RU2812876C1 - Astronomical orientation system for orbital spacecraft with feedback - Google Patents

Astronomical orientation system for orbital spacecraft with feedback Download PDF

Info

Publication number
RU2812876C1
RU2812876C1 RU2023118007A RU2023118007A RU2812876C1 RU 2812876 C1 RU2812876 C1 RU 2812876C1 RU 2023118007 A RU2023118007 A RU 2023118007A RU 2023118007 A RU2023118007 A RU 2023118007A RU 2812876 C1 RU2812876 C1 RU 2812876C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
adders
module
outputs
spacecraft
Prior art date
Application number
RU2023118007A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Николаевич Абезяев
Павел Евгеньевич Величко
Леонид Иосифович Нехамкин
Анатолий Игоревич Поцеловкин
Алексей Николаевич Рабочий
Original Assignee
Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" filed Critical Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Application granted granted Critical
Publication of RU2812876C1 publication Critical patent/RU2812876C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: space technology; spacecraft orientation systems.
SUBSTANCE: celestial orientation system of an orbiting spacecraft (SC) contains a star sensor (SS), a module for calculating navigation and ballistic information (MCNBI), a module for calculating a stabilization matrix (MCSM), a module for calculating stabilization angles (MCSA) and a block of gyroscopic angular velocity meters (BGAVM). The outputs of SS and MCNBI are connected to the first and second inputs of MCSM, the output of which is connected to the input of MCSA. The system includes: a module for calculating the parameters of the spacecraft's programmed motion (MCPSPM), a module for generating a stabilization matrix (MGSM), a module for compensating for the mutual influence of channels (MCMIC) and a module for generating optimizing program functions (MGOPF). Three integrators, three amplification-matching units (AMU) and nine adders have also been introduced. Each of the MCSA outputs forms separate circuits of series-connected first adders, AMU, second adders, third adders and integrators, the outputs of which are connected to the second inputs of the first adders and the corresponding inputs of the MGSM. The second inputs of the second group of adders are connected to the corresponding outputs of the BGAVM, and their third inputs are connected to the corresponding outputs of the MCPSPM, which are simultaneously connected to the corresponding inputs of the MCMIC. The first, second and third outputs of the MCMIC are connected to the corresponding second inputs of the third group of adders. The fourth output of the MCPSPM is connected to the third input of the MCSM, and its first and second inputs are connected to the second output of the MCNBI and the output of the MGOPF. The outputs and inputs of the integrators in each of the channels are the angles of stabilization of the spacecraft in terms of angles and angular velocities, respectively.
EFFECT: invention makes it possible to improve the quality of spacecraft control in orbital flight.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для ориентирования космического аппарата (КА) относительно орбитальной (ОСК), программной (ПСК) и инерциальной (ИСК) систем координат с использованием датчика звезд (ДЗ).The invention relates to the field of space technology and can be used to orient a spacecraft (SV) relative to the orbital (OSC), program (PSC) and inertial (ISK) coordinate systems using a star sensor (DS).

Известны многочисленные работы, например [1-15], где рассматриваются вопросы астроориентации космических аппаратов в околоземном пространстве.There are numerous works, for example [1-15], where the issues of celestial orientation of spacecraft in near-Earth space are considered.

В частности, в книге [4] авторов В.Н. Бранец, И.П. Шмыглевский «Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела». Москва, Наука 1973 г. (см. стр. 205-226), приведены некоторые блок-схемы устройств орбитальной астроориентации, при этом авторы рассматривают только общетеоретические аспекты ориентации КА.In particular, in the book [4] by V.N. Branets, I.P. Shmyglevsky “Application of quaternions in problems of orientation of a rigid body.” Moscow, Nauka 1973 (see pp. 205-226), some block diagrams of orbital astro-orientation devices are given, while the authors consider only general theoretical aspects of spacecraft orientation.

