Системы предварительного успокоения

Системы предварительного успокоения [c.220]

После раскрутки или отстыковки от ракеты-носителя уже раскрученного КА, а также после включения корректирующей двигательной установки аппарат может иметь большие начальные угловые скорости. Для того чтобы облегчить начальный период, работы системы ориентации ( захват ориентира), на КА должна быть предусмотрена система предварительного успокоения. [c.220]

Конечная цель работы системы предварительного успокоения заключается в том, чтобы начальные скорости КА уменьшить до требуемого минимума. Это означает, что такие системы не нуждаются в датчиках углового положения и в высокоточных измерителях угловых скоростей движения КА относительна экваториальных осей. [c.220]

Рассмотрим работу системы предварительного успокоения с нелинейными исполнительными органами и с нелинейными датчиками угловой скорости. Релейные статические характеристики этих устройств представлены на рис. 5.11. Так же как и в линейных системах ориентации, при реализации данных систем возможно радиальное или прямое распределение управляющих воздействий между каналами рыскания и крена. Структурная схема нелинейной системы предварительного успокоения с радиальным управлением представлена на рис. 5.12, а с прямым — на рис. 5.13. [c.220]

Очевидно, что работа системы предварительного успокоения будет более эффективна, если наряду с гашением начальных угловых скоростей на нее возложены функции демпфирования нутационных колебаний. При наличии на КА демпфирующего устройства уравнения движения его главной оси могут быть представлены в виде [c.225]

Вначале предположим, что возмущающие моменты равны нулю, а М ==Мф=М, т. е. система предварительного успокоения КА симметрична по управляющим воздействиям. С учетом закона управления (5.108) исходная система нелинейных уравнений может быть представлена в виде [c.229]

Предварительное успокоение КА по нелинейному закону управления (5.108) и отсутствие демпфирования также будет проходить при непрерывном расходе энергии, свойственном скользящему режиму. Очевидно, что при наличии на борту КА демпфирующего устройства скользящий режим системы предварительного успокоения может быть исключен. [c.234]

Характер траекторий изображающей точки для всех девяти зон представлен на рис. 5.22. Сравнивая фазовый портрет, данный на этом рисунке, с фазовым портретом рис. 5.21, убеждаемся в том, что диссипативные моменты приводят к тому, что фазовые траектории из окружностей превращаются в спирали. В итоге система предварительного успокоения демпфирует нутационные колебания и гасит начальные угловые скорости КА до уровня угловых скоростей Шх и Шу> определяющих собой прецессию главной оси в инерциальном пространстве, обусловленную внешними моментами и [c.235]

Рассмотренные выше нелинейные системы предварительного успокоения не в состоянии обеспечить необходимой точности ориентации. Действительно, даже при очень малых значениях [c.238]

При запуске пассивных вращающихся спутников возможно появление конического прецессионного движения, что может привести к непостоянным флуктуациям сигналов, передаваемых со спутника, или нарушить стабильное сканирование фотокамер, установленных на нем. Поэтому при отсутствии системы предварительного успокоения с помощью пассивных демпферов необходимо обеспечить постоянное вращение спутника относительно заданной оси без колебаний или хотя бы предотвратить возрастание начальных отклонений. [c.246]

СИСТЕМЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСПОКОЕНИЯ [c.144]

Рассмотрим работу системы предварительного успокоения КА, стабилизированного вращением с нелинейными статическими характеристиками исполнительных органов (рис. 6.6, а, б) и датчиков угловой скорости (рис. 6.6, в, г). Так же как и в системах ори- [c.145]

Рис. 6.6. Статические характеристики Рис. 6.7. Структурная схема нелинейной исполнительных органов (а, б) датчи- системы предварительного успокоения ков угловой скорости (в, г)

