10.14489/vkit.2014.03.pp.003-009

DOI: 10.14489/vkit.2014.03.pp.003-009

Зубов Н. Е., Лапин А. В., Микрин Е. А.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТОЧНОГО РАЗМЕЩЕНИЯ ПОЛЮСОВ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ ПРИВЕДЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА В ЭЛЕМЕНТАХ КВАТЕРНИОНОВ
(с. 3–9)

Аннотация. На основе метода точного размещения полюсов, как наиболее универсального метода модального управления, решена задача приведения ориентации космического аппарата с использованием элементов кватернионов при описании вращательных движений. В качестве примера рассмотрен алгоритм минимизации времени разворота возвращаемого аппарата с тормозной двигательной установкой на этапе приземления.

Ключевые слова: космический аппарат; модальное управление; кватернионы; метод точного размещения полюсов.

Zubov N. E., Lapin A. V., Mikrin E. A.
APPLICATION OF THE EXACT POLE PLACEMENT METHOD TO THE PROBLEM OF SPACE VEHICLE ATTITUDE REDUCTION IN TERMS OF QUATERNION ELEMENTS
(pp. 3–9)

Abstract. The problem of space vehicle specified attitude constructing with quaternion elements used for describing angular motions is solved by means of the most universal modal control method – the exact pole placement method. In this case the exact pole placement method is combined with modal control of the systems exposed to constant determined disturbances. The main feature of this method applied to quaternion-kinematics is that the requirement of control matrix full rank always fails. So the classical variant of Multiple Input – Multiple Output system decomposition is not appropriate and the considered modification consists in control matrix skeleton representation. The required pole values are defined using the criteria of transient process time minimization with the number of given limitations to movement parameters as well as engine characteristics. The considered algorithm is applied to landing module attitude control by means of solid-propellant landing engines during the final stage of flight and discussed as an example.

Keywords: Space vehicle; Modal control; Quaternion; Exact pole placement method.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Н. Е. Зубов, А. В. Лапин, Е. А. Микрин (ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева», г. Королев Московской области; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

N. E. Zubov, A. V. Lapin, E. A. Mikrin (JSC RSC «Energia», Moscow region, Korolev; Bauman Moscow State Technical University) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Зубов Н. Е. Оптимальное управление терминальной переориентацией КА на основе алгоритма с прогнозирующей моделью // Космич. исследования. 1991. Т. 29, № 3. С. 340 – 351.
2. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А. А. Красовского. М.: Наука, 1987. 712 с.
3. Синтез развязывающих законов стабилизации орбитальной ориентации космического аппарата / Н. Е. Зубов и др. // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2012. № 1. С. 92 – 108.
4. Теоретические основы проектирования информационно-управляющих систем космических аппаратов / В. В. Кульба и др.; под общ. ред. Е. А. Микрина. М.: Наука, 2006. 584 с.
5. Раушенбах Б. В., Токарь Е. Н. Управление ориентацией космических аппаратов. М.: Наука, 1974. 600 с.
6. Мартынов Н. Н. Введение в MATLAB 6. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002. 352 с.
7. Мисриханов М. Ш., Рябченко В. Н. Алгебраические и матричные методы в теории линейных MIMO-систем // Вестник ИГЭУ. 2005. № 5. С. 196 – 240.
8. Модификация метода точного размещения полюсов и его применение в задачах управления движением космического аппарата / Н. Е. Зубов и др. // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2013. № 2. С. 118 – 132.
9. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. 5-е изд. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 560 с.
10. Бобровский С. И. Delphi 7. Учебный курс. СПб.: Питер, 2004. 736 с.
11. Зубов Н. Е., Лапин А. В., Микрин Е. А. Синтез развязывающих законов управления угловым движением возвращаемого аппарата с посадочной твердотопливной двигательной установкой, обеспечивающих минимизацию времени переходного процесса // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2013. № 3. С. 161 – 172.

Eng

1. Zubov N. E. (1991). Optimal terminal reorientation control of a spacecraft on the basis of the algorithm with predictive model. Kosmicheskie issledovaniia, 29(3), pp. 340-351.
2. Krasovskii A. A. (Ed.). (1987). Handbook on the theory of automatic control. Moscow: Nauka.
3. Zubov N. E. et al. (2012). Synthesis of decoupling laws of the stabilization of the orbital space vehicle orientation. Izvestiia RAN. Teoriia i sistemy upravleniia, (1), pp. 92-108.
4. Kul'ba V. V. et al., Mikrin E. A. (Ed.). (2006). Theoretical bases of designing of information and control systems of spacecrafts. Moscow: Nauka.
5. Raushenbakh B. V., Tokar' E. N. (1974). Orientation control of a spacecraft. Moscow: Nauka.
6. Martynov N. N. (2002). Introduction to MATLAB 6. Moscow: KUDITs-OBRAZ.
7. Misrikhanov M. Sh., Riabchenko V. N. (2005). Algebra and matrix methods in the theory of linear MIMO systems. Vestnik IGEU, (5), pp. 196-240.
8. Zubov N. E. et al. (2013). Modification of the method of exact placement of poles and its application in problems of control of motion of a spacecraft. Izvestiia RAN. Teoriia i sistemy upravleniia, (2), pp. 118-132.
9. Gantmakher F. R. (2004). The theory of matrices. (5th ed.). Moscow: Fizmatlit.
10. Bobrovskii S. I. (2004). Delphi 7. Educational course. St. Petersburg: Piter.
11. Zubov N. E., Lapin A. V., Mikrin E. A. (2013). Synthesis of decoupling laws of control of the angular motion of the reentry vehicle with a landing solid-fuel propulsion system providing minimization of transition time. Izvestiia RAN. Teoriia i sistemy upravleniia, (3), pp. 161-172.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 250 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа статьи заполните форму:

{jform=1,doi=10.14489/vkit.2014.03.pp.003-009}

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 250 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please fill out the form below:

{jform=2,doi=10.14489/vkit.2014.03.pp.003-009}