Устройство для управления движением космического аппарата вокруг центра масс

 

Изобретение относится к устройствам управления движением космического аппарата вокруг центра масс. Цель: уменьшение энергопотребления в установившемся режиме после гашения скорости исуменьшения числа включений исполнительного органа. Устройство содержит релейный гироскопический датчик 1 угловой скорости, включающий датчик 3 угла и датчик момента , блок 6 управления исполнительным органом и исполнительный орган 7, генератор 8 колебаний, устройство 5 сравнения длительностью полупериода или частотой генератора колебаний. Для обеспечения режима поиска опорного ориентира или режима ориентации введены блок 9 смещения и датчик ориентации, которые с помощью ключей KI и К2 подключаются через сумматор к входу датчика 4 момента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4872512/22 (22) 31.07.90 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (?2) Г. Е. Ануприенко (56) Алексеев К. Б., Бабенин Г. Г. Управление космическими летательными аппаратами.—

М.: Машиностроение, 1974, главы Ш! и Vill.

Раушенбах Б. В.. Токарь Е. Н. Управление ориентацией космических аппаратов.—

М.: Наука, 1974, с. 32 — 33, 79 - 80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ВОКРУГ ЦЕНТРА МАСС (57) Изобретение относится к устройствам управления движением космического аппа5LJ 1819834 А1 рата вокруг центра масс. Цель: уменьшение энергопотребления в установившемся режиме после гашения скорости и,уменьшения числа включений исполнительного органа. Устройство содержит релейный гироскопический датчик 1 угловой скорости, включающий датчик 3 угла и датчик момента, блок 6 управления исполнительным органом и исполнительный орган 7, генератор

8 колебаний, устройство 5 сравнения длительностью полупериода или частотой генеpampa колебаний. Для обеспечения режима поиска опорного ориентира или режима ориентации введены блок 9 смещения и датчик 10,ориентации. которые с помощью ключей К1 и К2 подключаются через сумматор к входу датчика 4 момента. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1819834

Изобретение относится к устройствам управления движением космического аппарата (КА) вокруг центра масс и может быть использовано для выполнения режимов успокоения, поиска опорных ориентиров и ориентации.

Цель изобретения — уменьшение энергопотребления в установившемся режиме . после гашения скорости и уменьшения числа включений исполнительного органа.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее релейный гироскопический датчик угловой скорости, блок управления исполнительным органом и исполнительный орган, дополнительно вводится генератор колебаний, датчик.момента и анализатор колебаний, Кроме того, дополнительно, с целью обеспечения режима поиска опорного ориентира с заданной скоростью вводится блок формирования сигнала смещения, своим выходом связанный с входом датчика момента и возможностью суммирования выходного сигнала. блока формирования с выходным сигналом генератора колебаний.

Кроме того, дополнительно, с целью обеспечения режима ориентации КА по сумме сигналов углового отклонения и угловой скорости вводится датчик ориентации: на опорный ориентир, выход которого подключен к входу датчика момента.

На.чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит релейный гироскопический датчик угловой скорости 1, состоящий из гироскопа 2, датчика 3 угла и датчика 4 момента. Датчик 1 угловой скорости подкЛючен последовательно через устройство 5 сравнения длительности или частоты сигналов релейного гироскопического датчика угловой скорости cдлительностью полупериода или частотой колебаний

5 и блок 6 управления и исполнительному органу 7, К датчику 4 через сумматор подключен генератор 8 колебаний и через переключатели К> или Kz соответственно блок 9 формирования сигнала смещения или датчик 10 ориентации на опорный ориентир.

Работа устройства заключается в следующем; при разомкнутых переключателях К1 и К отключены блоки 9 формирования сиг.нала смещения и датчик 10 ориентации.

Для данного случая уравнение движения подвижной рамки гироскопа 2 имеет вид

Ф ° с

I a+h a +Мт+з!цоа +M(a )

=Но асов a+CUz, (1) где — момент инерции подвижной рамки вместе с установленными на ней элементами конструкции;

h — коэффициент вязкого трения;

5 M> — модуль величины момента сухого трения; а — угол поворота подвижной рамки вокруг выходной оси; ах- проекция абсолютной угловой

10 скорости на ось чувствительности х;

Н вЂ” модуль кинетического момента гироскопа;

М(а ) - возмущающие моменты, зависящиеотугла поворота а

С вЂ” крутизна датчика 4 момента:

Uz — выходной сигнал генератора 8, например, синусоидальный или периодический с прямоугольйыми импульсами отрицательной и положительной полярно20 сти и др.

Из уравнения (1) следует, что при выполнении условия

Н сова подвижная рамка гироскопа 2 будет прижата к упору гироскопическим моментом Mz = Н а xcosa! идатчикуЗугла

30 будет выдавать постоянный сигнал, полярность которого равна з!Оп вх. Устройство

5сравнения будет, в свою очередь выдавать релейный постоянный сигнал, по которому включится исполнительный орган 7 и на35 чнется торможение (гашение скорости со x)

КА. Наступит момент времени, когда будут выполняться следующие условия:

С!02!

Н,соз а

40 !Ю! >

cos а!

)!M+M а С!Ж .

M сов а Н.cos а

45 при этом, если наступит в связи с умень. шением иЪ! условие:

С!Ог!