Кроме ориентации и стабилизации, система управления угловым движением КА вьшолняет также функции успокоения. Последние заключаются в том, чтобы за короткое время погасить большие угловые скорости, возникающие, например, в момент отделения КА от ракеты-носителя и достигающие нескольких градусов в секунду [45J. Для гашения больших начальных угловых скоростей и ориентации КА в пространстве заданным образом используются специальные системы предварительного успокоения, которые рассматриваются в гл. 3. [c.5]

Вторая трудность возникает из-за неоднозначности положения устойчивого равновесия спутника. Если спутник после демпфирования собственных колебаний должен занять заданное устойчивое равновесное положение, а углы и угловые скорости спутника в начальный момент после отделения от последней ступени ракеты-носителя слишком велики г то их необходимо уменьшить с помощью системы предварительного успокоения до величин, исключающих переход спутника из одного устойчивого положения равновесия в другое. Иное решение задачи заключается в том, чтобы успокоить спутник в любом равновесном положении и уже после успокоения перевести его с помощью программного разворота в заданное равновесное положение. [c.297]

Полная система уравнений движения системы предварительного успокоения с управляемыми МИО может быть теперь записана с использованием выражений (4.1), (4.3), (1.1), [c.108]

В последнее время для управления ориентацией и скоростью вращения спутников на околоземных орбитах все более широкое применение получают активные магнитные системы, использующие магнитное поле Земли. Можно выделить следующие особенности этих систем. Основными функциями активных магнитных систем является стабилизация или коррекция углового положения спутника и его скорости собственного вращения. Вместе с этим они способны выполнять и второстепенные функции уменьшение начальной чрезмерно большой скорости закрутки предварительное успокоение переориентацию спутника из одного заданного положения в другое сканирование небесной сферы компенсацию магнитных возмущающих моментов стабилизацию по силовым линиям магнитного поля Земли демпфирование либраций и т. д. [c.124]

Упругие колебания КА могут также оказать весьма существенное влияние на его динамику. Их необходимо учитывать при проектировании систем предварительного успокоения и систем ориентации. На затухание упругих колебаний главным образом влияет внутреннее трение в элементах конструкции КА. Однако может оказаться, что для обеспечения необходимого запаса устойчивости или достижения требуемого быстродействия естественного демпфирования недостаточно. В этих случаях, как, например, в системах управления ракет-носителей, могут быть использованы пассивные или активные способы и средства борьбы с вредным влиянием упругих колебаний. [c.245]

Системам, использующим внешние силовые факторы, а именно гравитационные поля, аэродинамическое давление, силы солнечной радиации, характерна лишь функция стабилизации КА в одном базовом положении по местной вертикали у гравитационных систем в направлении вектора скорости полета у аэродинамических систем и, наконец, в направлении на Солнце у систем с солнечными парусами . Эти системы хотя и обладают принципиальной возможностью выполнения иных функций (предварительного успокоения, пространственных разворотов и т. д.), тем не менее никогда для этого не используются ввиду явной нецелесообразности из-за чрезмерного их усложнения. [c.9]

Особенно эффективно применение магнитных средств управления в комбинированных системах управления, т. е. в случаях сочетания в одной системе управления магнитных и немагнитных средств, когда на магнитные системы или устройства возлагается лишь выполнение предпочтительных для нее функций. Например, в магнитно-маховиковых системах магнитная подсистема легко обеспечивает предварительное успокоение КА и разгрузку кинетического момента, в то время как маховики могут осуществлять такую неудобную для магнитных систем функцию, как стабилизация КА в орбитальной или иной произвольной системе координат. В магнитно-гравитационных средствах управления создание ориентирующего момента гравитационных устройств с успехом дополняется демпфирующим действием магнитных подсистем или устройств. [c.10]

СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСПОКОЕНИЯ И РАЗГРУЗКИ КИНЕТИЧЕСКОГО МОМЕНТА 5. 1. Общая характеристика [c.96]

