On earth satellite motion controll with narrow range of jet thrusters used for attitude stabilization and reboost

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The motion control of the automated earth satellite is considered. For maneuvering and angular stabilization, a propulsion system used as an actuator. This system is consist of minimal number of jet thrusters, which capable to provide motion control. In order to ensure simultaneous control of the motion of the center of mass of the spacecraft (SC) and its stabilization with the help of engines at each moment of time, it is necessary to solve the problems of determining the required change in the speed of the SC, choosing the optimal configuration of the engines. Presented some methods for solving these problems, which could applied in the control system of the considered spacecraft. The operability of the described algorithms confirmed by the results of mathematical modeling on a ground test bench for onboard software.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. Y. Borisenko

Korolev Rocket and Space Corporation Energia

Email: anton.sumarokov@rsce.ru
Russian Federation, Korolev

А. V. Sumarokov

Korolev Rocket and Space Corporation Energia; Moscow institute of physics and technology (National research university)

Author for correspondence.
Email: anton.sumarokov@rsce.ru
Russian Federation, Korolev; Dolgoprudny

References

  1. Мосин Д.А., Северенко А.В., Уртминцев И.А. и др. Методологический подход к выбору проектных параметров низкоорбитального малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли// Космическая техника и технологии. 2023. № 4. С. 17–27.
  2. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата при проведении площадных съемок поверхности Земли // Космонавтика и ракетостроение. 2017. № 3. С. 125–132.
  3. Korol L.G., Nekhamkin L.I., Makeich S.G. et al. Application of Single-Gimbal Control Moment Gyros for Attitude Control of a Radio-Range Earth Remote Sensing Spacecraft // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2019. № 1. P. 50–61.
  4. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Управление космическим аппаратом с помощью двухстепенных гироскопов при их раскрутке и торможении // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 2. С. 156–167.
  5. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 4. С. 193–205.
  6. Агеенко Ю.И., Панин И.Г., Пегин И.В., Смирнов И.А. Основные достижения в ракетных двигателях малой тяги разработки конструкторского бюро химического машиностроения им. А.М. Исаева // Двигатель. 2014. № 2 (92). С. 24–27.
  7. Сумароков А.В. Об управлении движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью реактивных двигателей на автономном участке полета // Матер. XIV конф. молодых ученых “Навигация и управление движением” / Под. общ. ред. В.Г. Пешехонова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО “Концерн “ЦНИИ “Электроприбор”, 2012. С. 157–164.
  8. Сумароков А.В. Управление движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью двигательной установки // Изв. РАН. ТиСУ. 2023. № 3. С. 141–155.
  9. Сумароков А.В. Об управлении движением перспективного транспортного космического корабля с помощью ракетных двигателей // Изв. РАН. ТиСУ. 2024. № 2. С. 154–168.
  10. Прутько А.А., Сумароков А.В. О нагрузках на элементы конструкции Многоцелевого лабораторного модуля на автономном участке полета // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 2. С. 123–138.
  11. Богданов К.А. Сумароков А.В., Тимаков С.Н. О решении задачи наведения спутника-осветителя на заданный район поверхности Земли и оценка освещенности // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 6. С. 115–129.
  12. Богданов К.А., Зыков А.В., Субботин А.В. и др. Применение обобщенных полиномов Баттерворта для стабилизации положения равновесия космической станции // Изв. РАН. ТиСУ. 2020. № 3. С. 148–163.
  13. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
  14. Прутько А.А., Сумароков А.В. Использование спектральных методов для анализа собственных частот колебаний конструкции МКС и амплитуды шумов измерителя угловой скорости // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2018. № 4. С. 59–68.
  15. Микрин Е.А., Тимаков С.Н., Зыков А.В. и. др. Опыт и перспективы создания бортовых алгоритмов управления движением космических аппаратов // Вестн. РФФИ. 2017. № 3 (95). С. 23–45.
  16. Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир, 1977. 650 с.
  17. Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации. Учеб. пособие / Под общ. ред. Н.Н. Севастьянова. Томск: Томский государственный ун-т, 2013. 313 с.
  18. Sumarokov A.V., Tyrnov P.A. Algorithm for Spacecraft Angular and Translational Motion Control with Use of Orientation Thrusters // Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2019. № 6. P. 30–40.
  19. Сумароков А.В. О бортовом алгоритме усреднения параметров орбитального движения Международной космической станции в эксперименте ICARUS // Изв. РАН. ТиСУ. 2018. № 2. С. 102–111.
  20. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. Ч. 1. М.: Наука, 1986.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of the axes of the associated coordinate system of the spacecraft under consideration and the location of the engines.

Download (128KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Switching lines on the phase plane.

Download (110KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Behavior of angular velocity and angular misalignment during the process of maintaining a given orientation.

Download (208KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Cyclogram of the DO operation when maintaining a given orientation.

Download (125KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Behavior of angular velocity and angular misalignment during the spacecraft turn.

Download (179KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Cyclogram of the DO operation during the spacecraft turn.

Download (189KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Behavior of angular velocity and angular misalignment during orbit correction using four DOs of the first collector.

Download (175KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Cyclogram of the operation of the DO during orbit correction using four DO of the first collector.

Download (190KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Behavior of angular velocity and angular misalignment during orbit correction using all eight DOs of both collectors.

Download (145KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Cyclogram of the operation of the first collector's DO during orbit correction using all eight DOs of both collectors.

Download (125KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Cyclogram of the operation of the second collector's DO during orbit correction using all eight DO of both collectors.

Download (101KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences