Стр. 1 - Алгоритм оценки параметров ориентации космического аппарата с использованием фильтра Калмана
Упрощенная HTML-версия
ISSN 2305-5626. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное издание. 2013
1
УДК 519.711.2
Алгоритм оценки параметров ориентации
космического аппарата
с использованием фильтра Калмана
Д.И. Галкин
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Дано описание построения фильтра Калмана для оценки параметров
ориентации космического аппарата с использованием зашумленных
показаний звездного датчика. Линеаризована математическая мо-
дель углового движения спутника с учетом нелинейного закона управ-
ления и механической характеристики двигателей-маховиков. Иссле-
дованы алгоритмы адаптации ковариационных матриц шума
измерений и шума процесса. Рассмотрено влияние начальных ошибок
фильтра на его работу.
E-mail:
Ключевые слова:
космический аппарат, система стабилизации,
фильтр Калмана, адаптивный алгоритм, ковариационные матрицы.
В настоящее время идет процесс миниатюризации в различных
областях техники. И космическая отрасль не является исключением.
Уменьшение массы и габаритов спутников позволяет сократить как
время, так и стоимость разработки соответствующих космических
аппаратов (КА). С уменьшением количества используемых приборов
снижается энергопотребление КА, а также повышается надежность
работы системы управления движением. Однако для достижения вы-
соких точностей стабилизации и ориентации спутников необходимо
применять дополнительные алгоритмические средства.
В данной работе решается задача управления ориентацией КА с
использованием фильтра Калмана (ФК). В качестве параметров ори-
ентации используется векторная часть кватерниона поворота из ор-
битальной системы координат (ОСК) в связанную с объектом систе-
му координат (ССК) и вектор угловой скорости аппарата в
инерциальной системе координат (ИСК). В качестве датчиков пер-
вичной информации используется только датчик звезд (ДЗ), а в каче-
стве исполнительных органов — управляющие двигатели-маховики
(ДМ), расположенные по осям ССК [1].
Задача оценки угловых скоростей КА решается при отсутствии
соответствующих датчиков на борту спутника, кроме того, проводит-
ся уточнение оценки зашумленных показаний звездного датчика.
Математическая модель углового движения КА.
Если пола-
гать, что аппарат является абсолютно твердым телом, то
динамику
вращательных движений КА
относительно центра масс можно опи-
сывать динамическим уравнением Эйлера в связанных осях:
