Резервные режимы ориентации спутников связи серии "Ямал" с использованием наземных радиоизмерений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат физико-математических наук Сумароков, Антон Владимирович

• Сумароков, Антон Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сумароков, Антон Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ РАДИОСИГНАЛА.f.

1.1 Взаимосвязь координат.

1.2 Решение задачи в плоскости.

1.2.1 Диаграмма направленности антенны спутника.

1.2.2 Формирование измерений мощности сигнала.

1.3 Учёт кривизны поверхности Земли, анализ результатов.

1.3.1 Каналы тангажа и крена (отклонение от местной вертикали).

1.3.2 Канал рысканья (вокруг местной вертикали).

1.3.3 Формирование измерений мощности сигнала.

1.4 Учёт кривизны изолиний в месте расположения станции.

1.5 Верификация модели измерений.

1.6 Обсуждение результатов первой главы.

ГЛАВА 2.ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ 3-Х ОСНОЙ ОРБИТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПА НЕВОЗМУЩАЕМЫХ ГИРОСИСТЕМ.

2.1 Вывод уравнений динамического поведения спутника.

2.2 Аналитическое решение уравнений движения для осесимметричного тела.

2.2.1 Решение однородной системы.

2.2.2 Решение неоднородной системы.

2.2.3 Результаты численного моделирования.

2.2.4 Результаты натурных испытаний.

2.3 Использование измерений угловых рассогласований в контуре управления

2.3.1 Численное решение уравнений движения с коррекцией угловых рассогласований.

2.3.2 Сравнение результатов импульсной и непрерывной коррекции ориентации К А.

2.3.3 Результаты численного моделирования.

2.3.4 Управление при недостаточном количестве измерений.

2.4 Обсуждение результатов второй главы.

ГЛАВА 3.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИОПЕЛЕНГАТОРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОКРУГ ОСИ X.

3.1 Идентификация угловой скорости и момента трения в подшипниках маховиков.

3.1.1 Блок-схема управления.

3.1.2 Описание объекта управления и его бортовой модели.

3.1.3 Анализ сходимости наблюдаемых переменных.

3.2 Использование измерений сигнала радиопеленгатора в контуре управления ориентацией.

3.2.1 Результаты математического моделирования.

3.2.2 Результаты натурных испытаний при поддержании орбитальной ориентации и коррекции орбиты.

3.3 Обсуждение результатов третьей главы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резервные режимы ориентации спутников связи серии "Ямал" с использованием наземных радиоизмерений»

1. Актуальность работы.

Проблема продления ресурса работы, а также повышения надёжности космических аппаратов (КА) является одной из важнейших проблем, стоящих перед их разработчиками. Ввиду огромной стоимости разработки и выведения на орбиту КА предполагающих коммерческое использование и получение прибыли, повышение надёжности и возможность продления срока эксплуатации данных КА позволяет заказчику получить значительный экономический эффект от их работы. Одним из факторов ограничивающих ресурс эксплуатации КА, является ограниченность ресурса работы навигационной бортовой аппаратуры.

Для космических аппаратов, находящихся на геостационарной орбите, одной из главных задач системы управления движением и навигацией является как можно более точное поддержание орбитальной ориентации. Особенно жесткие требования к точности ориентации предъявляются к спутникам, оснащенным сверхчувствительной оптической аппаратурой, которые предназначены для дистанционного зондирования Земли из космоса. Для спутников связи требования по точности ориентации менее жесткие и позволяют применять в контуре управления более грубые датчики, работающие с большей задержкой. Менее жесткие требования позволяют применить, в случае отказа штатных бортовых датчиков некоторые нетрадиционные датчики внешней информации, позволяющие оценивать отклонение КА от орбитальной ориентации. В работе в качестве нетрадиционного датчика используются распределенная по поверхности Земли система измерения параметров ретранслируемого сигнала, таких как его мощность и поляризация.

Данная работа посвящена исследованию способов продления ресурса работы спутников-ретрансляторов серии «Ямал-200» [25], [26] находящихся на геостационарной орбите, при отказе бортовых датчиков углов и угловых скоростей. Спутники серии "Ямал", обеспечивают современными видами связи предприятия российской газовой промышленности, а также предоставляют телекоммуникационные услуги российским и зарубежным пользователям, включая телефонную и факсимильную связь, видеоконференцсвязь, передачу цифровых данных, программ телевидения, а также подключение к всемирной сети Интернет, поэтому задача продления ресурса спутников «Ямал-200» является актуальной.

Ввиду коммерческой значимости спутников «Ямал-200», сотрудникам РКК «Энергия» была поставлена задача: разработать резервные режимы поддержания ориентации этих аппаратов на случаи отказов штатной датчиковой аппаратуры. В приборный состав системы управления движением и навигации входят: гироскопический измеритель вектора угловой скорости; звездный датчик, датчик местной вертикали и солнечный датчик, используемые для измерения углового положения; в качестве исполнительных органов спутника применяются маховики и электрореактивные двигатели [16]. В рамках решения поставленной задачи был разработан режим, не использующий измерения угловой скорости в контуре управления, и поддерживающий ориентацию по показаниям звёздного датчика. Ситуация осложняется тем, что во время сильных вспышек на солнце происходит засветка поля зрения звёздного датчика и его использование становиться невозможным. Поэтому, в целях глубокого резервирования системы управления, для случаев отказа звездного датчика возникла необходимость разработать еще несколько дополнительных резервных алгоритмов поддержания ориентации. При отказах датчиков угловых скоростей значительно усложняется задача демпфирования колебаний КА в процессе его стабилизации. Для решения этой задачи можно демпфировать колебания с помощью силовых гироскопов в упруго-вязком подвесе [1], однако на спутниках «Ямал-200» упруго-вязкий подвес маховиков отсутствует. В качестве альтернативного подхода можно применять оценку угловой скорости по показаниям угловых датчиков ориентации, а при отказах штатных датчиков углового положения единственной возможностью для поддержания спутником орбитальной ориентации является использование нетрадиционных датчиков внешней информации об его угловом положении.

Спутники «Ямал-200» являются спутниками-ретрансляторами, поэтому логично использовать в качестве нетрадиционных датчиков для контроля и корректировки отклонения спутника от орбитальной ориентации, измерения параметров ретранслируемого сигнала, таких как его мощность и поляризация.

Идеи использования для управления КА радиосигналов появилась еще на заре освоения космонавтики. В основном эти идеи применялись для управления ракетными системами. Тогда еще не были разработаны многие навигационные приборы, и было невозможно управлять движением ракеты с помощью бортовых средств навигации. Позднее были предложены варианты использования радиосигналов для управления КА [21]. На данный момент эти идеи используются для наведения различных типов ракет, не имеющих автономной системы управления (противотанковых, авиаракет и т.д.). Помимо задач наведения, радиосигналы используются при сближении двух КА в космосе, например для стыковки, в системах типа «Курс». В этих системах с помощью радиосигналов получаются параметры относительного движения КА, такие как расстояние между КА, и их относительная скорость. Все рассмотренные подходы применения радиосигналов предполагают их использование для получения параметров относительного движения КА, в то время как в данной работе предполагается использовать радиосигналы для получения информации об угловом движении КА, которая позволит осуществить приемлемое управление аппаратом.

Однако высокий уровень шумов измерений и редкое их поступление в контур управления требует привлечения дополнительной информации. Этой информацией могут служить измерения угловой скорости вращения роторов маховиков или их кинетических моментов. Впервые идея использования инерционных исполнительных органов, в частности маховиков, в качестве инерциальных датчиков угловой скорости была предложена Токарем Е.Н. [1].

При применении измерений кинетического момента маховиков для оценки угловой скорости КА возникает параметрическая неопределенность, связанная с незнанием момента трения в подшипниках маховиков. Для преодоления параметрической неопределенности и одновременной оценки угловой скорости в режиме реального времени (что необходимо для достижения цели управления) применяется методы адаптивного управления. В рамках поставленной задачи целью адаптации является идентификация момента трения в подшипниках маховиков.

Адаптивный подход в теории управления начал применяться в 50-х годах прошлого века [22], [35]. Строгое математическое обоснование адаптивный подход получил в работах А. Брайсона, Хо Ю-Ши [18], [31], [32] и Р. Калмана [24], [33], [34] и многочисленных работах других авторов.

В современной теории управления разделяют два типа адаптивных систем, а именно адаптивные системы с эталонной моделью и адаптивные системы с настраиваемой моделью.

