СТЕНД ДЛЯ ОТРАБОТКИ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИЕЙ МАЛЫХ АППАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ ИМИТАТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

© Д.С.Иванов, С.С.Ткачёв, М.Ю.Овчинников
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2009 г.

В мире постоянно растёт интерес к созданию малых спутников. Сейчас малые спутники способны выполнять задачи, которые до недавнего времени были по силам лишь большим и, как правило, дорогостоящим космическим аппаратам. В то же время разработка таких аппаратов имеет ряд специфических особенностей из-за их малых размеров и ограниченности энергетических и информационных ресурсов. В частности, в настоящее время разрабатываются новые двигатели малой тяги, предназначенные для управления ориентацией малых спутников. Для апробации алгоритмов управления с использованием таких двигателей в Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН был создан лабораторный стенд.

В состав лабораторного стенда входит макет, который представляет собой тело, подвешенное на струне, свободно вращающееся вокруг вертикальной оси. Макет является полностью автономным аппаратом. Он оснащён бортовым компьютером, системой энергопитания, системой определения ориентации, состоящей из датчика угловой скорости и солнечного датчика, и системой управления ориентацией. Система управления ориентацией состоит из имитаторов импульсных двигателей, представляющих собой пару пропеллеров, вращающих макет вокруг вертикальной оси.

Математические модели движения макета под управлением пропеллеров и движения спутников под управлением импульсных двигателей, естественно, отличаются, но принципы управления схожи. Поэтому стенд используется для отладки и верификации алгоритмов управления, которые могут быть использованы для реальных спутников. В частности исследуются алгоритм поворота аппарата на заданный угол, алгоритм движения по заданной фазовой траектории, алгоритм отслеживания определённого направления. Протестированные алгоритмы для одномерного случая могут быть распространены на случай трёхмерного управления ориентацией.