СИСТЕМА УГЛОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЕКТОРА ОСТАТОЧНОГО БОРТОВОГО УСКОРЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

© Г.А.Емельянов, А.Е.Борисов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2012 г.

Для реализации ряда технологических экспериментов на борту космического аппарата (КА) требуется угловая стабилизация вектора остаточного бортового ускорения в рабочей области технологической установки. В качестве системы угловой стабилизации рассматривается автоматическая поворотная платформа, представляющая собой двухстепенной карданов подвес, оси вращения рамок которого пересекаются под прямым углом. Технологическая установка (полезная нагрузка) располагается на внутренней рамке подвеса.

Задача синтеза алгоритма управления значительно усложняется, если точка полезной нагрузки (ПН), в которой осуществляется угловая стабилизация вектора ускорения, вынесена относительно точки пересечения осей вращения карданова подвеса. В этом случае алгоритм управления должен учитывать не только бортовые ускорения, действующие на ПН через места крепления подвеса к борту, но также и ускорение, вызванное собственным угловым движением платформы.

В докладе представлен формализованный критерий оценки качества функционирования поворотной платформы при стабилизации ускорения в точке ПН, вынесенной из центра пересечения осей подвеса. Отличие данного критерия от критериев функционирования классических следящих угловых систем заключается в том, что минимизируемой величиной является не угол рассогласования между выделенной осью ПН и отслеживаемым вектором, а перпендикулярная составляющая вектора ускорения к оси ПН в заданной точке на этой оси. Минимизируемая перпендикулярная составляющая вектора ускорения включает в себя как вектор бортового ускорения, так и параметры собственного управляемого углового движения ПН.

На основе разработанного критерия качества, используя принцип максимума Понтрягина, дан синтез алгоритма функционирования системы управления поворотной платформы.

Показано, что решением задачи являются колебательные движения ПН относительно вектора бортового ускорения. Приведены числовые тестовые примеры.