Первоначально адаптивный подход применялся для управления реактивными самолетами и ракетоносителями, для парирования резких изменений динамических характеристик данных типов летательных аппаратов. Для учета снижения эффективности работы рулей управления из-за уменьшения плотности атмосферы на больших высотах, в их систему управления были введены специальные блоки, автоматически изменяющие коэффициенты обратной связи. Такие системы получили название адаптивных систем управления с эталонной моделью [23]. В данной работе адаптивное управление с эталонной моделью применяется в главе 2, где предлагаемый алгоритм управления основан на принципе невозмущаемой гиросистемы [2]-[4], вектор кинетического момента которой отличен от нуля и неподвижен в инерциальном пространстве.

Позднее функционирование системы управления начали разделять на два процесса: идентификацию и управление. В отличие от адаптивной системы управления с эталонной моделью, систему управления с блоком идентификации параметров и компонент вектора состояния называют адаптивной системой управления с настраиваемой моделью. Блок идентификации, который принято именовать адаптивным наблюдателем, представляет собой бортовую настраиваемую модель динамики объекта управления. В данной работе этот подход применяется в главе 3 для идентификации моментов трения в подшипниках маховиков, что позволяет уменьшить динамическую ошибку ориентации КА. Помимо моментов трения в подшипниках маховиков построенный в данной работе адаптивный наблюдатель идентифицирует параметры углового движения спутника. 2. Цель работы.

Целью проведения настоящей работы является создание резервных алгоритмов управления угловым движением спутника связи, в случае отказов датчиков угловой скорости и звездных датчиков. В качестве первичной информации предполагается использовать измерения углов рассогласования, с формированные на Земле по данным изменения передаваемого спутником радиосигнала.

В работе разрабатываются 2 режима управления угловым движением спутника: первый режим использует информацию о мощности ретранслируемого сигнала, а второй режим использует информацию о поляризации передаваемого спутником сигнала и измерения, имеющегося на спутнике, датчика местной вертикали.

Проблемами при реализации первого режима являются отсутствие достоверной модели поведения радиосигнала при отклонениях спутника от орбитальной ориентации и отсутствие алгоритма получения из радиоизмерений информации об угловом положении- спутника. Помимо этого, ввиду сильной зашумленности сигнала для его обработки требуется значительное время (до 20 мин.), и для сохранения КА орбитальной ориентации необходимо построить такой алгоритм управления, который позволит значительное время поддерживать ориентацию без использования какой-либо информации об угловых скоростях КА и его угловых отклонениях. При создании первого режима управления КА в диссертации была разработана модель поведения радиосигнала, в зависимости от углового положения спутника, что позволило создать алгоритм получения из радиоизмерений информации об угловых рассогласованиях КА от орбитальной ориентации. А для поддержания ориентации в отсутствие радиоизмерений предлагается использовать гироскопически стабилизируемые движения спутника-гиростата. Их исследование проводится в главе 2.

Реализации второго режима препятствуют главным образом высокий уровень шумов как исходного сигнала, что требует значительного времени для его обработки, так и значительные шумы в информации об угловых отклонениях, поступающей на борт. Редкая периодичность сигнала не позволяет осуществлять демпфирование угловых колебаний КА за счет использования в контуре управления средней скорости между двумя последовательными измерениями. Это потребовало введения в контур управления наблюдателя, оценивающего угловые скорости КА, а также внутренние возмущающие моменты (Глава 3). 3. Научная новизна.

Данная работа освещает один из способов управления летательным аппаратом при неполном составе измерений и в условиях параметрической неопределенности. Новизна диссертационной работы сводится к следующему:

• Для выделения из измерений мощности ретранслируемого радиосигнала информации об угловых ошибках отклонения объекта управления от орбитальной ориентации построена модель радиоизмерений.

• В рамках разработанной модели определено оптимальное расположение наземных станций измеряющих параметры сигнала и их необходимое количество.

• Найдено линейное приближение данной модели, позволяющее получить простой алгоритм получения из измерений мощности радиосигнала ошибок ориентации КА.

• Получена зависимость коэффициентов модели от широты и долготы месторасположения на поверхности Земли измеряющей станции.

• Найдено аналитическое решение уравнений, описывающих динамическое поведение твердого тела, снабженного системой маховиков (спутника-гиростата), которые обеспечивают гироскопическую стабилизацию несущего тела.

• Получены оптимальные значения коэффициентов обратной связи, позволяющие поддерживать орбитальную ориентацию спутника-гиростата при ее коррекции от редких периодических измерений угловых рассогласований, формируемых на Земле по падению мощности ретранслируемого радиосигнала (период измерений от 3 до 20 мин.).

