М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2016. – 366 с.
В книге рассматриваются магнитные системы ориентации, в первую
очередь – для малых спутников. Приводятся результаты исследования
динамики спутников, оснащенных постоянным магнитом, гистерезисными
стержнями, сферическим магнитным демпфером, магнитными катушками и
дополнительными исполнительными элементами – тангажным маховиком,
гравитационной штангой. Аналитические исследования, проведенные с
помощью асимптотических методов, теории устойчивости, теории Флоке,
дополняются численными расчетами, результатами лабораторных и
летных испытаний.
Книга предназначена для специалистов, занятых в исследовании,
разработке и создании спутников, аспирантов и студентов
соответствующих специальностей.
Оглавление
Предисловие
Введение Основные предположения, определения, соотношения
Системы координат и уравнения движения
Системы координат
Уравнения движения
Модели геомагнитного поля
Inteational geomagnetic reference field/World magnetic model
Наклонный диполь
Прямой диполь
Осредненная модель
Модели гистерезиса
Асимптотические методы Пассивные магнитные системы ориентации
Спутник с постоянным магнитом
Уравнения движения
Движение оси симметрии спутника в плоскости полярной орбиты
Пространственное движение оси симметрии спутника
Спутник с постоянным магнитом и гистерезисными стержнями
Уравнения движения
Быстрое время. Уравнения движения в стандартном виде
Усреднение уравнений движения
Исследование усредненных уравнений
Спутник со сферическим магнитным демпфером
Исследование движения спутника в режиме магнитной ориентации
Оглавление
Движение спутника в плоскости полярной орбиты
Численное исследование движений спутника с магнитной пружиной в плоскости полярной орбиты
Пассивная магнитная система ориентации наноспутника Munin
Оценка параметров и расположение гистерезисных стержней в теле спутника
Результаты численного моделирования
Учет суточного вращения Земли
Результаты летных испытаний
Ориентация наноспутника ТНС-0
Интерпретация углового движения наноспутника ТНС-0
Обработка кратковременных измерений при быстром вращении спутника Активные магнитные системы ориентации
Алгоритм демпфирования угловой скорости
Варианты алгоритма демпфирования
Переходные процессы
Установившееся движение
Моделирование работы алгоритма -Bdot
Лабораторные испытания алгоритма демпфирования угловой скорости
Результаты летных испытаний алгоритма демпфирования угловой скорости
Одноосная ориентация осесимметричного спутника
Построение алгоритмов стабилизации собственным вращением
Исследование традиционной связки алгоритмов
Исследование алгоритмов предварительной переориентации
Алгоритм Sdot
Использование дополнительных исполнительных элементов
Использование магнитной системы совместно с тангажным маховиком
Оглавление
Использование гравитационной штанги
Трехосная ориентация
Построение алгоритмов управления
Ориентация в инерциальном пространстве без учета гравитационного момента
Ориентация в инерциальном пространстве с учетом гравитационного момента
Ориентация в орбитальных осях
Использование скользящего управления Определение углового движения
Реконструкция движения
Определение ориентации с помощью локальных алгоритмов
Алгоритм TRIAD
Ковариационная матрица алгоритма TRIAD
Определение ориентации микроспутника Чибис-М
Определение ориентации с помощью рекурсивных алгоритмов
Принцип работы фильтра Калмана
Фильтр Калмана с использованием измерений солнечного датчика и магнитометра
Реализация фильтра Калмана на борту микроспутника Чибис-М
Фильтр Калмана с использованием измерений магнитометра Приложения
Системы ориентации, используемые для малых спутников
Улучшенная модель гистерезиса, лабораторное исследование свойств стержней
Гистерезисные стержни в составе других пассивных систем ориентации
Методы исследования Библиография
Предметный указатель
Предисловие
Введение Основные предположения, определения, соотношения
Системы координат и уравнения движения
Системы координат
Уравнения движения
Модели геомагнитного поля
Inteational geomagnetic reference field/World magnetic model
Наклонный диполь
Прямой диполь
Осредненная модель
Модели гистерезиса
Асимптотические методы Пассивные магнитные системы ориентации
Спутник с постоянным магнитом
Уравнения движения
Движение оси симметрии спутника в плоскости полярной орбиты
Пространственное движение оси симметрии спутника
Спутник с постоянным магнитом и гистерезисными стержнями
Уравнения движения
Быстрое время. Уравнения движения в стандартном виде
Усреднение уравнений движения
Исследование усредненных уравнений
Спутник со сферическим магнитным демпфером
Исследование движения спутника в режиме магнитной ориентации
Оглавление
Движение спутника в плоскости полярной орбиты
Численное исследование движений спутника с магнитной пружиной в плоскости полярной орбиты
Пассивная магнитная система ориентации наноспутника Munin
Оценка параметров и расположение гистерезисных стержней в теле спутника
Результаты численного моделирования
Учет суточного вращения Земли
Результаты летных испытаний
Ориентация наноспутника ТНС-0
Интерпретация углового движения наноспутника ТНС-0
Обработка кратковременных измерений при быстром вращении спутника Активные магнитные системы ориентации
Алгоритм демпфирования угловой скорости
Варианты алгоритма демпфирования
Переходные процессы
Установившееся движение
Моделирование работы алгоритма -Bdot
Лабораторные испытания алгоритма демпфирования угловой скорости
Результаты летных испытаний алгоритма демпфирования угловой скорости
Одноосная ориентация осесимметричного спутника
Построение алгоритмов стабилизации собственным вращением
Исследование традиционной связки алгоритмов
Исследование алгоритмов предварительной переориентации
Алгоритм Sdot
Использование дополнительных исполнительных элементов
Использование магнитной системы совместно с тангажным маховиком
Оглавление
Использование гравитационной штанги
Трехосная ориентация
Построение алгоритмов управления
Ориентация в инерциальном пространстве без учета гравитационного момента
Ориентация в инерциальном пространстве с учетом гравитационного момента
Ориентация в орбитальных осях
Использование скользящего управления Определение углового движения
Реконструкция движения
Определение ориентации с помощью локальных алгоритмов
Алгоритм TRIAD
Ковариационная матрица алгоритма TRIAD
Определение ориентации микроспутника Чибис-М
Определение ориентации с помощью рекурсивных алгоритмов
Принцип работы фильтра Калмана
Фильтр Калмана с использованием измерений солнечного датчика и магнитометра
Реализация фильтра Калмана на борту микроспутника Чибис-М
Фильтр Калмана с использованием измерений магнитометра Приложения
Системы ориентации, используемые для малых спутников
Улучшенная модель гистерезиса, лабораторное исследование свойств стержней
Гистерезисные стержни в составе других пассивных систем ориентации
Методы исследования Библиография
Предметный указатель