Пассивная стабилизация системы

ПАССИВНАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ [c.148]

Принципы стабилизации КЛА с помощью гироскопов в случае пассивной стабилизации и при превращении КЛА в астатический гироскоп путем принудительного его вращения вокруг одной из главных осей инерции во многом подобны принципам действия гироскопических стабилизаторов бортовых устройств. В случае применения активной гироскопической стабилизации, как, например, при стабилизации и управлении антеннами, а также в системах непосредственного управления КЛА с помощью гироскопов последний Сам становится инерционным силовым приводом. [c.5]

В пассивных магнитных системах стабилизации демпфирование угловых колебаний спутника осуществляется главным образом за счет использования гистерезисного перемагничивания в стержнях из специальных магнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью. Их действие основано на том, что колебания спутника уменьшаются в результате потерь энергии на гистерезис. Потери энергии пропорциональны площади, расположенной внутри замкнутой гистерезисной кривой намагничивания В = f H) (рис. 2.5). Так как гистерезисная характеристика неоднозначна, то трудно записать аналитическое выражение для точной временной зависимости демпфированных колебаний. Наличие гистерезисного демпфирования в сочетании с демпфированием, обусловленным вихревыми токами, было подтверждено испытаниями на ряде искусственных спутниках Земли [64]. [c.33]

В общем виде схема пассивной стабилизации вращением приведена на рис. 2.7. При длительном времени работы величина и направление вектора кинетического момента, а следовательно, скорость вращений и ориентации оси собственного вращения КА значительно изменяются под действием различных возмущающих факторов. Для поддержания постоянной по величине скорости собственного вращения и изменения ориентации оси вращения используются системы управления с активными устройствами, которые треб)оот затрат энергии или рабочего тела. Следовательно, в целом систему стабилизации КА вращением следует отнести к комбинированным системам. [c.36]

При идеальной ориентации вращающегося КА на Солнце момент сил светового давления по оси 0Z является постоянной величиной. Под действием этого момента угловая скорость КА будет монотонно изменяться, что нежелательно для некоторых КА. Для пассивной стабилизации угловой скорости КА СО2 может быть применена система, использующая центробежные силы для управления радиационным пропеллером [75], или система, использующая ошибку слежения оси вращения КА за направлением на Солнце при движении КА по солнечной орбите [87]. Рассмотрим динамику этих систем. [c.140]

Рассматриваемая комбинированная система пассивной стабилизации, если не учитывать изгибные колебания штанги, имеет относительно центра масс три степени свободы. Кроме того, маховик имеет дополнительную [c.148]

Пассивную стабилизацию можно определить как стабилизацию, для осуществления которой не требуется отдельного источника энергии. Это определение часто распространяется на системы стабилизации, в принципе не требующие дополнительного источника энергии, например на системы, которые используют энергию только на возмещение потерь вследствие трения или преодоления зоны нечувствительности маховиков, вращающихся с постоянной скоростью. В этом смысле некоторые системы, использующие гироскопы или маховики с постоянной скоростью вращения, также можно считать пассивными системами стабилизации. [c.179]

Почти любые природные явления, приводящие при движении объекта к возникновению моментов, можно использовать при разработке системы стабилизации. Наибольшее применение нашли системы с гравитационным стабилизирующим моментом помимо этого, для пассивной стабилизации космических аппаратов используются моменты, возникающие вследствие взаимодействия с магнитным полем, с атмосферой, а также возникающие в результате давления солнечного излучения. [c.180]

Так как моменты аэродинамических сил стабилизируют ось х геометрической симметрии спутника по направлению набегающего потока и на невысоких орбитах (до 400 км) могут на один-два порядка превосходить значения моментов гравитационных сил, то в этих случаях целесообразно использовать моменты аэродинамических сил для пассивной стабилизации спутника. Наиболее естественным и целесообразным путем создания системы пассивной стабилизации представляется путь сочетания гравитационной и аэродинамической стабилизации, поскольку, как показывает проведенный анализ, возможно создать такую конструкцию спутника, в которой эти два эффекта дополняют и усиливают друг друга (см. [60, 65], а также 10 главы 2 настоящей книги). [c.133]