• Построен наблюдатель, который представляет собой настраиваемую бортовую модель объекта управления. Наблюдатель идентифицирует момент трения маховиков и оценивает угловую скорость КА.

• Разработан, программно реализован и сдан в эксплуатацию алгоритм поддержания орбитальной ориентации без использования измерений угловой скорости в контуре управления. В качестве первичной информации предложенный алгоритм использует измерения угловой скорости вращения маховиков, углов отклонения КА от местной вертикали с помощью бортового датчика, измеряющего направление на центр Земли, и редкопериодические измерения в канале рысканья, сформированные по изменению поляризации ретранслируемого сигнала.

4. Основные положения, выносимые на защиту.

1. Получены аналитические выражения для всех необходимых коэффициентов модели радиоизмерений, позволяющие связать поведение радиосигнала в данной точке на поверхности Земли с углами отклонении КА от орбитальной ориентации. Получено линейное приближение для этих коэффициентов.

2. Получено аналитическое решение дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами, описывающих движение спутникагиростата, в случае, когда система управления стремится поддерживать кинетический момент маховиков постоянным в инерциальном пространстве. Проведен анализ этого решения и найдены условия, при которых данное решение ограничено. На основе данного решения построены алгоритмы поддержания орбитальной ориентации, обеспечивающие гироскопическую стабилизацию КА.

3. Разработан и внедрен в бортовое программное обеспечение алгоритм, позволяющий системе управления оценивать и учитывать моменты трения в подшипниках маховиков.

4. Построен алгоритм, который позволяет поддерживать орбитальную ориентацию, используя в контуре управления измерения скоростей вращения роторов маховиков, углов отклонения от местной вертикали, а также редких периодических измерений угла поворота вокруг местной вертикали, полученного по изменению поляризации ретранслируемого радиосигнала.

5. Научная и практическая ценность.

Полученные в первой главе диссертации теоретические результаты могут послужить основой для создания и внедрения алгоритма управления угловым движением КА на случай отказа датчиков угловых скоростей и углового положения. Предлагаемый алгоритм использует редкопериодические измерения мощности ретранслируемого радиосигнала.

Теоретические исследования второй части работы по поведению твердого тела, снабженного системой маховиков с ненулевым суммарным кинетическим моментом, обеспечивающие гироскопическую стабилизацию несущего тела, послужили основой для создания и сдачи в эксплуатацию двух режимов:

• Режим гироскопической стабилизации в канале рысканья, в котором в контур системы управления поступают лишь данные о скорости вращения маховиков и измерения от датчика, определяющего углы отклонений от местной вертикали. В этом режиме система управления способна сохранять орбитальную ориентацию до нескольких суток.

• Режим «прогноза», в котором в контур управления поступают лишь измерения скоростей вращения маховиков, и система управления стремится некоторое время (несколько часов) сохранять орбитальную ориентацию, зафиксировав суммарный кинетический момент корпуса КА и маховиков неподвижным в инерциальном пространстве.

Результаты третьей части работы стали основой для создания и сдачи в эксплуатацию резервного режима управления угловым движение КА. В этом режиме в контур системы управления поступают измерения скоростей вращения роторов трех маховиков и углы отклонения от местной вертикали, измеренные датчиком положения центра Земли. Кроме того, алгоритм использует информацию об отклонении по рысканью (вокруг местной вертикали), сформированную на Земле по данным измерений поляризации ретранслируемого радиосигнала. Работая в этом режиме, система управления способна поддерживать с необходимой точностью орбитальную ориентацию в течение длительного времени, производить коррекцию орбиты и разгрузку накопленного кинетического момента маховиков. 6. Методы исследований

Разработка модели, связывающей поведение радиосигнала в точке расположения станции с углами отклонения спутника от орбитальной ориентации, проводилась методами аналитической и дифференциальной геометрии, векторной алгебры и сферической тригонометрии [10].

В исследовании во второй главе использовалась теория обыкновенных дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами. Обеспечение асимптотической устойчивости замыкаемой системы проводилось с использованием критерия Раусса-Гурвица, а также с помощью метода модального управления корнями характеристического многочлена системы. В третьей главе применялись методы теории адаптивного управления, теории идентификации и оценивания параметров вектора состояния объекта управления.

