Обобщённые динамические уравнения Эйлера движения
твёрдого тела ……………….. <...> Основные задачи и общие принципы построения СУД КА
дистанционного зондирования Земли …………. <...> Основные типы исполнительных органов, применяющихся
в СУД КА. <...> Особенности исполнительных органов СУД КА
гироскопического типа ……... <...> Исходя из обобщённых динамических уравнений
Эйлера получены дифференциальные уравнения движения гироскопа. <...> Наиболее простой вид они имеют в осях Резаля. <...> Показано, как из
дифференциальных уравнений движения гироскопа в осях Резаля можно
получить основные формы движений гироскопа:
- свободную регулярную прецессию;
- нутационные колебания;
- вынужденную прецессию. <...> Применение гироскопа в СУД КА в ряде случаев не
имеет разумной альтернативы как в области создания чувствительных
элементов (называемых инерциальными датчиками ориентации), так и в
области создания исполнительных органов, вырабатывающих необходимые
управляющие моменты, воздействующие на корпус КА на различных этапах
его полёта. <...> Доказано, что инерциальные датчики ориентации могут измерять лишь
одну угловую координату из трёх и то лишь при условии, что две другие
координаты измеряются датчиками внешней информации. <...> В качестве
примеров использования инерциальных датчиков ориентации в системах
управления движением КА приведены: датчик угловой скорости (ДУС),
интегрирующий
поплавковый
гироскоп,
5
однороторная
орбита
(ГО),
гиростабилизированная платформа (ГСП), бесплатформенные инерциальные
навигационные системы (БИНС), в качестве которых могут использоваться
ДУС'ы или одноосные гиростабилизаторы (ОГС), а также приведён гироскоп
с электростатическим подвесом. <...> В этом случае функция
расчёта угловых координат КА возлагается на бортовой цифровой
вычислительный комплекс (БЦВК) с привлечением аппарата кватернионов. <...> Действие исполнительных органов систем управления движением КА с
использованием
гироскопов,
называемых
в
этом
случае <...>
Элементы_теории_гироскопа_и_его_применение_для_управления_космическими_аппаратами.pdf
УДК 531.383:629.7.054'847
Петрищев В.Ф. Элементы теории гироскопа и его применение для
управления космическими аппаратами: Учеб. пособие/Самар. гос.
аэрокосм. ун-т. Самара, 2004. 68 с.
JSBN 5-7883-0281-1
Рассмотрены некоторые важные закономерности движения гироскопов,
описаны области их применения для управления космическими аппаратами
дистанционного зондирования Земли.
Предназначено для
студентов старших курсов механических
специальностей СГАУ.
Ил. 30. Библиогр.: 8 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского
государственного аэрокосмического университета
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В.Л. Балакин,
канд. техн. наук, доц. М.И. Гоцуляк
JSBN 5-7883-0281-1 © В.Ф. Петрищев, 2004
© Самарский государственный университет, 2004
Стр.1
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………..………5
1. ГИРОСКОП. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ
ДВИЖЕНИЙ ……………………………………………………………...…..7
1.1. Теорема Резаля ……………………………………………………...7
1.2. Обобщённые динамические уравнения Эйлера движения
твёрдого тела ………………..………………………………….…...8
1.3. Необобщённые динамические уравнения Эйлера ………..…..…10
1.4. Гироскоп. Уравнения движения в квазикоординатах ……..…....11
1.5. Уравнения движения гироскопа в осях Резаля .............................13
1.6. Свободное движение гироскопа (свободная регулярная
прецессия) .........................................................................................17
1.7. Нутационные колебания гироскопа ………………….…………..20
1.8. Прецессионное движение гироскопа (вынужденная
прецессия) ….....................................................................................22
2. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СУД КА.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ. УРАВНЕНИЯ И ПОГРЕШНОСТИ
ИЗМЕРЕНИЙ ………………………………...……………………………...25
2.1. Основные задачи и общие принципы построения СУД КА
дистанционного зондирования Земли ………….………………...25
2.2. Условие применения инерциальных датчиков
ориентации КА .................................................................................30
2.3. Гироскопический датчик угловой скорости (ДУС) ……………..33
2.4. Интегрирующий поплавковый гироскоп …….…………...……...35
2.5. Однороторная гироскопическая орбита (ГО) …………………....37
2.6. Гиростабилизированная платформа (ГСП) ………………….…..41
2.7. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы
(БИНС). ДУС и одноосный гиростабилизатор (ОГС) …………..44
2.8. Гироскоп с электростатическим подвесом (ГЭП) ……………....51
3
Стр.2
3. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ СУД КА ГИРОСКОПИЧЕСКОГО
ТИПА. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ. УРАВНЕНИЯ МОМЕНТОВ……54
3.1. Основные типы исполнительных органов, применяющихся
в СУД КА. Особенности исполнительных органов СУД КА
гироскопического типа ……...……………………………..……...54
3.2. Одностепенный гиростабилизатор (двигатель-маховик) …….....57
3.3. Двухстепенный гиростабилизатор (гиродин) ………..…….…....58
3.4. Спаренные гиродины (гирорамы) ………………………...……...61
3.5. Трёхстепенный гиростабилизатор ………………………………..62
3.6. Спаренные трёхстепенные гиростабилизаторы с "коническим"
подвесом ………………………………………………...………....64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………………………...…….67
4
Стр.3
Учебное издание
Петрищев Владимир Федорович
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГИРОСКОПА
И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ
Учебное пособие
Редактор Л. Я. Ч е г о д а е в а
Корректор Л. Я. Ч е г о д а е в а
Подписано в печать 29.03.04. Формат 60×84 1/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная.
Усл. печ.л. 3,95. Усл. кр.-отт. 4,07. Уч.-изд.л 4,25.
Тираж 150 экз. Заказ
. Арт. С-6/2004.
Самарский государственный аэрокосмический
университет. 443086 Самара, Московское шоссе, 34.
РИО Самарского государственного аэрокосмического
университета. 443086 Самара, Московское шоссе, 34.
68
Стр.67