD2, RD3 and RD4, which allows to implement the proposed system for stabilizing the angular motion of the spacecraft. In this embodiment, jet engines are located relative to each other at a distance of L1 = 2.9 m (along the Y axis), L2 = 1.25 m (along the Z axis) and L3 = 0.75 m (along the X axis).
По сигналам управления Fx(σx), Fy(σy), Fz(σz) в блоке реактивных двигателей 12 осуществляется включение соответствующих 2-х двигателей стабилизации, создающих управляющий момент Мупр.By the control signals F x (σ x ), F y (σ y ), F z (σ z ) in the block of jet engines 12, the corresponding 2 stabilization engines are turned on, creating a control moment M control .
Включение двигателей для варианта расположения реактивных двигателей, представленного на фиг.3, осуществляется в соответствии с таблицей 1.The inclusion of engines for the location of jet engines, presented in figure 3, is carried out in accordance with table 1.
Таким образом, предложенная система стабилизации углового движения КА позволяет уменьшить энергопотребление и вес системы за счет уменьшения количества используемых реактивных двигателей (вместо 12 двигателей используется 4 двигателя).Thus, the proposed system for stabilizing the angular motion of the spacecraft allows reducing the energy consumption and weight of the system by reducing the number of jet engines used (4 engines are used instead of 12 engines).
Источники информацииInformation sources
1. Б.В.Раушенбах, Е.Н.Токарь. Управление ориентацией космических аппаратов. Москва, 1974, стр.144.1. B.V. Raushenbach, E.N. Tokar. Spacecraft orientation control. Moscow, 1974, p. 144.
2. Васильев В.Н. Системы ориентации космических аппаратов. Москва, 2009, стр.310.2. Vasiliev V.N. Spacecraft orientation systems. Moscow, 2009, p. 310.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153522/11A RU2481250C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Spacecraft angular motion stabilisation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011153522/11A RU2481250C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Spacecraft angular motion stabilisation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2481250C1 true RU2481250C1 (en) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011153522/11A RU2481250C1 (en) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Spacecraft angular motion stabilisation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2481250C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104309822A (en) * | 2014-11-04 | 2015-01-28 | 哈尔滨工业大学 | Parameter optimization-based spacecraft single-pulse drop-shaped fly-around track hover control method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0739818A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-30 | Hughes Aircraft Company | Satellite spin axis stabilization using a single degree of freedom transverse momentum storage device |
RU95102732A (en) * | 1995-02-23 | 1997-02-20 | Ю.П. Рылов | Spacecraft navigation control device |
EP0790542B1 (en) * | 1995-08-11 | 2000-01-19 | DaimlerChrysler AG | Method for controlling the attitude of a three-axis stabilized, earth oriented bias momentum spacecraft |
RU2158951C2 (en) * | 1998-08-17 | 2000-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Apparatus for generating control stimulus |
RU2270790C2 (en) * | 2003-11-27 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Spacecraft motion control system |
US8000849B2 (en) * | 2005-10-27 | 2011-08-16 | Stefan Reich | Method and apparatus for remotely controlling and stabilizing unmanned aircraft |
-
2011
- 2011-12-28 RU RU2011153522/11A patent/RU2481250C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU95102732A (en) * | 1995-02-23 | 1997-02-20 | Ю.П. Рылов | Spacecraft navigation control device |
EP0739818A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-30 | Hughes Aircraft Company | Satellite spin axis stabilization using a single degree of freedom transverse momentum storage device |
EP0790542B1 (en) * | 1995-08-11 | 2000-01-19 | DaimlerChrysler AG | Method for controlling the attitude of a three-axis stabilized, earth oriented bias momentum spacecraft |
RU2158951C2 (en) * | 1998-08-17 | 2000-11-10 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Apparatus for generating control stimulus |
RU2270790C2 (en) * | 2003-11-27 | 2006-02-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Spacecraft motion control system |
US8000849B2 (en) * | 2005-10-27 | 2011-08-16 | Stefan Reich | Method and apparatus for remotely controlling and stabilizing unmanned aircraft |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104309822A (en) * | 2014-11-04 | 2015-01-28 | 哈尔滨工业大学 | Parameter optimization-based spacecraft single-pulse drop-shaped fly-around track hover control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2012131998A (en) | TRAFFIC SEPARATION SYSTEM | |
EA201170003A1 (en) | DRIVING SYSTEMS OF THE AIRCRAFT | |
Mazal et al. | Closed-loop distance-keeping for long-term satellite cluster flight | |
RU2481250C1 (en) | Spacecraft angular motion stabilisation system | |
RU2010121011A (en) | METHOD FOR CONTROL OF MOTION OF AN ACTIVE SPACE OBJECT FACED WITH A PASSIVE SPACE OBJECT | |
Huang et al. | An LMI-based decoupling control for electromagnetic formation flight | |
WO2019022910A3 (en) | System and method of dynamically controlling parameters for processing sensor output data | |
US20190300207A1 (en) | Artificial satellite and satellite propulsion method | |
Hogstrom et al. | A robotically-assembled 100-meter space telescope | |
ATE349375T1 (en) | AIRPLANE WITH FOUR PRESSURE PROPELLERS | |
Franzini et al. | Impulsive Rendezvous Maneuvers in the Restricted Three-Body Problem | |
RU2441821C1 (en) | Control mode of motor of an active space object, mated with a passive space object | |
Petukhov et al. | Optimization of the finite-thrust trajectory in the vicinity of a circular orbit | |
Yu et al. | A design of reconfigurable satellite control system with reaction wheels based on error quaternion model | |
EA201800015A1 (en) | METHOD OF MANAGING THE MOVEMENT OF SPACE APPARATUS | |
CN104133477A (en) | Adjusting control law instruction control method capable of realizing transient suppression | |
US10934026B2 (en) | Propulsion system with differential throttling of electric thrusters | |
Zhang et al. | A multi-agent formation control method based on bearing measurement | |
Ткаченко et al. | THE DESIGN SHAPE AND BASIC PERFORMANCES OF SMALL SATELLITE OF SSAU AND SRP SRC “TSSKB-PROGRESS” | |
Любасюк et al. | Computers in astronomy | |
Lebedev | The formation of dynamic objects trajectories in conditions of control signals saturation | |
RU2553614C1 (en) | Control method of aircraft with two and more engines-2 | |
Yamasaki et al. | Coordinated standoff flights for multiple UAVs via second-order sliding modes | |
RU2631736C1 (en) | Method for forming lateral-directional signals of non-stationary unmanned aerial vehicle with adaptive-functional correction and a device for its implementation | |
Yang et al. | Review on cyclic pursuit in spacecraft formation flying |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201229 |