Известно, например, устройство [14], рассмотренное в статье «Система ориентации и стабилизации космического аппарата по информации с астродатчиков»// Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №38, в котором изложены результаты летных испытаний, но не недостаточно раскрыты существенные признаки системы ориентации.For example, the device [14] is known, discussed in the article “System for orientation and stabilization of a spacecraft based on information from astro sensors” // Electronic journal “Proceedings of MAI”. Issue No. 38, which presents the results of flight tests, but does not insufficiently disclose the essential features of the attitude control system.

В популярной книге Разработка систем космических аппаратов//Под редакцией П. Фортескью, Г. Суайнерда, Дж. Старка; Пер. с англ.-М.: Альпина паблишер, 2015 рассматриваются вопросы переориентации КА так же без конкретики схемных решений.In the popular book Spacecraft Systems Development//Edited by P. Fortescue, G. Swinerd, J. Stark; Per. from English-M.: Alpina publisher, 2015, issues of spacecraft reorientation are considered, also without specifics of circuit solutions.

Аналогичные недостатки содержатся в источниках [1-2, 5-13, 15] и многих других.Similar shortcomings are contained in sources [1-2, 5-13, 15] and many others.

Наиболее близким устройством, которое может быть принято за прототип, является устройство, изложенное в статье [3] авторов К.А. Боярчук и др. Система ориентации и стабилизации КА «Кондор-Э». Труды секции 22 имени академика В.Н. Челомея XXXVIII академических чтений по космонавтике. В указанной системе ориентации (СО) используется принцип астрокоррекции с обратными связями, однако СО построено таким образом, что ограничено только курсовым программным поворотом без возможности программных поворотов КА по другим осям - крену и тангажу. При этом само программное движение не стабилизируется в течение всего времени программного поворота, что приводит к низкому качеству переходного процесса и, как следствие, - снижению точности ориентации КА.The closest device that can be taken as a prototype is the device described in article [3] by authors K.A. Boyarchuk et al. Orientation and stabilization system of the Condor-E spacecraft. Proceedings of section 22 named after academician V.N. Chelomeya XXXVIII academic readings on astronautics. The indicated attitude control system (OS) uses the principle of astrocorrection with feedback, however, the AO is constructed in such a way that it is limited only by programmatic directional rotation without the possibility of programmatic rotations of the spacecraft along other axes - roll and pitch. At the same time, the programmed motion itself is not stabilized during the entire time of the programmed rotation, which leads to a low quality of the transition process and, as a consequence, a decrease in the accuracy of the spacecraft orientation.

Техническим результатом изобретения является повышение качества управления КА в орбитальном полете - реализация трехмерной программной ориентации (включая тангаж и крен) и оптимизация переходных процессов параметров углового движения КА.The technical result of the invention is to improve the quality of spacecraft control in orbital flight - the implementation of three-dimensional program orientation (including pitch and roll) and the optimization of transient processes of the spacecraft angular motion parameters.

