On advanced manned spacecraft motion control using jet thrusters

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The motion control of the advanced manned spacecraft “Orel” is considered. For maneuvering and angular stabilization, a propulsion system is used as an actuator. In order to ensure simultaneous control of the motion of the center of mass of the spacecraft (SC) and its stabilization with the help of engines at each moment of time, it is necessary to solve the problems of determining the required change in the speed of the SC, choosing the optimal configuration of the engines, and the problem of predicting the motion parameters of the SC. Methods for solving these problems, applied in the development of the control system of the manned spacecraft “Orel”, are presented. The operability of the described algorithms is confirmed by the results of mathematical modeling on a ground test bench for onboard software.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Sumarokov

Korolev Energia Rocket and Space Corporation; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)

Author for correspondence.
Email: anton.sumarokov@rsce.ru
Russian Federation, Korolev; Dolgoprudny

References

  1. Соловьев В.А., Коваленко А.А. Высокоширотная пилотируемая орбитальная станция. Задачи управления полетом // Матер. общих заседаний 15-й мультиконф. по проблемам управления. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2022. С. 7–9.
  2. Сумароков А.В. О бортовом алгоритме усреднения параметров орбитального движения Международной космической станции в эксперименте ICARUS // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 2. С. 102–111.
  3. Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю. и др. Особенности проведения и использования результатов съемок земной поверхности, выполняемой экипажами Российского сегмента МКС // Космическая техника и технологии. 2015. № 1. С. 17–30.
  4. Сумароков А.В. Наведение камеры высокого разрешения при видеосъёмке поверхности Земли с МКС // Навигация и управление движением. Матер. XVII конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» // Под. общ. ред. В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. С. 561–568.
  5. Борисенко Н.Ю., Борисенко Ю.Н., Платонов В.Н. и др. Анализ статистики ускоренного построения орбитальной системы координат транспортных пилотируемых и грузовых кораблей и методы повышения точности // Космическая техника и технологии. 2018. № 2. С. 58–65.
  6. Сумароков А.В. Об управлении движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью реактивных двигателей на автономном участке полета // Навигация и управление движением. Матер. XIV конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» // Под. общ. ред. В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012. С. 157–164.
  7. Сумароков А.В. Управление движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью двигательной установки // Изв. РАН. ТиСУ. 2023. № 3. С. 141–155.
  8. Прутько А.А., Сумароков А.В. О нагрузках на элементы конструкции Многоцелевого лабораторного модуля на автономном участке полета // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 2. С. 123–138.
  9. Богданов К.А., Зыков А.В., Субботин А.В. и др. Применение обобщенных полиномов Баттерворта для стабилизации положения равновесия космической станции // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 3. С. 148–163.
  10. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Управление космическим аппаратом с помощью двухстепенных гироскопов при их раскрутке и торможении // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 2. С. 156–167.
  11. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 4. С. 193–205.
  12. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
  13. Микрин Е.А., Тимаков С.Н., Зыков А.В. и. др. Опыт и перспективы создания бортовых алгоритмов управления движением космических аппаратов // Вестн. РФФИ. 2017. № 3 (95). С. 23–45.
  14. Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977. 650 с.
  15. Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, Управления движением и навигации. Учебное пособие / Под общ. ред. Н.Н. Севастьянова. Томск: Томский государственный ун-т, 2013. 313 с.
  16. Банди Б. Основы линейного программирования. М.: Радио и связь, 1989. 176 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of the axes of the coupled PTC coordinate system and the location of the motors

Download (140KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Switching lines on the phase plane

Download (110KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Engine impulse thrust profile

Download (95KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Behaviour of angular velocity and angular misalignment in the process of Cartesian orbit correction in the +X direction

Download (183KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Behaviour of linear velocity in the process of Cartesian orbit correction in the +X direction

Download (92KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Cyclogram of DPO operation during Cartesian orbit correction in the +X direction

Download (193KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Behaviour of angular velocity and angular misalignment in the process of Cartesian orbit correction in the -X direction

Download (212KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Behaviour of linear velocity in the process of Cartesian orbit correction in the -X direction

Download (85KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Cyclogram of DPO operation during Cartesian orbit correction in the -X direction

Download (188KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Behaviour of angular velocity and angular mismatch in the process of orbit correction in the polar scheme in the +X direction

Download (196KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Linear velocity behaviour during polar orbit correction in the +X direction

Download (75KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Cyclogram of DPO operation during polar orbit correction in the +X direction

Download (195KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences