Об управляемости регулярных прецессий спутника в гравитационном и магнитном полях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рассматриваются вопросы управляемости в задачах стабилизации регулярных прецессий динамически симметричного спутника, центр масс которого движется по круговой орбите в гравитационном и магнитном полях Земли. На спутнике установлены магнитные катушки и электростатически заряженный экран. Управляющие моменты формируются за счет взаимодействия собственного магнитного момента спутника и его заряда с магнитным полем Земли.

Уравнения движения спутника относительно центра масс допускают стационарные движения – регулярные прецессии. Линеаризованные в окрестности регулярных прецессий уравнения движения представляют собой линейные нестационарные по управлению дифференциальные системы из-за зависимости от времени индукции геомагнитного поля. Исследована управляемость системы, что является необходимым этапом при корректном построении эффективных алгоритмов стабилизации. Проведен сравнительный анализ условий управляемости систем в случае совместного использования управляющих моментов и при использовании каждого из типов управляющих моментов отдельно.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Каленова

НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: kalenova44@mail.ru
Россия, Москва

В. М. Морозов

НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: moroz@imec.msu.ru
Россия, Москва

А. А. Тихонов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: a.tikhonov@spbu.ru
Россия, Санкт Петербург

Список литературы

  1. Белецкий В.В. Движение спутника относительно центра масс в гравитационном поле. М.: Изд-во МГУ, 1975. 105 с.
  2. Румянцев В.В. Об устойчивости стационарных движений спутников. М.: ВЦ АН СССР, 1967. 141 с.
  3. Черноусько Ф.Л. Об устойчивости регулярных прецессий спутника // ПММ. 1964. Т. 28. Вып. 1. С. 155–157.
  4. Морозов В.М. Об устойчивости движения гиростата под действием гравитационных магнитных и аэродинамических моментов // Космич. исслед. 1967. Т. 5. № 5. С. 727–732.
  5. Морозов В.М. Об устойчивости относительного равновесия спутника при действии гравитационного, магнитного и аэродинамического моментов // Космич. исслед. 1969. Т. 7. № 3. С. 395–401.
  6. Сарычев В.А. Динамика спутника под действием гравитационного и аэродинамического моментов // в сб.: Проблемы аналитической механики и теории устойчивости. М.: Физматлит, 2009. С. 111–126.
  7. Mostaza-Prieto D., Roberts P.C.E. Methodology to analyze attitude stability of satellites subjected to aerodynamic torques // J. Guid. Control. Dyn. 2016. V. 39. P. 437–449.
  8. Овчинников М.Ю., Ролдугин Д.С. Современные алгоритмы активной магнитной ориентации спутников// Космич. аппараты и технол. 2019. Т. 3. № 2 (28). С. 73–86.
  9. Тихонов А.А. Метод полупассивной стабилизации космического аппарата в геомагнитном поле // Космич. исслед. 2003. Т. 41. № 1. С. 69–79.
  10. Aleksandrov A.Yu., Aleksandrova E.B., Tikhonov A.A. Stabilization of a programmed rotation mode for a satellite with electrodynamic attitude control system // Advances in Space Res. 2018. V. 62. P. 142–151.
  11. Kalenova V.I., Morozov V.M. Novel approach to attitude stabilization of satellite using geomagnetic Lorentz forces // Aerosp. Sci. Technol. 2020. V. 106. https://doi.org/10.1016/j.ast.2020.106105
  12. Морозов В.М., Каленова В.И. Линейные нестационарные системы и стабилизация движения спутника около центра масс в геомагнитном поле. М.: изд-во МГУ, 2023. 174 с.
  13. Морозов В.М., Каленова В.И., Рак М.Г. Стабилизация стационарных движений спутника около центра масс в геомагнитном поле // Итоги науки и техники. Сер. Совр. матем. и ее приложения. Тематич. обзоры. 2023. Т. 220. С. 71–85; Т. 221. С. 71–92; Т. 222. С. 42–63; Т. 223. С. 84–106; Т. 224. С. 15–124.
  14. Каленова В.И., Морозов В.М., Тихонов А.А. Задача стабилизации углового движения спутника в геомагнитном поле // Уч. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. 2023. Т. 166. С. 499–517. https://doi.org/10.26907/2541-7746.2024.4.499-517
  15. Морозов В.М., Каленова В.И., Рак М.Г. О стабилизации регулярных прецессий спутника при помощи магнитных моментов // ПММ. 2021. Т.85. № 4. С. 436–453.
  16. Каленова В.И., Морозов В.М., Рак М.Г. Стабилизация регулярных прецессий спутника при помощи моментов сил Лоренца // Космич. исслед. 2024. Т. 62. № 1. С. 89–96.
  17. Каленова В.И., Морозов В.М. Линейные нестационарные системы и их приложения к задачам механики. М.: Физматлит. 2010. 208 с.
  18. Kalenova V.I., Morozov V.M., Rak M.G. On methodology for solving control problems of one class of time-varying systems // Lobachevskii J. of Math. Kazan. Gos. Univ. 2023. V. 44. № 11. P. 328–336.
  19. Wertz J. Spacecraft Attitude Determination and Control. Dordrecht,The Netherlands: D. Reidel Publ. Co., 1978. 858 p.
  20. Лурье А.А. Аналитическая механика. М.: ГИФМЛ. 1961. 824 с.
  21. Sukhov E. Numerical approach for bifurcation and orbital stability analysis of periodic motions of a 2-DOF autonomous Hamiltonian system // J. Phys.: Conf. Ser. 1925. 2021. 012013.21.
  22. Красовский Н.Н. Теория управления движением. Линейные системы. М.: Наука, 1968. 475 с.
  23. Морозов В.М., Каленова В.И. О применении методов теории приводимости к некоторым задачам динамики гироскопических систем // Изв. АН СССР. МТТ. 1987. № 1. С. 8–14.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Регулярные прецессии спутника: a) цилиндрическая прецессия, б) гиперболоидальная прецессия; в) коническая прецессия

Скачать (111KB)

© Российская академия наук, 2025