Для этого, в отличие от известного технического решения, которое содержит датчик звезд (ДЗ), модуль расчета навигационно-баллистической информации (МРНБИ), модуль расчета матрицы стабилизации (МРМС) и модуль расчета углов стабилизации (МРУ), причем выходы ДЗ и МРНБИ подключены к первому и второму входам МРМС, выход которого подключен к входу МРУ, а так же блок гироскопических измерителей угловой скорости (БИУС), в нее введены новые связи и новые программные модули - модуль расчета параметров программного движения КА (МРППД), модуль формирования матрицы стабилизации (МФМС), модуль компенсации взаимовлияния каналов (МКВК) и модуль формирования оптимизирующих программных функций (МФОПФ), а так же три интегратора, три усилительно-согласующих блока (УСБ) и девять сумматоров, при этом каждый из выходов МРУ образует отдельные цепи из последовательно соединенных первых сумматоров, УСБ, вторых сумматоров, третьих сумматоров и интеграторов, выходы которых подключены к вторым входам первых сумматоров и соответствующим входам МФМС, вторые входы второй группы сумматоров подключены к соответствующим выходам БИУС, а их третьи входы подключены к соответствующим выходам МРППД, которые одновременно соединены с соответствующими входами МКВК, первый, второй и третий выходы МКВК подключены к соответствующим вторым входам третей группы сумматоров, кроме того четвертый выход МРППД соединен с третьим входом МРМС, а его первый и второй входы соединены с вторым выходом МРНБИ и выходом МФОПФ, причем выходы и входы интеграторов в каждом из каналов являются углами стабилизации КА по углам и угловым скоростям соответственно.For this, in contrast to the known technical solution, which contains a star sensor (DS), a module for calculating navigation and ballistic information (MRBI), a module for calculating a stabilization matrix (MRMS) and a module for calculating stabilization angles (MSA), and the outputs of the DS and MRBI are connected to the first and second inputs of the MRMS, the output of which is connected to the input of the MRU, as well as a block of gyroscopic angular velocity meters (GYUS), new connections and new software modules have been introduced into it - a module for calculating the parameters of the programmed motion of the spacecraft (MRPPD), a module for generating a stabilization matrix (MFMS), a module for compensating for the mutual influence of channels (ICVC) and a module for generating optimizing software functions (MFOPF), as well as three integrators, three amplification-matching units (USB) and nine adders, with each of the MRU outputs forming separate circuits from sequentially connected first adders, USB, second adders, third adders and integrators, the outputs of which are connected to the second inputs of the first adders and the corresponding inputs of the MFMS, the second inputs of the second group of adders are connected to the corresponding outputs of the BIUS, and their third inputs are connected to the corresponding outputs of the MRPPD, which simultaneously connected to the corresponding inputs of the ICVC, the first, second and third outputs of the ICVC are connected to the corresponding second inputs of the third group of adders, in addition, the fourth output of the MRPPD is connected to the third input of the MRMS, and its first and second inputs are connected to the second output of the MRNBI and the output of the MFOPF, and the outputs and the inputs of the integrators in each of the channels are the angles of stabilization of the spacecraft in terms of angles and angular velocities, respectively.

На фиг. 1 представлен пример реализации изобретения, где обозначено:In fig. 1 shows an example of the invention, where it is indicated:

- матрица ориентации КА относительно ИСК, формируемая ДЗ; - orientation matrix of the spacecraft relative to the ISK, generated by the remote sensing;

- матрица ориентации ОСК относительно ИСК, формируется МРНБИ; - orientation matrix of the USC relative to the ISK, formed by MRNBI;

- матрица программных поворотов КА на углы - matrix of programmed rotations of the spacecraft by angles

С* - матрица стабилизации по данным ДЗ, МРНБИ и МРППД;C* - stabilization matrix according to remote sensing data, MRNBI and MRPPD;

- рассчитанные углы рассогласования между ПСК и ССК; - calculated angles of mismatch between the UCS and SSC;

- углы и угловые скорости стабилизации КА, подаваемые на исполнительные органы, соответственно по тангажу, курсу и крену; - angles and angular velocities of spacecraft stabilization supplied to the executive bodies, respectively, in pitch, heading and roll;

С - матрица, формируемая в цепях обратных связей по углам стабилизации КА - Δϑ, Δψ, Δγ;C - matrix formed in feedback circuits according to the spacecraft stabilization angles - Δϑ, Δψ, Δγ;

1, 2, 3 - усилительно-согласующие блоки в канале тангажа-1 (К3), в канале курса - 2 (К2), в канале крена - 3(К1);1, 2, 3 - amplifying-matching blocks in the pitch channel-1 (K 3 ), in the heading channel - 2 (K 2 ), in the roll channel - 3 (K 1 );

γy, ψy, ϑy - уставки программных поворотов, передаваемые на борт КА по КРЛ, относительно ОСК, соответственно по крену, курсу и тангажу;γ y , ψ y , ϑ y - program rotation settings transmitted to the spacecraft via KRL, relative to the USC, respectively, in roll, heading and pitch;

- оптимизирующие программные функции по углам и угловым скоростям углового движения КА, соответственно по крену, курсу и тангажу; - optimizing software functions for the angles and angular velocities of the angular motion of the spacecraft, respectively, for roll, heading and pitch;

- угловые скорости ПСК относительно ИСК; - angular velocities of the UCS relative to the ISK;

- угловые скорости ОСК относительно ИСК; - angular velocities of the USC relative to the ISK;

p, q, r - показания БИУС относительно осей ССК (X, Y, Z) соответственно.p, q, r - BIUS readings relative to the SCS axes (X, Y, Z), respectively.

