ЗАДАЧИ ПОЛУНАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СТЕНДА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ МАКЕТОВ МИКРОСПУТНИКОВ

© А.И.Шестопёров, Д.С.Иванов, М.Ю.Овчинников, С.С.Ткачев, М.О.Шачков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2018 г.

Для проведения полунатурных испытаний системы управления движением космических аппаратов используются наземные стенды, позволяющие имитировать в усеченном виде его орбитальное и угловое движение. В ИПМ им. М.В. Келдыша РАН совместно с ОАО Спутникс создан стенд, представляющий собой аэродинамический стол, по которому на воздушной подушке движутся управляемые макеты спутников с тремя степенями свободы: одной вращательной и двумя поступательными. Макеты микроспутников оснащены вентиляторными двигателями, имитирующими двигатели малой тяги. На верхней крышке каждого макета закреплена специальная контрастная метка. Над столом установлена веб-камера, с помощью обработки снимков которой на стационарном компьютере определяется положение и ориентация макетов на столе, а также их линейная и угловая скорость. Эти измерения отсылаются по Wi-Fi на бортовой компьютер макетов, и по ним рассчитываются управляющие команды на актюаторы. Также на макетах установлены датчики для автономной навигации и определения углового движения.

С помощью стенда можно протестировать адаптированные для макетов алгоритмы управления как одиночным аппаратом, так и группой микроспутников. В частности, на стенде исследуются алгоритмы реконфигурации группы аппаратов, стыковки с некооперируемым объектом для имитации захвата космического мусора, алгоритмы управления спутниками с массивными нежесткими элементами конструкции.

Для упрощения проведения работ на стенде разработано программное обеспечение (ПО), реализующее методы взаимодействия пользователя со стендом. Перед началом проведения экспериментов с помощью ПО проводится автоматическая процедура калибровки возмущений, оказывающих влияние на поступательное и угловое движение, и калибровки двигателей макетов. ПО реализует базовые алгоритмы, позволяющие продемонстрировать возможности стенда. Для исследования конкретного алгоритма или для реализации сценария эксперимента также предоставлена возможность реализовать пользовательские функции как на стороне бортового компьютера макета, так и на стационарном компьютере. В докладе будет описана архитектура разрабатываемого комплекса ПО и приведены предполагаемые типовые сценарии использования стенда.

Исследование поддержано Министерством образования и науки Российской Федерации (соглашение № 14.607.21.0144 , уникальный идентификатор ПНИЭР – RFMEFI60716X0144).