Системы и устройства предварительного успокоения, а также системы разгрузки маховиков или гиростабилизаторов выполняют по существу одну и ту же функцию управление кинетическим моментом КА. Средства предварительного успокоения устраняют начальный кинетический момент, приобретенный КА в результате отделения от ракеты-носителя, системы разгрузки снимают кинетический момент, накопленный в основном режиме управления КА за счет действия внешних возмущающих моментов, и стабилизируют его величину и направление. [c.96]

Другая особенность систем разгрузки — необходимость учета контура системы стабилизации, имеющей свои исполнительные органы. Понятно, что такая необходимость отпадает, если система разгрузки работает не в основном режиме, а в режиме предварительного успокоения. [c.97]

Выше уже отмечалась тесная связь контура разгрузки кинетического момента и общего контура стабилизации КА. Эта связь иллюстрируется блок-схемой полной системы управления КА с маховиками, которая изображена на рис. 5.3. Контур системы стабилизации КА в качестве датчиков содержит датчики углового положения и датчики угловых скоростей (ДУСы) блок формирования сигнала управления маховиками и сами маховики. Контур системы разгрузки включает в качестве датчиков магнитометр, ДУСы и тахогенераторы ТГ маховиков блок формирования сигнала управления МИО и собственно МИО. Пунктиром на блок-схеме отмечены возможные связи влияние полей МИО на магнитометр и цепь информации датчиков углового положения, которая может использоваться при формировании сигнала управления МИО с целью создания управляющего момента, способствующего уменьшению ошибок углового положения КА и, таким образом, ослабляющего влияние процесса разгрузки на процесс стабилизации (подобным образом строилась система управления на ОАО). Информацию об общем кинетическом моменте системы дает нам суммирование в определенном масштабе сигналов ДУСов и ТГ. Однако эта процедура не всегда необходима. Так, в режиме предварительного успокоения весь кинетический момент несет корпус КА, а в режиме стабилизации кинетический момент от действия [c.102]

Системы разгрузки кинетического момента, как правило, используются (или могут использоваться) в двух разных режимах работы режиме предварительного успокоения и режиме собственно разгрузки или управления кинетическим моментом КА. В первом режиме системы (устройства) функционирую самостоятельно, во втором — вместе с контуром стабилизации КА, исполнительными органами которого служат маховики или гиростабилизаторы. Очевидно, каждому режиму присущи свои особенности и свои законы управления. [c.107]

В этой системе уравнения (5. 17) выражают полную угловую скорость КА как сумму скорости переносного углового движения орбитальной системы координат (вектор v направлен по оси Оуо, см. рис. 2, 3) и угловой скорости КА о> относительно этой системы координат. Поскольку угловая скорость КА о) в начале режима предварительного успокоения обычно во много раз больше V, то, не внося значительных погрешностей в расчет, можно в приведенной системе уравнения (5. 17) опустить, полагая (о со. Очевидно также, что на месте уравнений (5. 12) записываются конкретные законы управления исследуемой системы. [c.109]

Если предварительное успокоение осуществляется с помощью МИУ (вязкого или сухого трения), то в принципе система уравнений для корпуса должна быть дополнена системой уравнений для магнита МИУ. Динамические уравнения магнита имеют такую же структуру, что и уравнения (5. 10). Но поскольку момент инерции магнита на много порядков меньше моментов инерции корпуса КА, а действующие на магнит моменты относительно большие (по физической природе это — те же моменты, которые действуют на корпус КА, но с обратным знаком), то переходные процессы в движении магнита заканчиваются очень быстро, а уравнения движения вырождаются в простейшее соотношение между моментом взаимодействия магнита с МПЗ [c.109]

Таким образом, задача предварительного успокоения с помощью МИУ на вязком трении полностью описывается системой уравнений (5. 1С), (5.23), (5. 14) — (5. 18), (5.22). [c.111]

