Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2026. Т. 23. № 3. С. 88-95
Исследование устойчивости алгоритма управления -Bdot на примере малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли SXC3-219 по данным прямых бортовых измерений компонент вектора угловой скорости
1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия
Одобрена к печати: 17.03.2026
DOI: 10.21046/2070-7401-2026-23-3-88-95
Вопросы устойчивости управления движением космического аппарата существенным образом влияют на эффективность выполнения им целевых задач. Особенно это касается проведения съёмок высокого разрешения. Известные алгоритмы управления являются теоретически устойчивыми. Однако из-за различных погрешностей работы реальных исполнительных органов и средств измерений сходимость этих алгоритмов может быть ниже теоретической. Одним из широко применяемых алгоритмов для малых космических аппаратов представляется -Bdot. Для его реализации требуются магнитные исполнительные органы, которые при своей работе не используют рабочее тело. Проводится анализ устойчивости управляемого движения малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли SXC3-219 с целью повышения эффективности выполнения им целевых задач. Исследуется устойчивость алгоритма управления -Bdot на участке снижения угловой скорости магнитными исполнительными органами. Применяется классический метод функции Ляпунова. Для исследования используются данные измерений компонент угловой скорости SXC3-219 с помощью многофункционального устройства iNEMO inertial module LSM9DS1. Это устройство входило в состав информационно-измерительной системы. Результаты работы могут быть использованы для совершенствования алгоритмов управления малыми космическими аппаратами с целью повышения эффективности выполнения задач дистанционного зондирования.
Ключевые слова: устойчивость движения, алгоритм управления -Bdot, малый космический аппарат дистанционного зондирования Земли, функция Ляпунова, угловое движение
Полный текстСписок литературы:
- Кирилин А. Н., Ахметов Р. Н., Шахматов Е. В., Ткаченко С. И., Бакланов А. И., Салмин В. В., Семкин Н. Д., Ткаченко И. С., Горячкин О. В. Опытно-технологический малый космический аппарат «АИСТ-2Д». Самара: СамНЦ РАН, 2017. 324 с.
- Овчинников М. Ю., Пеньков В. И., Ролдугин Д. С., Иванов Д. С. Магнитные системы ориентации малых спутников. М.: ИПМ им. М. В. Келдыша, 2016. 366 с.
- Седельников А. В., Скиданов Р. В., Браткова М. Е. и др. Реконструкция вращательного движения малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли ИСОИ (SXC3-219) по данным бортовых измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 75–82. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-75-82.
- Сёмкин Н. Д., Сазонов В. В., Воронов К. Е., Пияков А. В., Дорофеев А. С., Ильин А. Б., Пузин Ю. Я., Видманов А. С. Измерение параметров магнитного поля и анализ возмущений на борту малых космических аппаратов «Аист» // Физика волновых процессов и радиотехн. системы. 2015. Т. 18. № 4. С. 67–73.
- Abrashkin V. I., Voronov K. E., Dorofeev A. S. et al. Detection of the rotational motion of the AIST-2D small spacecraft by magnetic measurements // Cosmic Research. 2019. V. 57. No. 1. P. 48–60. DOI: 10.1134/S0010952519010015.
- Akhmetov R., Filatov A., Khalilov R. et al. “AIST-2D”: Results of flight tests and application of earth remote sensing data for solving thematic problems // The Egyptian J. Remote Sensing and Space Science. 2023. V. 26. No. 3. P. 427–454. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2023.06.003.
- Busch S., Koss P. A., Horch C. et al. Magnetic cleanliness verification of miniature satellites for high precision pointing // Acta Astronautica. 2023. V. 210. P. 243–252. DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.05.017.
- Carletta S., Teofilatto P. Design and numerical validation of an algorithm for the detumbling and angular rate determination of a CubeSat using only three-axis magnetometer data // Intern. J. Aerospace Engineering. 2018. V. 2018. No. 3. Article 9768475. DOI: 10.1155/2018/9768475.
- Chen H. High-precision target detection of remote sensing image based on feature enhancement with 6G technology // Advances in Multimedia. 2022. V. 2022. No. 1. Article 6095308. 14 p. DOI: 10.1155/2022/6095308.
- Fu X., Liang L., Ma W. et al. Efficient uncertainty analysis of external heat flux of solar radiation with external heat flux expansion for spacecraft thermal design // Aerospace. 2023. V. 10. No. 8. Article 672. https://doi.org/10.3390/aerospace10080672.