Везде - крен, - курс, - тангаж.Everywhere - roll, - well, - pitch.

4, 5, 6 - первый, второй и третий интеграторы в каналах тангаж, курса и крена соответственно;4, 5, 6 - first, second and third integrators in the pitch, heading and roll channels, respectively;

1.1-1.3 - первая группа сумматоров;1.1-1.3 - first group of adders;

2.1-2.3 - вторая группа сумматоров;2.1-2.3 - second group of adders;

3.1-3.3 - третья группа сумматоров.3.1-3.3 - the third group of adders.

Система астроориентации работает следующим образом.The celestial orientation system works as follows.

В модуле МРМС рассчитывается текущее значение матрицы стабилизации (рассогласования ССК и ПСК) - С*. Она рассчитывается:The MRMS module calculates the current value of the stabilization matrix (mismatch between SSC and PSC) - C*. It is calculated:

- по показаниям ДЗ - - according to remote sensing readings -

- по данным баллистического расчета о положении ОСК относительно ИСК - A (Ω, i, u);- according to ballistic calculation data on the position of the USC relative to the ISK - A (Ω, i, u);

- по текущим значениям матрицы требуемого программного поворота КА относительно ОСК - - according to the current values of the matrix of the required program rotation of the spacecraft relative to the OSK -

МРУ, получив матрицу С*, рассчитывает углы рассогласования между ПСК и ССК:The MRU, having received the matrix C*, calculates the mismatch angles between the UCS and SSC:

Вычисленные углы ϑcn, ψcn, γcn каждый по своему каналу сравниваются с углами стабилизации КА - Δϑ, Δψ, Δγ, которые получаются на выходе интеграторов 4, 5, 6:The calculated angles ϑ cn , ψ cn , γ cn, each in its own channel, are compared with the spacecraft stabilization angles - Δϑ, Δψ, Δγ, which are obtained at the output of integrators 4, 5, 6:

Эти сигналы усиливаются в соответствующих УСБ - 1, 2, 3 и складываются с сигналами БИУС (p, q, r) на соответствующих сумматорах второй группы - 2.1, 2.2, 2.3.These signals are amplified in the corresponding CSS - 1, 2, 3 and added with the CICS signals (p, q, r) on the corresponding adders of the second group - 2.1, 2.2, 2.3.

Далее сигналы поступают на соответствующие первые входы сумматоров третьей группы 3.1, 3.2, 3.3, где из них вычитают поправки, поступающие из МКВК, на «мешающие» перекрестные связи программных скоростей:Next, the signals arrive at the corresponding first inputs of the adders of the third group 3.1, 3.2, 3.3, where the corrections coming from the ICVC for “interfering” cross-connections of program rates are subtracted from them:

и после интегрирования на соответствующих интеграторах - 4, 5, 6 поступают на соответствующие вторые входы первой группы сумматоров (1.1, 1.2., 1.3) с обратными знаками, замыкая тем самым обратные связи по углам стабилизации.and after integration on the corresponding integrators - 4, 5, 6 are supplied to the corresponding second inputs of the first group of adders (1.1, 1.2., 1.3) with opposite signs, thereby closing the feedback at the stabilization angles.