Для отработки алгоритмов стабилизации КА с неполным составом измерений (полное отсутствие измерений угловой скорости) использовались методы математического моделирования. Моделирование проводились в среде программирования Borland С++ Builder 6.0 на наземном стенде отработки «АРМ Ямал-200», разработанным сотрудниками РКК «Энергия». Бортовые алгоритмы были реализованы на языке С, а имитация окружающей среды (интегрирование динамических и кинематических уравнений, расчет возмущающих моментов, модели датчиковой аппаратуры и исполнительных органов, модель радиоизмерений и т.д.) и графический интерфейс реализованы на языке С++. Исследование устойчивости, нахождение численных значений коэффициентов обратной связи замыкаемой системы, весовых коэффициентов фильтров, построение графиков поведения углов рассогласования в ряде задач осуществлялось с помощью сред Mathcad и Matlab с использованием библиотек символьных преобразований Maple. Обработка телеметрической информации полученной в процессе натурных испытаний осуществлялась специализированной программой-обработчиком, созданной сотрудниками РКК «Энергия».

7. Апробация.

Результаты, представленные в работе, методы и алгоритмы докладывались, обсуждались и получили одобрение специалистов на следующих конференциях:

1. 5-я международная конференция «Авиация и космонавтика - 2006» (23-26 октября 2006 года, Москва) [38];

2. XLIX научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (25-26 ноября 2006 г., Москва -Долгопрудный) [39];

3. XXXI Академические чтения по космонавтике «Актуальные проблемы Российской космонавтики» (30 января - 1 февраля 2007 года, Москва) [40];

4. IX конференция молодых учёных «Навигация и управление движением» (13-15 марта 2007 года, Санкт-Петербург) [41], [45];

5. L научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (24-25 ноября 2007 г., Москва -Долгопрудный) [43];

6. XXXII Академические чтения по космонавтике «Актуальные проблемы Российской космонавтики» (30 января — 1 февраля 2008 года, Москва) [44];

7. Семинар по Механике космического полета им. В.А. Егорова на Механико-математическом факультете МГУ под руководством Белецкого А.Ю. (20 февраля 2008, Москва);

8. X конференция молодых учёных «Навигация и управление движением» (11-14 марта 2008 года, Санкт-Петербург) [47];

9. Семинар по Механике космического полета им. В.А. Егорова на Механико-математическом факультете МГУ, под руководством Белецкого А.Ю. (14 мая 2008, Москва);

10.Научные семинары отдела 033 РКК «Энергии» и кафедры управления движением МФТИ (ГУ) (Москва, 2005-2008 г.г.).

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 [42], [46], [48] в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. 8. Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, приложения и списка использованных источников. Полный объем диссертации 115 страниц, включая 54 рисунка. Список использованных источников насчитывает 48 наименований.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Сумароков, Антон Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертации предложена математическая модель поведения мощности сигнала, принимаемого наземными станциями при угловом движении спутника, и найден алгоритм получения по измерениям мощности сигнала информации об ошибках ориентации спутника. Получены аналитические выражения для всех необходимых коэффициентов модели радиоизмерений, и, кроме того, получено линейное приближение для этих коэффициентов и их зависимость от широты и долготы расположения измерительной станции. Проведено сравнение теоретических результатов, полученных с помощью разработанной модели с результатами экспериментов

2. Во второй главе диссертации получено аналитическое решение дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами, описывающих движение спутника-гиростата, в случае, когда система управления стремится поддерживать кинетический момент маховиков постоянным в инерциальном пространстве. Был проведен анализ этого решения и найдены условия, при которых данное решение ограничено. На основе данного решения построены алгоритмы поддержания орбитальной ориентации, обеспечивающие гироскопическую стабилизацию КА. Результаты численного моделирования движения спутника и натурных испытаний работы предложенного алгоритма управления подтвердили правильность выбранной концепции управления. На основании гиростабилизируемых движений спутника-гиростата был предложен алгоритм управления угловым движением КА с использованием в контуре управления измерений углов отклонения КА от орбитальной ориентации, сформированных по падению мощности ретранслируемого спутником радиосигнала. Было показано, что в случае редких поступлений этих измерений на борт КА (раз в 20 минут), можно осуществить угловую стабилизацию КА в течение длительного времени. Результаты численного моделирования подтвердили состоятельность предложенного алгоритма.

