КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ

КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ

The tasks of spacecraft (SC) reorientation are the tasks of controlling the angular motion of the spacecraft body around its own mass center. Today these tasks are very topical ones because of the continually growing requirements to the dynamic characteristics of the SC spatial maneuvers. The succes...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2025
Hauptverfasser: Yefymenko, N.V., Lutsenko, N.V.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2025
Schlagworte:
космічний апарат
керування орієнтацією
кватерніон
Online Zugang:https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/643
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Problems of Control and Informatics

Institution

Problems of Control and Informatics
id oai:ojs2.jais.net.ua:article-643
record_format ojs
institution Problems of Control and Informatics
baseUrl_str
datestamp_date 2025-10-08T20:40:34Z
collection OJS
language English
topic космічний апарат
керування орієнтацією
кватерніон
spellingShingle космічний апарат
керування орієнтацією
кватерніон
Yefymenko, N.V.
Lutsenko, N.V.
КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
topic_facet космічний апарат
керування орієнтацією
кватерніон
spacecraft
orientation control
quaternion
format Article
author Yefymenko, N.V.
Lutsenko, N.V.
author_facet Yefymenko, N.V.
Lutsenko, N.V.
author_sort Yefymenko, N.V.
title КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
title_short КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
title_full КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
title_fullStr КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
title_full_unstemmed КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ
title_sort керування кутовим рухом космічного апарата за векторними вимірами
title_alt SPACECRAFT ANGULAR MOTION CONTROL BASED ON VECTOR MEASUREMENTS
description The tasks of spacecraft (SC) reorientation are the tasks of controlling the angular motion of the spacecraft body around its own mass center. Today these tasks are very topical ones because of the continually growing requirements to the dynamic characteristics of the SC spatial maneuvers. The success of solving the tasks of SC angular motion control significantly depends on the chosen model of CS angular motion. The most widespread model among the diverse models of angular motion is the one, where the dynamics is described with the Euler’s equation, and the kinematics is described with a kinematical equation in Rodrigo–Hamilton parameters. The advantage of this model is the absence of computational peculiarities and the minimal redundancy of the state vector. The drawback is that the model is non-linear, which hampers the synthesis of control laws. In addition to this model, to build a control can be used a motion model in the form of a second-order differential equations system for the Rodrigo–Hamilton parameters [13]. The basis of this model is formed with a dynamic equation of point movement along the sphere. Using this approach, the dynamic model of vector motion in coordinate system rigidly attached to main SC body has been obtained. The two tasks of constructing the assigned SC orientation directly on the vector measurements without defining the orientation quaternion have been resolved: — the task of single-axis orientation; — the task of three-axis orientation directly on the vector measurements. Wherein, in contrast to the well-known works [11, 12], where, to solve the task of single-axis orientation, the straight Lyapunov’s method had been applied, the task of finding the required control was managed to be reduced to the trivial task of finding the control for the linear system with constant coefficients. The results of computer simulation for proving the sound-ness of proposed algorithms were provided. The work can be useful for the developers of CS control systems.
publisher V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/643
work_keys_str_mv AT yefymenkonv spacecraftangularmotioncontrolbasedonvectormeasurements
AT lutsenkonv spacecraftangularmotioncontrolbasedonvectormeasurements
AT yefymenkonv keruvannâkutovimruhomkosmíčnogoaparatazavektornimivimírami
AT lutsenkonv keruvannâkutovimruhomkosmíčnogoaparatazavektornimivimírami
first_indexed 2025-10-30T02:49:32Z
last_indexed 2025-10-30T02:49:32Z
_version_ 1847373408164118528
spelling oai:ojs2.jais.net.ua:article-6432025-10-08T20:40:34Z SPACECRAFT ANGULAR MOTION CONTROL BASED ON VECTOR MEASUREMENTS КЕРУВАННЯ КУТОВИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТА ЗА ВЕКТОРНИМИ ВИМІРАМИ Yefymenko, N.V. Lutsenko, N.V. космічний апарат керування орієнтацією кватерніон spacecraft orientation control quaternion The tasks of spacecraft (SC) reorientation are the tasks of controlling the angular motion of the spacecraft body around its own mass center. Today these tasks are very topical ones because of the continually growing requirements to the dynamic characteristics of the SC spatial maneuvers. The success of solving the tasks of SC angular motion control significantly depends on the chosen model of CS angular motion. The most widespread model among the diverse models of angular motion is the one, where the dynamics is described with the Euler’s equation, and the kinematics is described with a kinematical equation in Rodrigo–Hamilton parameters. The advantage of this model is the absence of computational peculiarities and the minimal redundancy of the state vector. The drawback is that the model is non-linear, which hampers the synthesis of control laws. In addition to this model, to build a control can be used a motion model in the form of a second-order differential equations system for the Rodrigo–Hamilton parameters [13]. The basis of this model is formed with a dynamic equation of point movement along the sphere. Using this approach, the dynamic model of vector motion in coordinate system rigidly attached to main SC body has been obtained. The two tasks of constructing the assigned SC orientation directly on the vector measurements without defining the orientation quaternion have been resolved: — the task of single-axis orientation; — the task of three-axis orientation directly on the vector measurements. Wherein, in contrast to the well-known works [11, 12], where, to solve the task of single-axis orientation, the straight Lyapunov’s method had been applied, the task of finding the required control was managed to be reduced to the trivial task of finding the control for the linear system with constant coefficients. The results of computer simulation for proving the sound-ness of proposed algorithms were provided. The work can be useful for the developers of CS control systems. Задачі переорієнтації КА є задачами керування кутовим рухом корпусу КА навколо центра мас, актуальними у зв’язку зі зростаючими вимогами до динамічних характеристик просторових маневрів КА. Успіх у вирішенні задач керування кутовим рухом КА значною мірою залежить від обраної моделі кутового руху КА. Серед різних моделей кутового руху найпоширеніша модель, в якій динаміка описується рівнянням Ейлера, а кінематика — кінематичним рівнянням в параметрах Родріга–Гамільтона. Перевага цієї моделі — відсутність обчислювальних особливостей і мінімальна надмірність вектора стану, а недолік — нелінійність моделі, що істотно ускладнює синтез законів керування. Крім такої моделі для побудови керування можна використовувати і модель руху, що має вигляд системи диференціальних рівнянь другого порядку щодо параметрівРодріга–Гамільтона. В основі цієї моделі лежить динамічне рівняння руху точки по сфері. З використанням цього підходу в роботі отримано динамічну модель руху вектора в зв’язаній системі координат і розв’язано дві задачі побудови заданої орієнтації КА безпосередньо за векторними вимірами без визначення кватерніона орієнтації: задача одноосної орієнтації; задача тривісної орієнтації безпосередньо за векторними вимірами. При цьому, на відміну від відомих робіт, в яких для розв’язання задачі одноосної орієнтації використовувався прямий метод Ляпунова, вперше вдалося звести задачу знаходження необхідного керування до тривіальної задачі знаходження керування для лінійної системи з постійними коефіцієнтами. Наведено результати чисельного моделювання, що підтверджують працездатність запропонованих алгоритмів. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2025-10-08 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/643 10.1615/JAutomatInfScien.v51.i3.40 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 64 № 2 (2019): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 100-110 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 64 № 2 (2019): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 100-110 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 64 No. 2 (2019): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 100-110 2786-6505 2786-6491 en https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/643/713 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0

Ähnliche Einträge