Для формирования поправок модуль МКВК принимает данные о программных угловых скоростях от МРППД и матрицу С, составленную из фактических углов стабилизации КА - Δϑ, Δψ, Δγ, поступающих с выходов интеграторов 4, 5, 6:To generate corrections, the ICVC module receives data on program angular velocities from the MRPPD and matrix C, composed of the actual spacecraft stabilization angles - Δϑ, Δψ, Δγ, coming from the outputs of integrators 4, 5, 6:

результатом является формирование сигналов МКВК:the result is the formation of ICWC signals:

Модуль МРППД вырабатывает программные скорости КА относительно ИСК - получая данные от модуля МФОПФ в виде программных углов и программных угловых скоростей - и от модуля МРНБИ в виде угловых скоростей ОСК относительно ИСК - The MRPPD module generates programmed speeds of the spacecraft relative to the ISK - receiving data from the MFOPF module in the form of program angles and program angular velocities - and from the MRNBI module in the form of the angular velocities of the USC relative to the ISK -

где - матрицы задаваемых плоских программных поворотов КА по курсу, тангажу и крену соответственно на углы Where - matrices of specified flat program rotations of the spacecraft along the heading, pitch and roll angles, respectively

где - скорость прецессии лини узлов ОСК;Where - precession speed of the line of USC nodes;

- угол наклона и скорость изменения угла наклона плоскости ОСК к плоскости экватора Земли; - the angle of inclination and the rate of change in the angle of inclination of the USC plane to the plane of the Earth's equator;

- аргумент широты и скорость изменения аргумента широты (орбитальная угловая скорость - ωO). - the argument of latitude and the rate of change of the argument of latitude (orbital angular velocity - ω O ).

Модуль МФОПФ преобразует уставки поступающие из центра управления полетом (ЦУП) по командной радиолинии (КРЛ), в программные углы и программные угловые скорости поворота КА - The MFOPF module converts the settings coming from the flight control center (MCC) via the command radio link (CRL), into the program angles and program angular velocities of the spacecraft -

Это необходимо в связи с тем, что в процессе программных поворотов КА заданные уставки и углы программных поворотов КА не равны а совпадут они только в конце программных поворотов после затухания переходных процессов. При этом МФОПФ обеспечивает стабилизацию угловых скоростей КА относительно программных траекторий его углового движения (фиг. 2, 3), что позволяет выполнить программный поворот КА с требуемым качеством переходного процесса.This is necessary due to the fact that during the program rotations of the spacecraft, the specified settings and angles of the program rotations of the spacecraft are not equal and they will coincide only at the end of program turns after the attenuation of transient processes. At the same time, the MFOPF ensures stabilization of the angular velocities of the spacecraft relative to the programmed trajectories of its angular motion (Fig. 2, 3), which makes it possible to perform a programmed rotation of the spacecraft with the required quality of the transient process.

На фиг. 4 показан процесс программных поворотов КА без стабилизации угловых скоростей относительно программных траекторий - процесс программного поворота получается не качественным, с очень большим перерегулированием ~ 10°.In fig. Figure 4 shows the process of programmed turns of the spacecraft without stabilization of angular velocities relative to the programmed trajectories - the software rotation process turns out to be of poor quality, with a very large overshoot of ~ 10°.

В соответствии со структурно-функциональной схемой (фиг. 1) уравнения движения системы астроориентации имеют вид:In accordance with the structural and functional diagram (Fig. 1), the equations of motion of the celestial orientation system have the form:

- матрицы задаваемых плоских программных поворотов КА по курсу, тангажу и крену соответственно на углы - matrices of specified flat program rotations of the spacecraft along the heading, pitch and roll angles, respectively

Функционал МФОПФ:Functionality of MFOPF:

Реализация функционала показана на фиг. 2, 3.The implementation of the functionality is shown in Fig. 2, 3.

Функционал формирует управление в виде трапеции общего вида, в результате переходные процессы программных поворотов КА по каждому из углов ориентации выполняются за минимальной время и имеют практически идеальный вид.Functional forms control in the form of a general trapezoid; as a result, transient processes of programmed rotations of the spacecraft for each of the orientation angles are performed in a minimum amount of time and have an almost ideal appearance.