Во-первых, в них обязательно нужно учитывать возмущающие моменты в отличие от уравнений для режима предварительного успокоения. (В противном случае система разгрузки вообще не требуется, так как кинетический момент не будет накапливаться.) [c.114]

После отстыковки от ракеты-носителя любой космический аппарат нуждается в системе предварительного успокоения, так как при срабатывании пиропатронов стыковочных болтов он приобре- [c.144]

Комбинированные системы, представляющие собой сочетание газо-ре ктивной системы предварительного успокоения (СПУ) с пассивной аэродинамической системой ориентации, применялись на различных спутниках серии Космос [15]. Здесь газореактиная система использовалась в качестве системы предварительного успокоения, а пассивная — для дальнейшей длительной ориентации и стабилизации искусственного спутника. [c.7]

Для уменьшения больших начальных возмущений, полученных спутником в момент отделения от ракеты-носителя, используют пассивные и активные системы предварительного успокоения (СПУ). В качестве пассивных СПУ используются механические устройства йо-йо или магнитные системы. В качестве активных можно использовать системы с магни-топриводом или газореактивные системы. Возможны и другие принципы построения СПУ. [c.24]

Газореактивные системы используются на пассивно стабилизированных КА, так как пассивные системы ориентации и стабилизации имеют малые управляющие моменты и при больших возмещениях не могут предотвратить вращения КА. Для быстрого уменьшения больших начальных возмущений по угловой скорости и угловому отклонению, появившихся в момент отделения аппарата, и для придания ему заданной ориентации применяется активная система предварительного успокоения, управляющие моменты которой создаются газовыми реактивными соплами. [c.60]

Объясняется это прежде всего тем, что с их помощью сравнительно легко выполняются все функции управления, как и в газореактивных системах предварительное успокоение КА или, другими словами, гашение начальных угловых скоростей объекта, приобретенных им в результате отделения от ракеты-носителя разгрузка маховичных систем ориентации и регулирование их кинетического момента пространственные развороты,, т. е. перевод объекта из одного ориентированного положения в другое стабилизация, т. е. поддержание заданного углового положения и т. д. [c.6]

В июне 1963 г. в США был запущен искусственный спутник 1963 22А , на котором впервые была успешно применена пассивная система гравита-ционно-магнитной стабилизации [21]. В момент отделения от ржеты-носи-теля угловая скорость спутника приблизительно равнялась 21 рад/с. Сначала было проведено предварительное успокоение спутника с помощью механической системы йо-йо , которая уменьшила скорость его вращения до 0,107 рад/с. Дальнейшее Демпфирование угловой скорости спутника происходило за счет магнитных гистерезисных стержней. В течение 59 ч магнитные демпфирующие стержни, расположенные перпендикулярно оси симметрии спутника, погасили скорость до пренебрежимо малой величины. Спустя 69 ч после запуска скорость вращения спутника составляла по данным измерений менее одного оборота за 120 мин [63]. [c.49]

Неравномерное вращение вектора напряженности геомагнитного поля в орбитальной системе координат, передаваясь через магнитный демпфер, вызывает возмущения в движении спутника. Эти возмущения могут вызвать незатухающие колебания спутника вблизи устойчивого положения, но могут привести также к полной потере ориентации и возникновению режима недемпфируемого вращения. В работе [52] исследуется возможность существования таких режимов при плоском движении спутника с магнитным демпфером на круговой орбите. Показано, что магнитный демпфер работоспособен как в режиме стабилизации, так и в режиме предварительного успокоения. Получены аналитические выражения цд оценки продолжительности переходного процесса и точности ориентации. [c.54]

В течение всего акт> шного времени существования КА на него действуют возмущающие, управляющие гравигационные и гироскопические моменты от вращающегося маховика. Во время предварительного успокоения и в период коррекции орбиты работает активная система ориентации, которая создает необходимый управляющий момент. [c.147]