Контроль качества является элементом трудового процесса, и каждый рабочий обязан проверить качество изготовленных им изделий. Эта проверка в силу своей специфики выделилась в самостоятельную функцию, выполняемую, как правило, после обработки изделия. Поэтому, чем продолжительнее технологический цикл, чем больше операций проходит изделие до момента контроля его качества, тем труднее достигается стабилизация уровня выходного качества продукции, а принимаемые меры (т. е. регулирующие воздействия) оказываются малоэффективными. Причиной этого является не только запаздывание информации о качестве продукции, поступающей в управляющую часть системы, но и недостаточная достоверность этих данных. Последнее обстоятельство является следствием того, что при пассивной форме контроля к моменту самой контрольной операции накапливается такое количество информации о параметрах изделия и причинах, вызвавших отступления от требований чертежей, что обработка всего объема данных о качестве становится весьма затруднительной, а вероятность обнаружения самого дефекта значительно снижается. [c.79]

Пассивная система стабилизации вращением [c.204]

Пассивная система стабилизации КА путем его предварительной закрутки является наиболее экономичной, поскольку в режиме выбега не требуется никаких затрат энергии. Она более проста и надежна в аппаратурном отношении, так как не нуждается в измерительных устройствах и исполнительных органах. Однако в практическом отношении пассивные системы стабилизации враш,ения могут быть использованы только при грубой ориентации одной из осей КА, находящегося на орбите, например в режиме консервации. [c.204]

Выполненный краткий анализ позволяет сделать вывод о том,, что пассивная система стабилизации вращением является нейтрально устойчивой. Любое возмущение вызывает нутационные колебания КА, а постоянно действующие возмущающие моменты приводят к систематическим уходам его главной оси относительна инерциального пространства. [c.209]

Пассивная система стабилизации вращением придает КА необходимые свойства устойчивости, но с течением времени era главная ось теряет первоначально заданную ориентацию. Для устранения этого недостатка систему ориентации необходима [c.209]

Датчики угловой скорости (ДУС) необходимы для введения в закон управления системы ориентации или стабилизации КА производных от регулируемых параметров. Вполне возможно, что эти производные могут быть получены с помощью пассивных дифференцирующих контуров, основу которых составляют цепочки R , Однако пассивные контуры дифференцируют сигналы с большими погрешностями при медленно меняющихся входных величинах. [c.258]

Пассивные системы угловой стабилизации [c.24]

Если резонатор лазера настроен на центр линии, то в излучении СОа-лазера наблюдается, модуляция сигнала на удвоенной частоте синусоиды (рис. 3.6). Если излучение уходит от центральной частоты V , то в модуляции излучения СОг-лазера наблюдаются сигналы с частотой синусоиды f и с фазами 0i и Gg. Фазочувствительный узкополосный детектор вырабатывает в зависимости от знака фазы корректирующий сигнал постоянного тока на ПП, который смещает рабочую точку синусоиды в центр-ЛИНИИ. Другим методом АС для СОа-лазеров является метод поглощающей ячейки. Однако при разработке лазерных систем на базе ГЛОН в последнее время АС осуществляется по отношению не к характеристикам СОз-лазера, а по отношению к характеристикам всей системы. При этом широко используются электронные схемы и мик-роЭВМ. Примером такой системы является система f// -излучения (рис. 3.7), которая была разработана в институте им. Макса Планка для астрономических исследований [116]. В ней не применяются традиционные методы АС. Пассивную стабилизацию имеют СОа-лазер и резонатор ГЛОН. Эта стабилизация обеспечивает изменение длины элементов конструкции под действием тепловых флюктуаций не более, чем на 2 мкм/К. Часть выходного излучения контролируется с помощью пироэлектрического детектора, подключенного ко входу микроЭВМ, которая путем регулирования частоты СОа-лазера поддерживает стабильные параметры излучения ГЛОН. После четырех часов работы лазера, генерирующего на НСООН-линии с частотой 693 ГГц, колебания амплитуды выходного сигнала не превышали 0,5 %, а дрейф частоты — 200 кГц/ч. [c.135]