Отметим, что система астроориентации с обратными связями не нуждается в применении кватернионов или вектора конечного поворота, но в тоже время позволяет выполнять программные повороты КА на неограниченные углы одновременно - по всем осям (курс, тангаж, крен) - фиг. 5. Отметим также, что астроориентация с обратными связями позволяет получить предельно малые ошибки ориентации:Note that the celestial orientation system with feedback does not require the use of quaternions or a final rotation vector, but at the same time allows you to perform programmed rotations of the spacecraft at unlimited angles simultaneously - along all axes (heading, pitch, roll) - fig. 5. We also note that celestial orientation with feedback makes it possible to obtain extremely small orientation errors:

где - ошибки астродатчика, - дрейф гироскопов БИУС. Например, для и ошибки ориентации КА составят:Where - astro sensor errors, - drift of BIUS gyroscopes. For example, for And spacecraft orientation errors will be:

Таким образом, система астроориентации орбитального КА с обратными связями позволяет существенно повысить качество управления угловым движением КА в орбитальном полете за счет реализации трехмерной программной ориентации и оптимизации переходных процессов параметров программного углового движения КА.Thus, the system of celestial orientation of an orbital spacecraft with feedback makes it possible to significantly improve the quality of control of the angular motion of the spacecraft in orbital flight through the implementation of three-dimensional program orientation and optimization of transient processes of the parameters of the program angular motion of the spacecraft.

Литература.Literature.

1. Алексеев К.Б., Бебенин Г.Г. Управление космическими летательными аппаратами//М.: Машиностроение. 1974 г.1. Alekseev K.B., Bebenin G.G. Control of spacecraft//M.: Mechanical Engineering. 1974

2. Анучин О.Н., Комарова И.Э., Перфильев Л.Ф. Бортовые системы навигации и ориентации искусственных спутников Земли// СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор». 2004 г.2. Anuchin O.N., Komarova I.E., Perfilyev L.F. On-board navigation systems and orientation of artificial Earth satellites // St. Petersburg: State Scientific Center of the Russian Federation Central Research Institute "Electropribor". 2004

3. Боярчук К.А. и др. Система ориентации и стабилизации КА «Кондор-Э»//Труды секции 22 имени академика В.Н. Челомея XXXVIII-x Академических чтений по космонавтике. 2015. Т22. С408-434.3. Boyarchuk K.A. and others. Orientation and stabilization system of the Condor-E spacecraft // Proceedings of section 22 named after academician V.N. Chelomeya XXXVIII-x Academic readings on cosmonautics. 2015. T22. S408-434.

4. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела// М.:.: Наука 1973 г.4. Branets V.N., Shmyglevsky I.P. Application of quaternions in problems of orientation of a rigid body // M.:.: Nauka 1973.

5. Васильев В.Н. Системы ориентации космических аппаратов// М.: ФГУП «НПП «ВНИИЭМ». 2009.5. Vasiliev V.N. Spacecraft orientation systems // M.: FSUE “NPP “VNIIEM”. 2009.

6. Кавинов И.Ф. Инерциальная навигация в околоземном пространстве// М.: Машиностроение. 1988 г.6. Kavinov I.F. Inertial navigation in near-Earth space// M.: Mashinostroenie. 1988

7. Каргу Л.И. Системы угловой стабилизации космических аппаратов// М.: Машиностроение. 1980 г.7. Kargu L.I. Systems for angular stabilization of spacecraft // M.: Mashinostroenie. 1980

8. Квазиус Г., Маккенлесс Ф. Проектирование систем астронавигации// М. Мир. 1970.8. Quasius G., McCanless F. Design of celestial navigation systems // M. Mir. 1970.

9. Кочетков В.И.. Системы астрономической ориентации космических аппаратов// М..: Машиностроение, 1980 г.9. Kochetkov V.I.. Systems of astronomical orientation of spacecraft // M.: Mechanical Engineering, 1980.

10. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов//М.: Наука. 1974 г.10. Raushenbakh B.V., Tokar E.N. Spacecraft orientation control//M.: Nauka. 1974

11. Разработка систем космических аппаратов. Под редакцией П. Фортескью, Дж. Старка, Г. Суайнерда. М.: Альпина паблишер. 2017 г.11. Development of spacecraft systems. Edited by P. Fortescue, J. Stark, G. Swinerd. M.: Alpina publisher. 2017

12. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами// МВТУ им. Н.Э. Баумана. 2009 г.12. Solovyov V.A., Lysenko L.N., Lyubinsky V.E. Space flight control // Moscow Higher Technical School named after. N.E. Bauman. 2009

13. Солодов А.В. Инженерный справочник по космической технике//М.: издательство МО СССР. 1969 г.13. Solodov A.V. Engineering reference book on space technology//M.: publishing house of the USSR Ministry of Defense. 1969

14. Система ориентации и стабилизации космического аппарата по информации с астродатчиков/УЭлектронный журнал «Труды МАИ». Выпуск №38. 2017 г.14. System of orientation and stabilization of a spacecraft based on information from astro sensors / Electronic journal “Proceedings of MAI”. Issue No. 38. 2017

15. Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов//Институт космических исследований РАН. Сборник трудов 2012 г.15. Modern problems of orientation and navigation of spacecraft // Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences. Collection of works 2012

Claims (1)

Система астроориентации орбитального космического аппарата (КА), содержащая датчик звезд (ДЗ), модуль расчета навигационно-баллистической информации (МРНБИ), модуль расчета матрицы стабилизации (МРМС) и модуль расчета углов стабилизации (МРУ), причем выходы ДЗ и МРНБИ подключены к первому и второму входам МРМС, выход которого подключен к входу МРУ, а также блок гироскопических измерителей угловой скорости (БИУС), отличающаяся тем, что в нее введены: модуль расчета параметров программного движения КА (МРППД), модуль формирования матрицы стабилизации (МФМС), модуль компенсации взаимовлияния каналов (МКВК) и модуль формирования оптимизирующих программных функций (МФОПФ), а также три интегратора, три усилительно-согласующих блока (УСБ) и девять сумматоров, при этом каждый из выходов МРУ образует отдельные цепи из последовательно соединенных первых сумматоров, УСБ, вторых сумматоров, третьих сумматоров и интеграторов, выходы которых подключены ко вторым входам первых сумматоров и соответствующим входам МФМС, вторые входы второй группы сумматоров подключены к соответствующим выходам БИУС, а их третьи входы подключены к соответствующим выходам МРППД, которые одновременно соединены с соответствующими входами МКВК, первый, второй и третий выходы МКВК подключены к соответствующим вторым входам третьей группы сумматоров, кроме того, четвертый выход МРППД соединен с третьим входом МРМС, а его первый и второй входы соединены со вторым выходом МРНБИ и выходом МФОПФ, причем выходы и входы интеграторов в каждом из каналов являются углами стабилизации КА по углам и угловым скоростям соответственно.The celestial orientation system of an orbiting spacecraft (SC), containing a star sensor (DS), a module for calculating navigation and ballistic information (MRBI), a module for calculating a stabilization matrix (MRMS) and a module for calculating stabilization angles (MSA), and the outputs of the DS and MRBI are connected to the first and the second input of the MRMS, the output of which is connected to the input of the MRU, as well as a block of gyroscopic angular velocity meters (GYUS), characterized in that it contains: a module for calculating the parameters of the programmed motion of the spacecraft (MRPPD), a stabilization matrix generation module (MFMS), a module channel interference compensation (ICVC) and a module for generating optimizing software functions (MFOPF), as well as three integrators, three amplification-matching units (USB) and nine adders, with each of the MRU outputs forming separate circuits of series-connected first adders, ASB, second adders, third adders and integrators, the outputs of which are connected to the second inputs of the first adders and the corresponding inputs of the MFMS, the second inputs of the second group of adders are connected to the corresponding outputs of the BIUS, and their third inputs are connected to the corresponding outputs of the MRPPD, which are simultaneously connected to the corresponding inputs of the ICVC, the first, second and third outputs of the ICVC are connected to the corresponding second inputs of the third group of adders, in addition, the fourth output of the MRPPD is connected to the third input of the MRMS, and its first and second inputs are connected to the second output of the MRNBI and the output of the MFOPF, and the outputs and inputs of the integrators in each of the channels are the angles of stabilization of the spacecraft in terms of angles and angular velocities, respectively.
RU2023118007A 2023-07-07 Astronomical orientation system for orbital spacecraft with feedback RU2812876C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2812876C1 true RU2812876C1 (en) 2024-02-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094332C1 (en) * 1995-08-21 1997-10-27 Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева System for determination of control moment at turn of space vehicle
RU2597015C1 (en) * 2015-03-18 2016-09-10 Илья Николаевич Абезяев System for controlling spatial orientation of spacecraft using gimballess orbital gyrocompass
RU2676844C1 (en) * 2017-11-27 2019-01-11 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" System of return of course orientation of space vehicle using orbital gyrocompass
CN105905317B (en) * 2016-06-07 2019-08-02 湖北航天技术研究院总体设计所 A kind of satellite Direct to the sun control system and its control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2094332C1 (en) * 1995-08-21 1997-10-27 Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева System for determination of control moment at turn of space vehicle
RU2597015C1 (en) * 2015-03-18 2016-09-10 Илья Николаевич Абезяев System for controlling spatial orientation of spacecraft using gimballess orbital gyrocompass
CN105905317B (en) * 2016-06-07 2019-08-02 湖北航天技术研究院总体设计所 A kind of satellite Direct to the sun control system and its control method
RU2676844C1 (en) * 2017-11-27 2019-01-11 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" System of return of course orientation of space vehicle using orbital gyrocompass

