БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
Год издания: 2010
Автор: Сыров А.С. (под ред.)
Издательство: МАИ-ПРИНТ
ISBN: 978-5-7035-2205-9
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Издательский макет или текст (eBook)
Интерактивное оглавление: Нет
Количество страниц: 304
Описание: В настоящем учебном пособии на основе опыта разработки комплексов управления для объектов космического назначения, накопленного МОКБ
«Марс», изложены основные требования и принципы построения бортовых систем управления космическими аппаратами. Рассмотрены методы
организации взаимодействия бортовой и наземной аппаратуры и соответствующего программного обеспечения.
Примеры страниц (скриншоты)
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1. Принципы построения бортовых систем управления
космическими аппаратами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1. Типовые схемы выведения космических аппаратов
на орбиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2. Функции и состав бортовой системы управления. . . . . . 15
1.3. Основные технические решения при разработке
бортовой системы управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4. Базовые составные части бортовой системы
управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2. Командная радиолиния космического аппарата. . . . . . . . . . . . . 38
2.1. Взаимодействие бортовой аппаратуры командно-
измерительной системы с бортовой системой управления . . 42
2.2. Алгоритм работы при приеме информации от
бортовой аппаратуры командно-измерительной системы . . . 46
2.3. Алгоритм работы бортовой системы управления
при приеме командно-программной информации
в виде кодовых команд. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.4. Алгоритм работы бортовой системы управления
при приеме командно-программной информации в виде
начальной управляющей информации. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.5. Алгоритм работы бортовой системы управления
при приеме командно-программной информации в виде
массива изменяемых программ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.6. Алгоритм работы бортовой системы управления
при приеме командно-программной информации в виде
полетного задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7. Передача радиокоманд из бортовой аппаратуры
командно-измерительной системы в систему управления. . . 53
3. Датчики первичной информации бортовой системы
управления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.1. Астродатчики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2. Гироскопический измеритель вектора
угловой скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3. Приборы ориентации на Землю. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4. Приборы ориентации на Солнце . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.5. Магнитометр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4. Исполнительные органы систем стабилизации и
ориентации космических аппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.1. Силовые гироскопические комплексы . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2. Комплексы управляющих двигателей-маховиков . . . . . . 84
4.3. Системы магнитной разгрузки управляющих
двигателей-маховиков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4. Газореактивные двигатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.5. Магнитные исполнительные органы. . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5. Определение ориентации космического аппарата
по информации от астродатчиков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6. Структура и типовые режимы функционирования
системы управления движением космического аппарата . . . . . . . 105
6.1. Структура системы управления движением.
Основные задачи системы управления движением . . . . . . . . 105
6.2. Управление движением космического аппарата . . . . . . . 114
4
6.3. Функционирование космического аппарата на
различных участках полета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.4. Работа системы управления движением
в автономном режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.5. Работа системы управления движением
в нештатных ситуациях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
7. Система стабилизации и ориентации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
7.1. Функциональная схема, режимы работы и
состав алгоритмов системы стабилизации и ориентации . . . 143
7.2. Исходные данные для проектирования бортовой
системы управления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.3. Управляющие и возмущающие моменты . . . . . . . . . . . . . 147
7.4. Уравнения движения космического аппарата
относительно центра масс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.5. Уравнения упругих колебаний космического аппарата . 152
7.6. Анализ устойчивости контуров стабилизации
в частотной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
7.7. Демпфирование угловых скоростей после отделения
от разгонного блока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
7.8. Разгрузка кинетического момента двигателей-
маховиков с помощью комплекса магнитных
исполнительных органов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.9. Разгрузка кинетического момента комплекса
управляющих двигателей-маховиков с помощью
стационарных плазменных двигателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.10. Режимы переориентации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
8. Система информационного обеспечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.1. Основные режимы работы системы информационного
обеспечения. Состав алгоритмов системы информационного
обеспечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
5
8.2. Определение ориентации космического аппарата
относительно базовых систем координат . . . . . . . . . . . . . . . . 172
8.3. Определение ориентации и угловой скорости
космического аппарата по информации от гироскопического
измерителя вектора угловой скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.4. Астрокоррекция параметров ориентации космического
аппарата и калибровка гироскопического измерителя
вектора угловой скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.5. Функциональный контроль гироскопического
измерителя вектора угловой скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.6. Расчет параметров орбитального движения
(бортовой прогноз). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8.7. Расчет целеуказаний для управления
остронаправленной антенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9. Система управления смежными системами . . . . . . . . . . . . . . . . 202
9.1. Взаимодействие с разгонным блоком . . . . . . . . . . . . . . . . 202
9.2. Управление подсистемой подрыва пиросредств . . . . . . . 203
9.3. Управление системой электроснабжения . . . . . . . . . . . . . 207
9.4. Управление ориентацией солнечных батарей . . . . . . . . . 209
9.5. Управление средствами обеспечения тепловых
режимов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
9.6. Управление двигательной установкой . . . . . . . . . . . . . . . 218
10. Телеметрическое обеспечение космических аппаратов . . . . . 222
10.1. Система формирования цифровой телеметрической
информации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
10.2. Работа телеметрической системы космического
аппарата. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
10.3. Планирование работы системы телеметрической
информации в центре управления полетом. . . . . . . . . . . . . . . 239
6
11. Система управления целевой аппаратурой . . . . . . . . . . . . . . . . 240
11.1. Логика и последовательность обмена при штатном
обмене системы управления с бортовым
радиотехническим комплексом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
11.2. Логика и последовательность обмена при различных
нештатных ситуациях, возникающих при информационном
взаимодействии системы управления с бортовым
радиотехническим комплексом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
12. Организация проектирования бортовых систем управления . 247
12.1. Жизненный цикл бортовой системы управления . . . . . 247
12.2. Определение цены разработки изделия . . . . . . . . . . . . . 249
12.3. Использование CALS-технологий в космической
отрасли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
12.4. Структура процесса разработки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
12.5. Унификация аппаратуры и использование принципов
открытой архитектуры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
12.6. Средства автоматизации разработок . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Приложение I – Некоторые средства описания механики полета . . 258
Приложение II – Перечень основных сокращений . . . . . . . . . . . . 274
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