3. Третья глава диссертация была посвящена использованию измерений от датчика местной вертикали в контуре управления. Было показано, что на точность стабилизации КА в значительной степени влияет неправильная оценка момента трения в подшипниках маховиков. Поэтому для уменьшения динамической ошибки ориентации в контур управления был введен блок прогнозирования и оценки вектора состояния, представляющий собой бортовую модель объекта управления. В этом блоке проводиться оценка угловой скорости и момента трения в подшипниках маховиков. Далее были найдены области значений весовых коэффициентов, обеспечивающие сходимость оцениваемых параметров к их истинным значениям и найдены значения весовых коэффициентов, обеспечивающие оптимальную сходимость.

4. На основании проведенных исследований построен алгоритм, который позволяет поддерживать орбитальную ориентацию, используя в контуре управления измерения скоростей вращения роторов маховиков, углов отклонения от местной вертикали, а также редких периодических измерений угла поворота вокруг местной вертикали, полученного по изменению поляризации ретранслируемого радиосигнала. Было проведено математическое моделирование работы данного алгоритма и его летно-конструкторские испытания. Результаты испытаний подтверждают правильность выбранной концепции управления. На данный момент этот алгоритм управления сдан в эксплуатацию.

Помимо этого, в приложении, исследования были посвящены исследованиям возможности применения для стабилизации в канале рысканья результатов, полученных во второй главе. Было показано, что при определенном направлении и величине кинетического момента маховиков, в канале рысканья (вокруг местной вертикали) КА можно стабилизировать гироскопически. Анализ гироскопически стабилизируемых движений КА показал, что на динамическую ошибку ориентации в канале рысканья в большой степени влияют внешние возмущающие моменты, действующие на

КА. Показано, что наибольший вклад в эту динамическую ошибку стабилизации вносит момент сил солнечного давления. В связи с этим, первоначально предложенный алгоритм управления был видоизменен с целью учета момента сил солнечного давления, действующего на КА. Было проведено численное моделирование углового движения КА, показавшее работоспособность разработанного алгоритма гиростабилизации.

Необходимо отметить, что подавляющая часть теоретических исследований, проделанных в диссертации, нашли практическое воплощение в составе бортового программного обеспечения системы управления реальным спутником «Ямал-200». Анализ телеметрической информации полученной в ходе летно-конструкторских испытаний некоторых алгоритмов управления, предложенных в диссертации, показал полное соответствие теоретических результатов реальным данным.

В качестве продолжения исследования проблем управления КА, поднятых в диссертации, прежде всего, для уточнения разработанной модели радиоизмерений необходимо проведение новых экспериментов по исследованию зависимости мощности ретранслируемого радиосигнала от углов отклонения спутника от заданной ориентации. Помимо этого необходимо интегрировать алгоритм, использующий для управления КА измерения его угловых рассогласований от орбитальной ориентации, сформированные по изменению мощности ретранслируемого радиосигнала, в состав бортового программного обеспечения КА. Далее необходимо провести натурные испытания работы предложенного алгоритма.

Намного проще ситуация обстоит с алгоритмом гиростабилзации в канале рысканья с использованием измерений датчика местной вертикали в контуре управления. Он уже входит в состав бортового программного обеспечения и необходимо лишь провести его летно-конструкторские испытания. Однако для того чтобы учесть воздействие момента сил солнечного давления необходимо создание его бортовой модели, что входит в планы по созданию системы управления спутником «Ямал-300».

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Сумароков, Антон Владимирович, 2008 год

1. Раушенбах Б. В., Токарь Е. Н. Управление ориентацией космических аппаратов -М.: Наука, 1974. 600 с.

2. Климов Д.М. Механика невозмущаемых гироскопических систем // Изв. АН СССР. МТТ. 1983. № 4. С. 57-65.

3. Климов Д.М. Инерциальная навигация на море.-М.: Наука, 1984. 116 с.

4. Пуричамиашвили Г.Ш. К теории одного класса невозмущаемых гироскопических систем // Изв. АН СССР. МТТ. 1989. № 4. С. 17-24.

5. Бранец В. И., Шмыглевский И. 77. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем.-М.: Наука, 1992. 280 с.

6. Белецкий В.В. Движение искусственного спутника относительно центра масс.-М.: Наука, 1965. 416 с.

7. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления.-М.: Мир, 1977.-650 с.

8. Зайцев А.Г., Алабин JJ.A., Козлов А.А, Куликов А.К, Рудаков А.В. Рулев Ю.С., Суконкин С.И. Измерение мощности сигналов Земных Станций при поворотах КА «Ямал-200» №1: Экспресс-отчет ОАО «Газком», Исх. № ПК-04/101/1040 от 26.02.2006. М.: 2006. 132 с.