Н cosa - Н cosa (3) . " то подвижная рамка начнет отрываться от упора под действием сигналов генератора 8, сигнал датчика 3 угла станет перемен55 - ным. Изменение выходного сигнала датчика

3 в течение одндго периода выходного сигнала генератора 8 означает, что ! оЪ < Н, т . е. что угловая скороСlUz!

Нcosа сть стала меньше порога, запавжмого оыра1819834

20

Ug0= K p

CK С I Uzl

I соответствующие релейному управлению по сумме сигналов углового отклонения и углои 40 вой скорости. у Формула изобретения

1, Устройство для управления движением космического аппарата вокруг центра масс,. содержащее релейный гироскопичв45 ский датчик угловой скорости, блок управления исполнительным органом и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления в установившемся режиме после гашения скорости и уменьшения числа включений исполнительного органа, в него введены генератор колебаний и устройство сравнения длительности или частоты сигналов релейного гироскопического датчика уг55 ловой скорости с длительностью полупериода или частоты генератора колебаний, релейный гироскопический датчик угловой скорости снабжен датчиком момента, установленным на оси рамки релейного (4) Нв,сова

0с= С У

Clu2l

"(" Н соэ(У

C I U2 l смм — eз

Н cosa ) (5) СЗЩ жением . Устройство 5 сравнения

Н cosa

l при изменении в течение одного периода сигнала генератора 8 выходного сигнала датчика 3 угла не выдает сигнала в блок 6 управления, исполнительный орган 7 выключается до тех пор; пока под действием возмущающих моментов, действующих на

КА, угловая скорость I в)(I не возрастет и вновь не наступит условие (2). Пороговое

СИ2! внвнениескорости I ои(Н мокко

Н cosa изменять за счет изменения амплитуды Uz выходных сигналов генератора 8. Таким образом, предлагаемое устройство с релейным датчиком угловой скорости позволяет организовать режим гашения угловой скорости КА аналогично известным устройствам с линейным датчиком угловой скорости и пороговым устройством, когда при уменьшении угловой скорости ниже установленного значения исполнительный орган выключается и энергопотребление прекращается, при этом также прекращаются двухстороннее включение исполнительного органа, а следовательно, уменьшается количество его срабатываний.

Одним из режимов работы системы управления движением КА вокруг его центра масс является режим поиска опорного ориентира, он отличается от режима гашения угловой скорости тем, что скорость вращения аппарата вокруг требуемой оси должна быть не нулевой, а заданной. Для обеспечения такого режима предлагается на вход датчика 4 момента подавать сигнал смещения О,. Для этого необходимо замкнуть ключ К1 и подсоединить выход блока 9 выходу датчика 4, например, через сумма тор совместно с выходом генератора 8 ил на вторую(на чертеже не показано) обмотк датчика 4. Для обеспечения заданной вели чины в з скорости вращения КА необходи мо подать в датчик 4 сигнал смещения

В этом случае пороговое отключение исполнительного органа будет происходить при следующих скоростях: т. е. смещено относительно нуля на

Щ .

Третьим важным режимом управления движением КА вокруг центра масс является

5 его ориентирование на опорный ориентир.

Для выполнения релейного управления ориентацией КА в пространстве размыкает ключ К1 и замыкают ключ К2, через который выходной сигнал дат .ика опорного ориен10 тира будет поступать на вход ДМ 4.

В этом случае ИО 7 будет отключаться при выполнении следующих условий:

+ < I U2 I

H сов а вв Чктсов а >

0ко + со = — -т) — — — в (6) где Ug< — выходной сигнал датчика ориентации. Если используется линейный датчик ориентации, т. е.

25 где К вЂ” крутизна датчика 10 ориентации; р — угол отклонения, то из (6) получаЗ0 ем линии переключения следующего вида:

СК С I U21 ш = — — (о — — (7)

Н cos а H соз а

1819834

Составитель Т.Туманова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор M.Êåøåëÿ

Редактор

Заказ 2003 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 датчика угловой скорости, причем выход генератора колебаний соединен сдатчиком моменнта, йервый и второй входы устройства сравнения соединены с датчиком угла релейного гироскопического датчика угловой скоро- 5 сти и генератором колебаний соответственно, а выход устройства сравнения соединен с блоком управления исполнительным органом.

° 2. Устройство по и. 1, отл и ча ющееся тем, что, с целью обеспечения режима поиска 1Î опорного ориентира с заданной скоростью, введен блок формирования сигнала смеще ния, своим выходом соединенный с входом датчика момента с возможностью суммирования выходного сигнала блока формирования с 15 выходным сигналом генератора колебаний.

3.Устройство попп.1и2.отличающее; с я тем, что, с целью обеспечения режима ориентации по сумме сигналов углового отклонения и угловой скорости, в него введен датчик ориентации на опорный ориентир, выход которого подключен к датчику момента с возможностью суммирования выходного сигнала датчика ориентации с выходными сигналами генератора колебаний и блока формирования сигнала смещения.

4. Устройство по пп. 1 — 3, о т л и ч à ющ е е с я тем, что в него введен ключ, через который устройство сравнения длительности или частоты сигналов релейного гироскопического датчика угловой скорости с длительностью полупериода или частотой генератора колебаний подключено к блоку управления исполнительным органом, второй вход ключа связан с релейным гироскопическим датчиком угловой скорости.