Движение МКА относительно центра масс, Уравнения движения относительно центра масс МКА, Стабилизация углового положения при коррекции - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Уравнения движения относительно центра масс МКА
При рассмотрении движения относительно ЦМ КА используют уравнения Эйлера:
JXWX + (JZ-JY)wYWZ = MXy + MXв
JYWY + (JX-JZ)wXWZ = MYy + MYв
JZWZ + (JY-JX)wYWX = MZy + MZв
Где Jx, Jy, Jz - главные моменты инерции,
MY - управляющий момент,
MВ - возмущающий момент.
Так как угловые скорости КА малы, следовательно, можно пренебречь произведением угловых скоростей, значит, уравнения Эйлера имеют вид:
JXWX = MXy + MXв
JYWY = MYy + MYв
JZWZ = MZy + MZв
Главные моменты инерции:
JX = 532 кггм2, JY = 563 кггм2, JZ = 697 кггм2.
Центробежные моменты инерции принимаются равными 0.
Возмущающий момент MВ возникает из-за того, что двигатель коррекции расположен не в центре масс КА, и реактивная тяга, линия действия которой находится на удалении (плече) l от центра масс КА, создает паразитный крутящий момент MВ.
MВ = Pгl,
Где P = 25 H - тяга корректирующего двигателя,
L = 4 мм - плечо.
Таким образом, MВ = 25г0,0004 = 0,1 Нм.
Стабилизация углового положения при коррекции
Основное требование, предъявляемое в этом режиме:
- точность поддержания направления импульса коррекции - не хуже 1 угл. мин.
Целью данной главы является исследование динамики системы при стабилизации углового положения при коррекции.
Функциональная схема МКА состоит из следующих эелементов:
1) МКА - малый космический аппарат.
МКА описывается как абсолютно твердое тело.
2) ДУС - датчик угловой скорости.
В качестве ДУС используется командный гироскопический прибор. Он описывается колебательным звеном с параметрами T = 1/30 c-1 и e = 0,7, а также нелинейным звеном с насыщением 2°/сек.
3) АЦП - аналогово-цифровой преобразователь.
Преобразует аналоговый сигнал с ДУС в цифровой сигнал.
4) ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь.
Преобразует цифровой сигнал с ЦВМ в аналоговый.
5) ШИМ - широтно-импульсный модулятор.
Предназначен для формирования скважности импульсов управления двигателем стабилизации, пропорциональной управляющему напряжению. В этом случае мы имеем среднее значение управляющего момента, пропорциональное управляющему сигналу.
Так как динамика ЦАП, АЦП, ШИМ как электронных аналоговых приборов оказывает на систему незначительное влияние по сравнению с динамикой механических (ДУС, двигатели) динамические звенья, описывающие эти элементы, можно заменить соответствующими коэффициентами усиления. В первом приближении значения коэффициентов не принципиально.
6) Двигатель стабилизации.
Двигатель описывается нелинейностью с насыщением 0,127 Нм и звеном запаздывания с ТД = 0,05 сек.
Тяга двигателя 0,1 Н
7) ЦВМ.
В ЦВМ формируется управление по углу и угловой скорости. Закон управления имеет вид:
E = K(K1J +K2J), К = 1, К1 = 550, К2 = 430.
Эти коэффициенты подбирались на модели, исходя из требований точности поддержания направления корректирующего импульса, а также длительности переходного процесса.
Система была промоделирована по каналу х. Для других каналов схемы моделирования будут аналогичными.
Для разомкнутой системы были построены ЛАЧХ и ФЧХ. Эти графики представлены на рис.43.
Результаты моделирования замкнутой системы представлены на рис.44-46.
Таким образом, в результате моделирования получено, что процесс стабилизации углового положения происходит примерно за 15 сек., статическая точность поддержания углового положения - 0,62 угл. мин., что полностью удовлетворяет требованиям технического задания.
Похожие статьи
-
Масса топлива, необходимого для проведения коррекции траектории рассчитывается по формуле Циолковского: M = m0(1 - e-DVк/W) M0 = 597 кг - начальная масса...
-
Исходные данные Номинальная орбита, необходимая для выполнения задач МКА, имеет следующие параметры: - круговая, e = 0. - солнечно-синхронная, скорость...
-
Выведение на рабочую орбиту - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Выведение МКА на орбиту с наклонением i = 97,6° и высотой Н = 574 км осуществляется ракетой-носителем "Рокот" с разгонным блоком "Бриз". При выведении...
-
В данной работе проводится исследование движения центра масс МКА под действием различных возмущающих ускорений (от нецентральности гравитационного поля...
-
Коррекция приведения - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
После окончания процесса выведения МКА, проводятся внешне-траекторные измерения (ВТИ). Эти измерения обеспечивают, по баллистическим расчетам, знание...
