Стабилизация заданных режимов углового движения спутников с нежесткими элементами конструкции

27 апреля 2022 года
А.И.Шестопёров

В работе исследуется движение космических аппаратов (КА), содержащих в своей конструкции элементы большой протяженности. В последних в процессе орбитального и углового маневрирования возникают слабозатухающие вибрации, которые негативно сказываются на точности ориентации всего КА. В результате, возникает необходимость учета вибраций при построении математической модели КА с нежесткими элементами (НЭ) его конструкции, а также при проектировании систем управления ориентацией.

        Получены результаты по следующим направлениям.

1. Разработана математическая модель движения КА с заданным числом НЭ, прикрепленных к его корпусу. При этом допускаются основные типы сочленения НЭ с корпусом КА: жесткое, с помощью одностепенного и двухстепенного шарниров. Модульная природа предложенной модели позволяет изменять, как число НЭ в конструкции КА, так и типы их сочленения с корпусом.

2. Рассмотрено движение КА заданной конфигурации по геостационарной орбите. Построен закон управления, одновременно обеспечивающий инерциальную стабилизацию корпуса КА и гашение вибраций в НЭ. Реализация управляющих воздействий осуществляется с помощью маховиков, расположенных на корпусе КА.

3. По набору кватернионов и угловых скоростей, заданных в указанные моменты времени, построен класс опорных траекторий углового движения КА третьей степени гладкости, удовлетворяющих условию нормировки кватерниона ориентации на всем интервале движения. Продемонстрировано, что перемещение КА вдоль предложенных траекторий слабо возбуждает колебания в НЭ.