Abstract

For spacecrafts with long operational life, the development of reserve ways for maintaining exact three-axis orientation, when there is no opportunity to use measurements of the full state vector, is a topical problem. In such cases, state observers are usually applied for asymptotic estimation (restoration) of unmeasured components of the state vector and subsequent use of the received estimations in the feedback path. In this article, we consider the problem of asymptotic estimation of the three angles of orientation, which are inaccessible to direct measurement, in the fine orientation mode in the orbital reference system by means of a state observer. Data from the gyroscopic angular velocity measuring device and from the sensor of a local vertical are used in the observer equations. Feedback coefficients for the observer, which provide attenuation of the estimation error, are obtained. Efficiency of the observer is validated by numerical simulation of the control system with the observer designed for a satellite with elastic elements. For the case of failure of the gyroscopic angular velocity measuring device, we also consider the problem of determination of angular velocity vector components on the basis of measurements of the angles of orientation obtained from high-precision star sensors. Here, the state observer is proposed to compute derivatives of the measured angles via polynomial approximation of measurements by using the method of least squares.

Highlights

  • Дëя косìи÷еских аппаpатов (КА) с äëитеëüныìи сpокаìи функöиониpования, таких как спутники связи, актуаëüной заäа÷ей явëяется pазpаботка pезеpвных способов поääеpжания то÷ной тpехосной оpиентаöии в ситуаöиях, коãäа нет возìожности испоëüзоватü в канаëе упpавëения äанные изìеpений поëноãо вектоpа состояния [1]

  • Опpеделение углов оpиентации с помощью постpоения наблюдателя состояния с использованием гиpоскопического измеpителя вектоpа угловой скоpости и постpоителя местной веpтикали

  • Пеpеходные пpоцессы по компонентам вектоpа угловой скоpости в pежиме точной оpиентации для системы с измеpением углов оpиентации (т. е. без использования наблюдателя состояния)

Read more

Summary

Постановка задачи

Зäесü ψ(t), φ(t) и θ(t) — зна÷ения уãëов оpиентаöии по pысканüþ, кpену и танãажу в ìоìент вpеìени t, они показываþт поëожение связанной систеìы кооpäинат относитеëüно оpбитаëüной; ω1(t), ω2(t) и ω3(t) — пpоекöии вектоpа уãëовой скоpости на оси связанной систеìы кооpäинат; Ω — оpбитаëüная уãëовая скоpостü. Пустü в составе боpтовой изìеpитеëüной аппаpатуpы иìеется также постpоитеëü ìестной веpтикаëи, с поìощüþ котоpоãо ìожно изìеpятü y1 (t), y2 (t) и y3 (t) пpоекöии вектоpа напpавëения на öентp Зеìëи В оpбитаëüной систеìе кооpäинат вектоp напpавëения на öентp Зеìëи известен и явëяется в сëу÷ае кpуãовой оpбиты постоянныì: Y1(t) ≡ 0, Y2(t) ≡ 0 и Y3(t) ≡ –1. Наøа заäа÷а состоит в тоì, ÷тобы по поступаþщиì с ГИВУС изìеpенияì ω1 (t), ω2 (t) и ω3 (t) и поступаþщиì от постpоитеëя ìестной веpтикаëи изìеpенияì y1 (t), y2 (t) и y3 (t) восстановитü зна÷ения текущих уãëов оpиентаöии ψ(t), φ(t) и θ(t)

Pешение задачи с помощью наблюдателя состояния
Пpовеpка pаботоспособности наблюдателя моделиpованием
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call