О ПОВЫШЕНИИ МАНЕВРЕННОСТИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА, УПРАВЛЯЕМОГО ИНЕРЦИОННЫМИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОРГАНАМИ

摘要

Решается проблема повышения маневренности космического аппарата за счет минимизации длительности вращений вокруг центра масс. Исследуется случай, когда управление ориентацией осуществляется с помощью инерционных исполнительных органов (системы силовых гироскопов, гиродинами). Подробно рассмотрена задача максимально быстрого разворота космического аппарата с помощью гиродинов из произвольного начального углового положения в требуемое конечное угловое положение. Используя принцип максимума Л.С. Понт-рягина и кватернионные модели и методы для решения задач управления движением космических аппаратов, получено решение поставленной задачи. В аналитическом виде записаны условия оптимальности режима переориентации без "разгрузки" гиросистемы и изучены свойства оптимального движения. Представлены формализованные уравнения и расчетные выражения для построения оптимальной программы управления с учетом возможных возмущений. Даны ключевые соотношения, определяющие оптимальные значения параметров закона управления вращением. Приводятся результаты математического моделирования движения космического аппарата при оптимальном управлении, демонстрирующие практическую реализуемость разработанного алгоритма управления пространственной ориентацией космического аппарата. Сформулировано условие для определения момента начала торможения по измерениям текущих параметров движения, что значительно повышает точность приведения космического аппарата в заданное положение покоя при наличии ограничений на управляющий момент.