Редактирование: Разработка системы ориентации и стабилизации малых космических аппаратов
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
− | + | ==Руководитель== | |
− | + | А.С.Мурачев | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Введение== | ==Введение== | ||
− | + | В последнее десятилетие отмечается значительный рост числа запусков космических аппаратов, масса которых не превышает 10 кг. Традиционно такие спутники используются для обучения и отработки новых технологий, однако сфера их применения постоянно расширяется. Важную роль в этом направлении играет стандарт «CubeSat», в соответствии с которым выполнено большинство подобных спутников. | |
− | + | Стандарт накладывает ограничения на размеры и массу спутника: его корпус должен представлять собой алюминиевый куб объемом 10 × 10 × 10 см3, общая масса которого не должна превышать 1кг. Характеристики всех остальных систем и устройств разработчики выбирают по своему усмотрению. Кроме этого, данный стандарт также позволяет создать так называемые двойные (объемом 10 × 10 × 20 см3 и массой 2.66 кг - 2U) и тройные (10 × 10 × 30 см3, 4 кг - 3U) спутники. | |
− | управления угловым движением. Работоспособность космических аппаратов существенным образом | + | Одной из самых важных задач при разработке космических аппаратов является создание системы управления угловым движением. Работоспособность космических аппаратов существенным образом зависит от функциональных возможностей, а также технических и эксплуатационных характеристик этих систем. Системы управления движением спутников можно разделить на активные и пассивные. Под активными подразумеваются системы, в процессе работы которых расходуется масса рабочего тела. Вследствие этого, время эксплуатации активных систем, а также самих космических аппаратов ограничено. Наоборот, под пассивными системами подразумеваются системы, которые не расходуют в процессе работы рабочее тело. Для создания управляющих моментов, пассивные системы используют внешние по отношению к космическим аппаратам факторы, а именно: гравитационные и магнитные поля, давления солнечного излучения, аэродинамические силы и др. Иногда пассивными называют системы, которые не используют электроэнергию. |
− | зависит от функциональных возможностей, а также технических и эксплуатационных характеристик | + | Особое место среди перечисленных систем занимают магнитные системы управления. Такие системы используют для получения управляющих моментов электромагнитные исполнительные органы, взаимодействующие с внешним магнитным полем. В магнитных системах управления в отличие от всех других систем легко изменять управляющие моменты и, следовательно, реализовывать самые разнообразные законы управления, что позволяет обеспечить точную ориентацию. Кроме этого, масса магнитных систем не зависит от продолжительности работы системы, в то время как энергопотребление системы незначительны. В магнитных системах также отсутствуют движущиеся элементы, в конструктивном отношении они просты и имеют высокую надежность. Все это позволяет космическим аппаратам долгосрочно выполнять свои функции. |
− | этих систем. | + | Основной целью работы является создание и разработка алгоритма управления магнитной системой ориентации и стабилизации небольших космических аппаратов. В качестве тела, над которым проводились эксперименты, был выбран макет спутника стандарта «CubeSat 1U». Исполнительными органами данной системы были выбраны токовые катушки, так как их использование представляет собой наиболее простой способ управления спутником, а процесс их создания и управления наиболее прост в реализации. |
− | Особое место среди | + | В процессе создания системы управления необходимо было определить геометрические и электромагнитные параметры для токовых катушек. Также необходимо было спроектировать имитатор геомагнитного поля, который позволял создать магнитное поле заданной величины и направления. |
− | используют для получения управляющих моментов электромагнитные исполнительные органы, взаимодействующие | ||
− | с внешним магнитным полем. | ||
− | В магнитных системах управления в отличие от всех других систем | ||
− | легко изменять управляющие моменты и, следовательно, реализовывать самые разнообразные законы | ||
− | управления, что позволяет обеспечить точную ориентацию. Кроме этого, масса магнитных систем не | ||
− | зависит от продолжительности работы системы, в то время как энергопотребление системы незначительны. | ||
− | В магнитных системах также отсутствуют движущиеся элементы, в конструктивном отношении они просты и | ||
− | имеют высокую надежность. Все это позволяет космическим аппаратам долгосрочно выполнять свои функции. | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
+ | ==Постановка задачи== | ||
+ | Основной целью работы является создание и разработка алгоритма управления магнитной системой ориентации и стабилизации небольших космических аппаратов. В качестве тела, над которым проводились эксперименты, был выбран макет спутника стандарта «Cubesat 1U». Исполнительными органами данной системы были выбраны токовые катушки, так как их использование представляет собой наиболее простой способ управления спутником, а процесс их создания и управления наиболее прост в реализации. | ||
+ | В процессе создания системы управления необходимо было определить геометрические и электромагнитные параметры для токовых катушек. Также необходимо было спроектировать имитатор геомагнитного поля, который позволял создать магнитное поле заданной величины и направления. | ||
==Магнитное управление, принцип работы и особенности == | ==Магнитное управление, принцип работы и особенности == | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Создание имитатора поля== | ==Создание имитатора поля== | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Создание магнитной системы управления== | ==Создание магнитной системы управления== | ||
− | + | ==Закон управления== | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Эксперименты== | ==Эксперименты== | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
==Выводы== | ==Выводы== | ||
*Изучен принцип магнитного управления малыми космическими аппаратами, подробно рассмотрены его особенности, достоинства и недостатки. | *Изучен принцип магнитного управления малыми космическими аппаратами, подробно рассмотрены его особенности, достоинства и недостатки. |