9. Блинов В.А. Система контроля ориентации «Ямал-200» КА1 относительно осей OY, OZ PIIYZ: Научно-технический отчет РКК «Энергия»: П38657-543. М.: 2006.-58 с.

10. Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. -М.: Физматлит, 2001. -320 с.

11. Тер-Крикоров A.M., Шабунин М.И. Курс математического анализа. -М.: ' Физматлит, 2001. 716 с.

12. Воронов А. А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. — М:. «Наука», 1979.-335 с.16 .Бранец В.Н. и др. Бортовой комплекс управления спутника связи «Ямал» // Ракетно-космическая техника, серия XII, Выпуск 1. Королев. 2002.

13. П.Эйюсофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния. -М.: «Мир», 1975. 331 с.

14. Брайсон. А., Хо. Ю-LLIu. Прикладная теория оптимального управления. Оптимизация, оценка и управление. -М.: «Мир», 1972. 544 с.

15. Якубович В.А., Старжинский В.М. Линейные дифференциальные уравнения с периодическими коэффициентами. -М.: «Наука», 1972. 720 с.

16. Whitakker Н.Р. et al. Design of a Model Reference Adaptive Control System for Aircraft, Report R-164, Instrumentation Lab., MIT, Cambridge (Mass.), 1958.

17. Kalman R.E. Lectures on Controllability and Observability. ~ Lectures delivered at Centra Internazionale Matematico Estivo (C.I.M.E.), Italy, Bologna, 1968.

18. Севастьянов H.H. Спутники связи «Ямал». // Аэрокосмический курьер, 2000, №1.

19. Севастьянов Н.Н. Система спутниковой связи «Ямал»: состояние и перспективы развития. // Аэрокосмический курьер, 2002, №3.

20. Henry D'Angelo. Linear Time Varying Systems: Analysis and Synthesis. Allyn And Bacon, Boston, 1970. - 288 c.1..Kyo Б. Теория и проектирование цифровых систем управления -М.: «Машиностроение», 1986. 448 с.

21. Беллман Р. Теория устойчивости решений дифференциальных уравнений. -М:. «Едиториал УРСС», 2003. 216 с.

22. Камке Э. Справочник По Обыкновенным Дифференциальным Уравнениям.- М.: «Наука», 1966. 576 с.31 .Bryson А.Е. and Но Y.C. Lecture Notes, Optimization of Dynamic Systems. -Harvard University Summer Course, July, 1963.

23. Ho Y.C. Lecture Notes, Advanced Control Methods. Harvard University, 1962.

24. Kalman R.E. A New Approach To Linear Filtering And Prediction Problem. J. Basic Eng., 1960. PP. 35 - 453A.Kalman R.E., Bucy R.S. New Results In Linear Filtering And Prediction Theory. -J. Basic Eng., Series D, V. 83, 1961.

25. Фелъдбаум А.А. Основы теории оптимальных автоматических систем. 2-е изд. -М.: «Наука», 1966. 520 с.

26. Мирошниченко Л.А., Раевский В.А., Маркелов Г.М. Система ориентации и стабилизации спутника телевизионного вещания «Экран». // Техническая кибернетика, 1977, №4

27. Банит Ю.Р., Ковтун B.C. RU, Патент №. 2 191 721 С1, 27.10.2002, Способ управления ориентацией КА снабженного бортовым радиотехническим комплексом.

28. Сумароков А.В. Определение трехосной ориентации спутника-ретранслятора с помощью измерений мощности ретранслируемых сигналов. // Авиация и космонавтика 2006: Труды 5-й международной конференции. /Московский авиационный институт - М. 2006. - С. 271.

29. Сумароков А.В. Исследование динамического поведения спутника-гиростата при поддержании орбитальной трехосной ориентации без использования измерений угловой скорости. // Гироскопия и навигация 2007. № 2, С. 114.

30. Сумароков А.В., Тимаков С.Н. Адаптивная система управления ориентацией спутника связи без измерений угловых скоростей. // Гироскопия и навигация 2008. № 2, С. 83-84.

31. Сумароков А.В., Тимаков С.Н. Об одной адаптивной системе управления угловым движением спутника связи // Известия РАН. Теория и системы управления. 2008. №5, С. 131-141.