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И. Н. Абезяев. ГИРОКОМПАС ДЛЯ ОРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ. Космические исследования, 2021, T. 59; N 3, стр. 247-254. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Heiligers et al. Sunjammer: Preliminary end-to-end mission design
CN108181916A (en) The control method and device of moonlet relative attitude
CN110285815A (en) It is a kind of can in-orbit whole-process application micro-nano satellite multi-source information attitude determination method
CN112783183A (en) Orbit planning method for sun synchronous circle regression orbit
Hou et al. Integrated design and accuracy analysis of star sensor and gyro on the same benchmark for satellite attitude determination system
CN110032203B (en) Cluster multi-satellite single-target staring posture cooperative control method and system
RU2812876C1 (en) Astronomical orientation system for orbital spacecraft with feedback
Wise et al. A dual-spinning, three-axis-stabilized cubesat for earth observations
Folta et al. Libration orbit mission design: applications of numerical and dynamical methods
Quinchia et al. A low-cost GPS&INS integrated system based on a FPGA platform
Somov et al. Optimization of guidance and attitude control for land-survey mini-satellites
Somov et al. Attitude & orbit digital and pulse-width control of large-scale communication spacecraft
Gill et al. The BIRD Satellite Mission as a Milestone Toward GPS‐based Autonomous Navigation
Gill et al. First results from a hardware-in-the-loop demonstration of closed-loop autonomous formation flying
Wie et al. Attitude and orbit control systems
RU2702932C1 (en) Method for dynamic high-accuracy orientation and stabilization of spacecraft
RU2793977C1 (en) Method of celestial orientation of the orbital spacecraft (variants)
Thienel et al. Results of the magnetometer navigation (MAGNAV) inflight experiment
Grillmayer et al. Development of an FPGA based attitude control system for a micro-satellite
Somov et al. Guidance and attitude control of a land-survey satellite at a scanning stereoscopic imagery
Legostaev Russian space programs: Achievements and prospects of automatic control applications
Somov et al. Land-survey satellite guidance and attitude control during a scanning stereoscopic imagery.
Ibrahim Attitude and orbit control of small satellites for autonomous terrestrial target tracking
Du et al. Inertial navigation system positioning assisted by star sensor
Zosimovych Functional Simulation of the Integrated Onboard System for a Commercial Launch Vehicle