Целью исследования является оценка точности системы управления посадочным модулем с бесплатформенным инерциальным блоком. Рассматривается модель движения посадочного модуля под воздействием гравитации и аэродинамических сил во время посадки в атмосферной зоне без учета работы системы стабилизации. Посадочный модуль представляет собой летательный аппарат, система управления которого содержит бесплатформенную инерциальную навигационную систему, на выходе которой имеются необходимые для формирования управления параметры. Управление является аэродинамическим, оно осуществляется путем изменения пространственного угла атаки и угла крена, на которые накладываются ограничения по максимальному значению и скорости изменения. Описывается процедура формирования аэродинамического управления, приводятся результаты моделирования управляемого движения и оценивается влияние шага формирования управления на его точность. В статье описывается расчет навигации с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы и результаты моделирования ее работы. Проведена оценка влияния на точность системы инструментальных погрешностей акселерометров и датчиков угловой скорости, а также ошибок задания начальной ориентации, а также влияния формы траектории движения. Оценена точность системы управления в целом. Результаты данной работы могут быть использованы при формировании тестовых траекторий посадочного модуля на атмосферном участке при заданных начальных и конечных параметрах движения.
The purpose of the study is to evaluate the accuracy of the control system of the lander with a strapless inertial unit. A model of the lander’s motion under the influence of gravity and aerodynamic forces during landing in an atmospheric area is considered without taking into account the operation of the stabilization system. The lander is an aircraft. The hypothetical aerodynamic and dimensional-mass characteristics of the aircraft are set. The control system of the aircraft contains a free-form inertial navigation system, the output of which has the necessary parameters for control formation. The control is aerodynamic, it is carried out by changing the spatial angle of attack and the angle of roll, which are subject to restrictions on the maximum value and speed of change. The motion of the aircraft during landing in an atmospheric area is considered without taking into account the operation of the stabilization system. The procedure for the formation of aerodynamic control is described, the results of modeling controlled motion are presented, and the influence of the control formation step on its accuracy is evaluated. The article describes the calculation of navigation using a strapless inertial navigation system and the results of modeling its operation. The evaluation of the influence on the accuracy of the system of instrumental errors of accelerometers and angular velocity sensors and errors in setting the initial orientation, as well as the influence of the shape of the trajectory, was performed. The accuracy of the control system as a whole is evaluated.
1. Толпегин О.А., Кашин В.М., Новиков В.Г. Математические модели систем наведения ракет. СПб.: Изд-во БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, 2016. 154 с.
2. Теляков Р.Ф. Разработка алгоритма оптимального управления спуском летательного аппарата в заданную область прицеливания с заданным углом наклона траектории при наличии ошибок измерения параметров движения // Вестник Череповецкого государственного университета. 2015. № 2. С. 38–43. DOI: 10.13140/RG.2.2.14909.84966.
3. Матвеев В.В. Инерциальные навигационные системы. Тула: ТулГУ, 2012. 199 с.
4. Черников С.А., Щеглова Н.Н. Высокоточные системы навигации. М.: Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, 2018. 65 с.
5. Исаев М.А., Исаев А.М., Кудинов Н.В., Мироненко Р.С. Алгоритм начальной инициализации кватерниона пространственной ориентации в параметрах Родрига – Гамильтона // Вестник Донского технического университета, 2018. Т. 18, № 2. С. 238–245. DOI: 10.23947/1992-5980-2018-18-2-238-245.
6. Санько А.А., Шейников А.А. Определение угловой ориентации в БИНС: сравнение традиционных алгоритмов // Научный Вестник МГТУ ГА. 2022. Т. 25, № 1. С. 77–88. DOI: 10.26467/2079-0619-2022-25-1-77-88.
7. Кутовой В.М., Ситников П.В., Перепелкина С.Ю., Федотов А.А., Коротаева О.Л. Оценивание точности алгоритмов бесплатформенной инерциальной системы ориентации модернизируемых и перспективных средств выведения // Ракетно-космическая техника. 2013. Т. 1, № 1 (2). С. 6. DOI: 32470539.
8. Матвеев В.В. Погрешности бесплатформенных инерциальных навигационных систем // Приборостроение-2023: материалы 16-й Международной научно-технической конференции (Минск, 22–24 ноября 2023 г.). Минск: БНТУ, 2023. С. 8–10.
9. Матвеев В.В., Погорелов М.Г., Лихошерст В.В., Каликанов А.В., Кирсанов М.Д., Стрельцов Д.С., Колесников А.Г. Реализация алгоритмов ориентации бесплатформенных инерциальных навигационных систем // Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 85–90. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-85-92.