Пассивная магнитная стабилизация представляет особый интерес для исследовательских спутников, предназначенных для изучения явлений, связанных с геомагнитным полем. Пассивная магнитная система была установлена на спутнике Ацур [29 [c.41]

ДВУХГИРОСКОПНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ГРАВИТАЦИОННО-ГИРОСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПАССИВНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СПУТНИКА В ОРБИТАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ [c.90]

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]

Систему солнечной стабилизации можно значительно упростить, если использовать динамические и кинематические свойства вращающегося КА (см. разд. 5.4 и 5.5). Эту систему следует уже рассматривт как комбинацию двух пассивных систем системы солнечной стабилизации и системы, стабилизированной вращением. Комбинированная система обладает достоинствами обеих систем и лишена основного недостатка стабилизации вращением - ухода оси вращения КА от заданного направления. [c.48]

Система с демпфирующей пружиной и массой-наконечником. Впервые полностью пассивные гравитационные системы стабилизации были установлены на искусственных спутниках Земли Траак , 1961—Омикрон-1 [28] и 1963—22А [27] ). Демпфирование осуществлялось с по- [c.196]

Стабилизация вращением является, несомненно, наиболее часто применяемым методом пассивной стабилизации спутников. Например, на спутниках серий Пионер и Эксплорер использовались системы пассивной стабилизации вращением. Метод обеспечивает стабилизацию движения относительно двух осей инерциальной системы координат, является весьма простым и надежным, а при большой угловой скорости вращения может успешно противодействовать влиянию возмущений. В некоторых случаях вращение спутника можно использовать для улучшения условий работы полезной нагрузки. Например, вращение спутника Тайрос использовалось для обзора поверхности Земли при фотосъемках ее поверхности. Кроме того, центростремительное ускорение, которое испытывают периферийные части вращающегося космического аппарата, создает искусственную силу тяжести, необходимую для пилотируемых космических кораблей прежде всего, а также полезную с точки зрения конвективного охлаждения, регулирования уровня жидкостей на спутнике и обеспечения выполнения других, менее известных технических требований. [c.217]

При взаимодействии гауссова пучка с пассивной оптической системой, обладаюпхей резонансными свойствами, возникает задача их согласования ). Такой оптической системой может быть пассивный интерферометр, используемый для частотного анализа излучения лазера или как дискриминатор в системе стабилизации частоты. В этом случае отсутствие согласования внешнего пучка с интерферометром приводит к большим энергетическим потерям, а также к возбуждению в последнем паразитных типов колебаний, что супхественно искажает режим [c.103]

Ориентированный спуск КА обеспечивают активной нли пассивной стабилизацией объекта. Активная стабилизация, как обычно, предполагает наличие специальных органов — двигателей, рулевых поверхностей и т. п., — которые принудительно могут разворачивать объект в нужном иаправлеиии. Пассивной стабилизации достигают путем выбора запаса статической устойчивости, т. е. определенным расположением центра масс относительно центра давления. Это, в частности, было реализовано иа первых спускаемых аппаратах типа Восток . Отсутствие специальной системы стабилизации существенно повысило надежность спуска первого пилотируемого корабля. [c.381]

Простейшими системами стабилизации угловой скорости являются пассивные системы. Фактически создание пассивной системы стабилизащ1Н сводится к изменению параметров механической части машины введением некоторых дополнительных ипер-ционных, упругих или диссипативных элементов. В пассивных системах формирование управляющих силовых воздействий не связано с использованием дополнительных источников энергии, а точка наблюдения совпадает с точкой управления. По этим причинам введение пассивных систем стабилизации не может приводить к неустойчивости системы. [c.108]

