Implementation mode orbital orientation is based on the use of sensor equipment,
measuring the spacecraft position angles relative to the directional reference and
the angular velocity of spacecraft rotation relatively inertial space. In case of
failure occurrence of angular velocity sensor the orbital stabilization implementation
is impossible and consequently in real-time we need to make on-board estimation
algorithms for angular velocity vector by the results of measurements using an
angular position sensor. Using the exact placement of the poles method the analytic
solution of the synthesis problem of estimation algorithm for angular velocity of the
spacecraft rotation in the orbital stabilization mode by the results of local vertical
sensor measuring was obtained. The mathematical simulation results are given and
the possibility implementation of the developed algorithm is assessed in real-time.
Also the simulation results are confirming high efficiency of the algorithm operation.
Keywords
:
spacecraft, exact placement of the poles method, local vertical sensor,
angular velocity, estimation algorithm.
Введение.
Задача построения и стабилизации режима орбиталь-
ной ориентации [1–3] — одна из наиболее распространенных в прак-
тике полетов космических аппаратов (КА) независимо от их целево-
го назначения. Как правило, реализация указанного режима основана
на использовании датчиковой аппаратуры, измеряющей углы положе-
ния КА относительно опорной системы координат и угловые скорости
вращения КА относительно инерциального пространства. При отказе
последнего выполнение орбитальной стабилизации невозможно, сле-
довательно, актуальным является построение бортовых алгоритмов
оценки вектора угловой скорости по результатам измерений с помо-
щью датчика углового положения в режиме реального времени. Осо-
бенность многих КА — применение в качестве измерителя углового
положения построителя местной вертикали (ИКВ) [4], который изме-
ряет только два угла (угол крена и угол тангажа). Настоящая статья
посвящена решению задачи аналитического синтеза алгоритма оцен-
ки угловой скорости КА в режиме орбитальной стабилизации по ре-
зультатам измерений датчика местной вертикали. В основу синтеза
алгоритма положен метод точного размещения полюсов [2].
Метод точного размещения полюсов при решении задач наблю-
дения.
Рассмотрим линейную многомерную динамическую систему,
заданную в пространстве состояний уравнениями вида [4]
D
x =
A
x +
B
u; y =
C
x
,
(1)
где
x
2
R
n
— вектор состояния;
u
2
R
r
— вектор входа;
y
2
R
m
—
вектор выхода;
R
— множество действительных чисел;
D
— символ,
обозначающий либо оператор дифференцирования
D
x(
t
) = ˙x(
t
)
, либо
оператор сдвига
D
x(
t
) = x(
t
+ 1)
.
Пусть пара матриц
(
A, C
)
полностью наблюдаемая, т.е. выполня-
ется условие Калмана
4 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2014. № 5