-
Для повышения производительности труда при работе за компьютером необходимо создать на рабочем месте наиболее благоприятные условия с точки зрения...
-
Анализ вредных факторов - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Нормальная и безопасная работа инженера-программиста за экраном дисплея во многом зависит от того, в какой мере условия его работы соответствуют...
-
Коррекция траектории МКА - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Существующие ограничения на точки старта РН и зоны падения отработавших ступеней РН, а также ошибки выведения не позволяют сразу же после пуска...
-
1) Возмущающееся ускорение, вызванное нецентральностью гравитационного поля Земли. Рассмотрим потенциал поля притяжения Земли. При точном расчете...
-
Уравнения движения МКА Рассмотрим невозмущенное движение материальных точек М и m в некоторой инерциальной системе координат. Движение совершается под...
-
Введение В результате развития производственных сил общества возникла проблема взаимодействия человека и машины. Охрана труда и эргономика позволяют с...
-
Занулением называется преднамеренное соединение нетоковедущих частей с нулевым защитным проводником (НЗП). Оно применяется в трехфазных сетях с...
-
Пожарная безопасность - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
В помещениях ВЦ существуют все три основные фактора, необходимые для возникновения пожара. Горючими материалами на ВЦ являются: строительные материалы...
-
Необходимо расположить экран дисплея немного выше уровня глаз. Это создаст разгрузку тех групп окологлазных мышц, которые наиболее напряжены при обычном...
-
Полученная система уравнений движения ЦМ КА интегрируется методом Рунге-Кутта 5-го порядка с переменным шагом. Начальные условия x0, y0, z0, VX0, VY0,...
-
Основными поражающими факторами, при работе с компьютером, являются вредные излучения видеотерминального устройства. Видеотерминальное устройство должно...
-
Характеристика орбиты - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Для решения задач наблюдения Земли из космоса с хорошим разрешением при жестких ограничениях на массу КА и минимизации затрат на выведение целесообразно...
-
Организация и планирование выполнения темы Сроки выполнения и затраты на исследования в большой мере зависят от организационных условий выполнения...
-
Расчет вредных излучений - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Время работы на персональном компьютере по санитарным нормам не должно превышать 4 часа. Большинство используемых в России мониторов не соответствуют...
-
Смета затрат на выполнение работ составляется по калькуляционным статьям. В общем случае статьи, учитывающие расходы, следующие: 1. Материалы (суммарные...
-
Определение затрат труда - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Первым шагом при определении себестоимости программного комплекса является расчет трудоемкости создания и внедрения. Расчет производится по методике,...
-
Управление МКА осуществляется с наземных пунктов управления на территории России. Их количество и место расположения выбирается таким образом, чтобы на...
-
" Наука совершенствуется опытом " Фрэнсис Бэкон (1561 - 1626) Все существующие космические летательные аппараты передвигаются за счет инерции,...
-
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Для моделирования движения КА на гало-орбите был разработан сценарий в пакете GMAT. Он позволяет моделировать движение КА по ограниченной орбите с...
-
Эффективная коррекция орбиты КА в окрестности точки либрации подразумевает изменение скорости КА с целью компенсации влияния возрастающей компоненты (4)....
-
В работе была разработана методика расчета гало-орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Для расчета начальной скорости КА и величин...
-
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Метод оскулирующих элементов - Возмущенное движение космического аппарата
Метод оскулирующих элементов сводится к тому, что исследование возмущенной траектории КА может быть сведено к анализу совокупности невозмущенных...
-
Расчет направления устойчивости производился для 244 плоских орбит Ляпунова, имеющих следующие начальные координаты: - X = X0 км, -1200000?...
-
Алгоритм подбора начальной скорости и величины корректирующего импульса Описанные алгоритмы были реализованы в программе GMAT (General Mission Analysis...
-
Описание стратегии удержания КА - Космический аппарат
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
Направление неустойчивости является направлением, исполнение импульса в котором наиболее эффективно. На основе методики, изложенной в разделе 4, был...
-
Лунная поверхность места посадки моделируется как плоскость и импортируется в формат STL как дискретизованная поверхность. Модель космического аппарата...
-
Для моделирования движения КА на гало-орбите был разработан сценарий в пакете GMAT. Он позволяет моделировать движение КА по ограниченной орбите с...
-
Нецентральность гравитационного поля Земли - Возмущенное движение космического аппарата
Возмущенный движение гравитационный орбита При решении ограниченной задачи двух тел Земля представляется шаром со сферическим распределением плотности. В...
-
Как было сказано выше, в реальности существуют технические ограничения на точность определения положения КА, скорости КА, а также величину и направление...
-
Как было сказано выше, в реальности существуют технические ограничения на точность определения положения КА, скорости КА, а также величину и направление...
Движение МКА относительно центра масс, Уравнения движения относительно центра масс МКА, Стабилизация углового положения при коррекции - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)