Активные системы стабилизации скорости, в отличие от пассивных систем, используются для уменьшения динамических ошибок, вызываемых сравпительпо медленными низкочастотными возмущениями. Пассивные системы (маховик, динамический гаситель) реагируют на ускорение в точке наблюдения поэтому они нечувствительны к статической ошибке угловой скорости, т. е. к постоянному по величине отклопению от номинального значения. Активные системы с тахометрической обратной связью снижают величину статической ошибки. Так, например, для машины с жесткими звеньями получаем из формулы (6.27) [c.117]

Безьшерционность пассивных систем стабилизации 112 Бесселя функция первого рода 152 Боголюбова Н. Н. уравнений стандартная форма 94 Быстродействие системы 74, 106 [c.345]

При исследовании пассивной системы стабилизации будем считать, что система стабилизации угловой скорости собственного вращения обеспечивает постоянство его кинетического момента Н. Воспользуемся линеаризованной системой дифференциальных уравнений движения (1.28), которая справедлива в полусвязанной системе координат при условии а)(>=0 и fx=0. Вводя обозначения [c.204]

Рассмотрим поведение пассивной системы стабилизации вращением при импульсном, постоянном и гармоническом возмущающем воздействии. При воздействии на КА импульсного возмущения, которое физически ближе всего соответствует соударению аппарата с микрометеоритом, составляющие импульсных мо [c.205]

Возможны также чисто пассивные способы создания управляющих моментов гравитационный, аэродинамический и светодинамический. Реализация этих способов сводится к конструктивному выполнению корпуса космического аппарата таким образом, чтобы с >1аксимальной пользой проявились гравитационный,, аэродинамический и светодинамический эффекты. Преимуществом этих способов является то, что при их использовании не расходуется рабочее тело. Однако системы угловой стабилизации, основанные на пассивных способах, обладают малой точностью. [c.13]

Для вывода систем угловой стабилизации с двигателями-маховиками из режима насыщения и возврата в рабочее состояние используем активные и полупассивные системы угловой стабилизации. Для этой же цели принципиально можно применять пассивные системы, однако малые стабилизируюпдие моменты ограничивают их применение. [c.62]

Рассмотрим некоторые вопросы, связанные с устойчивостью механической системы спутник — трехстепенной гироскоп — штанга в режиме а(ктивной стабилизации. Устойчивость этой системь в режиме гравитационной стабилизации (пассивный полет) очевидна, так как гироскоп при этом выключен (Я = 0) и жестко или упруго заарретиро ван. [c.115]

Для стабилизации и регулирования угловой скорости собственного вращения космических аппаратов может быть использован моментный магнитопровод. Известны различные конструктивные схемы устройств для регулирования угловой скорости космических аппаратов, стабилизированных вращением, использующие магнитное поле Земли. Очевидно, что для создания механического управляющего момента на КА необходимо иметь либо постоянные магниты, либо электрические обмотки. В первом случае это пассивные системы, во втором — полупассивные. [c.160]

При пассивной гироскопической стабилизации гироскопы одновременно служат и чувствительными элементами, определяющими отклонение КЛА от заданного направления в пространстве. При активной гироскопической стабилизации ориентация КЛА осуществляется с помощью приборов системы ориентации (гироор-битант, ИКВ, ДУС и др.), устанавливаемых на его борту, а для целей стабилизации и управления движением КЛА используется гиропривод. Особое место занимает активная стабилизация и управление КЛА с помощью маховиков, которую, нельзя называть гироскопической стабилизацией, так как здесь гироскопические моменты, развиваемые маховиками, не только не являются стабилизирующими, но в процессе управления КЛА становятся возмущающими моментами, подавление которых производится с помощью тех же маховиков. [c.5]

