2.5.3.КОРРЕКЦИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ

Основная задача МКА - проведение съемки определенных рай­онов Земли по крайней мере один раз в сутки, т.е. трасса КА должна проходить над заданным районом каждые сутки.

Требования для проведения коррекции:

- предельное суточное смещение орбиты по долготе Di = 0,1°

- предельное отклонение наклонения Dl = 0,1°.

В пересчете отклонения Dl на отклонение по периоду получим:

DT = 1,597 сек. - максимальное отклонение по периоду.

При помощи программы моделирования было просчитано 3 ме­сяца и получено, что средний период изменился на 3,2 сек, а накло­нение - на 0,001°.

Таким образом, коррекцию периода надо делать примерно 1 раз в 1,5 мес.

Нужный импульс скорости - 1 м/с за время активного существо­вания - 5 лет - коррекцию периода надо провести 40 раз, DV = 40 м/с, масса топ­лива = 10,8 кг.

За 5 лет Di = 0,02° - коррекцию наклонения проводить не надо.

Графики изменения элементов орбиты за 3 месяца приведены на рис.31-42.

2.6. ДВИЖЕНИЕ МКА ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРА МАСС

2.6.1. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦМ КА

При рассмотрении движения относительно ЦМ КА используют уравнения Эйлера:

Jxwx + (Jz-Jy)wywz = Mxy + Mxв

Jywy + (Jx-Jz)wxwz = Myy + Myв

Jzwz + (Jy-Jx)wywx = Mzy + Mzв

где Jx, Jy, Jz - главные моменты инерции,

My - управляющий момент,

Mв - возмущающий момент.

Так как угловые скорости КА малы, следовательно, можно пре­небречь произведением угловых скоростей, значит, уравнения Эй­лера имеют вид:

Jxwx = Mxy + Mxв

Jywy = Myy + Myв

Jzwz = Mzy + Mzв

Главные моменты инерции:

Jx = 532 кг´м2, Jy = 563 кг´м2, Jz = 697 кг´м2.

Центробежные моменты инерции принимаются равными 0.

Возмущающий момент Mв возникает из-за того, что двигатель коррекции расположен не в центре масс КА, и реактивная тяга, ли­ния действия которой находится на удалении (плече) l от центра масс КА, создает паразитный крутящий момент Mв.

Mв = P´l,

где P = 25 H - тяга корректирующего двигателя,

l = 4 мм - плечо.

Таким образом, Mв = 25´0,0004 = 0,1 Нм.

2.6.2. СТАБИЛИЗАЦИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПРИ КОРРЕКЦИИ

Основное требование, предъявляемое в этом режиме:

- точность поддержания направления импульса коррекции - не хуже 1 угл.мин.

Целью данной главы является исследование динамики системы при стабилизации углового положения при коррекции.

Функциональная схема МКА состоит из следующих эелементов:

1) МКА - малый космический аппарат.

МКА описывается как абсолютно твердое тело.

2) ДУС - датчик угловой скорости.

В качестве ДУС используется командный гироскопический при­бор. Он описывается колебательным звеном с параметрами T = 1/30 c-1 и e = 0,7, а также нелинейным звеном с насыщением 2°/сек.

3) АЦП - аналогово-цифровой преобразователь.

Преобразует аналоговый сигнал с ДУС в цифровой сигнал.

4) ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь.

Преобразует цифровой сигнал с ЦВМ в аналоговый.

5) ШИМ - широтно-импульсный модулятор.

Предназначен для формирования скважности импульсов управ­ления двигателем стабилизации, пропорциональной управляю­щему напряжению. В этом случае мы имеем среднее значение управляющего момента, пропорциональное управляющему сиг­налу.

Так как динамика ЦАП, АЦП, ШИМ как электронных аналого­вых приборов оказывает на систему незначительное влияние по сравнению с динамикой механических (ДУС, двигатели) динамиче­ские звенья, описывающие эти элементы, можно заменить соответ­ствующими коэффициентами усиления. В первом приближении значения коэффициентов не принципиально.

6) Двигатель стабилизации.

Двигатель описывается нелинейностью с насыщением 0,127 Нм и звеном запаздывания с Тд = 0,05 сек.

Тяга двигателя 0,1 Н

7) ЦВМ.

В ЦВМ формируется управление по углу и угловой скорости. За­кон управления имеет вид:

e = K(K1j +K2j), К = 1, К1 = 550, К2 = 430.

Эти коэффициенты подбирались на модели, исходя из требова­ний точности поддержания направления корректирующего им­пульса, а также длительности переходного процесса.