Однако следует отметить, что эти функции могут выполняться только наиболее универсальными системами — системами с газореактивными соплами или микрореактивными двигателями. Что касается остальных систем, то их возможности ограничены. Так, к примеру, системы, в которых в качестве исполнительных органов используются двигатели-маховики или гиростабилизаторы, не могут управлять величиной общего кинетического момента механической системы корпус КА- -маховики или корпус КА + гиростабилизаторы , поскольку не способны создавать приложенные извне к КА моменты поэтому их не применяют для предварительного успокоения КА. [c.9]

Таким образом, системы разгрузки способны в принципе обеспечить и предварительное успокоение КА, однако не всякая система или устройство предварительного успокоения могут использоваться для разгрузки кинетического момента маховиков или гиростабилизаторов. В самом деле, предварительное успокоение может быть легко осуществлено с помощью простейших демпфирующих устройств магнитогистерезисных стержней или МИУ (сферических или иных демпферов вязкого или сухого трения). Они не требуют для работы никакой информации, т. е. датчиков, и представляют собой чаще всего пассивные устройства. В случае же управления инетическим моментом маховиков или гиростабилизаторов требуется информация и соответствующие датчики кинетического момента этих управляющих орга- [c.96]

Если теперь матрица [/ ] задает переход от системы ОхвУв в к связанной системе Oxyz в отличие от матрицы [fij], определяющей переход от орбитальной системы ОхоУо о к связанной, то полная система уравнений движения в режиме предварительного успокоения с МИУ на сухом трении запишется так [c.112]

Режим предварительного успокоения. Задача системы управления в этом случае состоит в, насколько это возможно, быстром снятии начального кинетического момента КА. Поэтому в первую очередь нас будет интересовать скорость процесса предварительного успокоения или его продолжительность. Как уже отмечалось ранее, наилучщее качество управления кинетическим моментом следует ожидать при использовании линейной зависимости магнитного момента Li от сигнала управления бг и линейной характеристики Рк Кг). Хотя это в равной степени касается и рассматриваемого режима, однако реализовать подобное управление в данном режиме не всегда возможно, поскольку величина магнитного момента в системе ограничена и, следовательно, линейность функции Ьг = Ьг б1) имеет место только на начальном участке, где бг меньше некоторой предельной величины бо. В режиме же предварительного успокоения, когда составляющие кинетического момента Д г — величины большие, сигнал управления бг большую часть времени превышает бо и МИО работают в насыщении . Другими словами, здесь практически линейная зависимость Ьг = Ьг 6г) не реализуется, а имеет место по существу релейная зависимость. Поэтому нужно ожидать, что процесс предварительного успокоения будет определяться только предельной величиной 1о системы и будет слабо зависеть от коэффициента усиления системы ку, а также от наличия в знаменателе закона управления члена В . [c.117]

Высказанные здесь соображения хорошо подтверждаются расчетами на ЭЦВМ. На рис. 5. 10, 5. 11 показано изменение полного кинетического момента КА в процессе предварительного успокоения. Задача описывалась системой уравнений (5.10) — (5. 18) применительно к круговой орбите высотой /г = 400 км и наклонением г = 65°. Скоростью вращения орбитальной системы координат по сравнению со скоростями вращения КА нрене-брегалось, т. е. было принято и = (1). Моменты инерции КА по осям составляли / =2950 кг-м , /у=7 = 12800 кг-м , а начальные условия по кинетическому моменту принимались следующими (Кх)о= Ку)< = (Кг)о=98 кг-м -с Ч На рис. 5.10 показано изменение К в функции от числа витков п при различных значениях предельного магнитного момента Ьо для законов с линейными функциями , = (6,) и Рк Кг) (сплошные кривые) и законов с релейной функцией Рк Кг) (см. рис. 5.1,а) (пунктирные кривые) с величиной порогового кинетического момента К °=9,8 кг-м -с-Ч Характер изменения К в процессе предварительного успокоения близок к экспоненциальному за- [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...