Дифференциальные уравнения (1.25) движения соответствуют случаю, когда спутник принудительно вращается вокруг оси вместе с орбитальной системой координат с угловой скоростью Qop6. При этом, например, оптическая ось какого-либо устройства (фотоаппарата, телевизионной головки, кинокамеры и др.) в плоскости OiiS удерживается на направлении истинной вертикали (ось 0Q. Отклонения спутника по тангажу фт О определяются, например, с помощью инфракрасной вертикали (ИКВ) и могут быть устранены активным способом стабилизации, например, путем включения газовых сопел. Если моменты внешних сил, действующих вокруг оси Oz, малы, то такое включение газовых сопел может быть кратковременным [18] (в настоящей монографии стабилизация спутника с помощью газовых сопел не рассматривается). Вместе с тем такая стабилизация идеального спутника в орбитальной системе координат по тангажу является пассивной , так как при отсутствии возмущающих моментов на кру-готовой орбите ось 0Y спутника может следить за направлением оси 0 при его вращении вокруг оси Oz по инерции и не требует затраты энергии. Однако через какой-то промежуток времени любая пассивная система гироскопической стабилизации требует затраты энергии (например режим насыщения маховиков и гироскопов, см. гл. 6). [c.15]

Элементарный анализ различных структурных схем одноосных пассивных гироскопических стабилизаторов показывает, что поплавковый интегрируюш,ий гироскоп улучшает динамические характеристики стабилизируемой системы, однако способствует возникновению статической погрешности Ааабс (2.36) стабилизации по угловой скорости, порождаемой моментом Му внешних сил. Применение упругого элемента (пружина 6 на рис. 2.5, а), необходимого для обеспечения устойчивости движения КЛА в системе V-крен (гл. 5), способствует возникновению еш е более значительной стати- [c.36]

Двухгироскопная гравитационно-гироскопическая система типа V-крен предназначена для стабилизации спутника вокруг центра его масс в орбитальной системе координат. Возникающие в центрально-симметричном гравитационном поле Земли или какой-либо иной планеты гравитационные моменты определенным образом ориентируют его относительно направления гравитационного поля Земли (эффект гантелей). При соответствующем выборе соотношения моментов инерции спутника относительно главных осей его инерции достигается пассивная трехосная стабилизация спутника в орбитальной системе координат, называемая его либрацией. (Об образовании восстанавливающего момента вокруг нормальной оси спутника при естественной его стабилизации в орбитальной системе координат см. гл. 1). [c.90]

Рассмотрены принципы построения, основы проектирования, вопросы повышения точности и динамики систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА). В основном рассматриваются пассивные и комбинированные системы стабилизации посредством вращения, цри помощи давления солнечных лучей, а также гравитационные и газореактивные системы. При исследовании динамики учитываются упругость и тепловая деформация стабилизаторов, нелинейность характеристик датчиков и т.п. Уделено внимание способам и устройствам демпфирования колебаний пассивных систем стабилизации, вопросам управления и прогнозирования движения спутника, стабилизированного вращением (1-е изд., 1977 г.). [c.2]

Пассивная система ориентации и стабилизации — это система, которая не требует на борту КА источника энергии для своей работы. Для создания управляющих моментов она использует физические свойства средьд, окружающей КА (гравитационное или магнитное поле, солнечное давление, аэродинамическое сопротивление), или свойство свободно вращающегося твердого тела сохранять неподвижной в инерциальном пространстве ось вращения. В пассивных системах не только ориентация, но и стабилизация КА, например демпфирование собственных колебаний, достигается без использования активных управляющих устройств. [c.6]

С развитием космической техники повышаются требования к точности, надежности, массе и ресурсам систем ориентации и стабилизации. Строгое лимитирование запасов энергии и рабочего тела на борту КА с длительным сроком активного существования, а тжже повышенные требования к точности ориентации на некоторых участках полета приводят к тому, что ни пассивные, ни активные системы в отдельности не отвечают всем предъявляемым к ним требованиям. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...