- Ivliev N., Evdokimova V., Podlipnov V. et al. First Earth-imaging CubeSat with harmonic diffractive lens // Remote Sensing. 2022. V. 14. No. 9. Article 2230. DOI: 10.3390/rs14092230.
- Ivliev N., Podlipnov V., Petrov M. et al. 3U CubeSat-based hyperspectral remote sensing by Offner imaging hyperspectrometer with radially-fastened primary elements // Sensors. 2024. V. 24. No. 9. Article 2885. https://doi.org/10.3390/s24092885.
- Jamshidi S., Mirzaei M. Novel scheme for uncertainty and disturbance estimation to control of spacecraft system with input constraint // Proc. Institution of Mechanical Engineers, Pt. I: J. Systems and Control Engineering. 2024. V. 238. P. 1738–1751. DOI: 10.1177/09596518241263371.
- Kazanskiy N., Ivliev N., Podlipnov V., Skidanov R. An airborne Offner imaging hyperspectrometer with radially-fastened primary // Sensors. 2020. V. 20. No. 12. Article 3411. DOI: 10.3390/s20123411.
- Klyushin M. A., Maksimenko M. V., Tikhonov A. A. Electrodynamic attitude stabilization of a spacecraft in an elliptical orbit // Aerospace. 2024. V. 11. No. 11. Article 956. DOI: 10.3390/aerospace11110956.
- Li H. Control system stability // Control theory for practical applications. With MATLAB demonstration programs. Singapore: Springer, 2017. P. 69–96. DOI: 10.1007/978-981-97-5008-5_4.
- Liu H., Wang H., Cheng Y. Attitude control of micro-satellite with only magnetic actuators // Chinese J. Space Science. 2007. V. 27. No. 5. P. 425–429. DOI: 10.11728/cjss2007.05.425.
- Nikolaeva A. S., Evtushenko M. A., Manukyan L. A. Investigation of the accuracy of an approximate solution of the initial boundary value problem of thermal conductivity with boundary conditions of the third kind // Intern. J. Mathematical Modelling and Numerical Optimisation. 2025. V. 15. No. 1. P. 52–63. https://doi.org/10.1504/IJMMNO.2025.145634.
- Ovchinnikov M. Yu., Roldugin D. S., Tkachev S. S., Penkov V. I. B-dot algorithm steady-state motion performance // Acta Astronautica. 2018. V. 146. P. 66–72. DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.02.019.
- Roldugin D. S., Ovchinnikov M. Yu. Explicit solution for the attitude motion of a bias momentum satellite under Bdot magnetic damping // Aerospace Science and Technology. 2025. V. 159. Article 110019. DOI: 10.1016/j.ast.2025.110019.
- Sedelnikov A. V. (2020a) Accuracy assessment of microaccelerations simulation on the spacecraft “Foton-M” No. 2 according to magnetic measuring instruments data // Microgravity Science and Technology. 2020. V. 32. No. 3. P. 259–264. DOI: 10.1007/s12217-019-09766-y.
- Sedelnikov A. V. (2020b) The assessment problem of microaccelerations at the experimental sample of the small spacecraft “AIST” after the battery degradation and the method of its solution // Microgravity Science and Technology. 2020. V. 32. No. 4. P. 673–679. DOI: 10.1007/s12217-020-09789-w.
- Sedelnikov A. V. Algorithm for restoring information of current from solar panels of a small spacecraft prototype “AIST” with help of normality conditions // J. Aeronautics, Astronautics, and Aviation. 2022. V. 54. No. 1. P. 67–76. DOI: 10.6125/JoAAA.202203_54(1).05.
- Sedelnikov A. V., Filippov A. S., Gorozhakina A. S. Evaluation of calibration accuracy of magnetometer sensors of Aist small spacecraft // J. Physics: Conf. Series. 2018. V. 1015. Article 032045. DOI: 10.1088/1742-6596/1015/3/032045.
- Sedelnikov A. V., Taneeva A. S., Khnyryova E. S. et al. Investigation of the rotational motion stability of the AIST small spacecraft prototype according to the measurements of the Earth’s magnetic field // J. Physics: Conf. Series. 2021. V. 1901. Article 012022. DOI: 10.1088/1742-6596/1901/1/012022.
- Sedelnikov A., Orlov D., Serdakova V., Nikolaeva A. (2023a) The symmetric formulation of the temperature shock problem for a small spacecraft with two elastic elements // Symmetry. 2023. V. 15. No. 1. Article 172. DOI: 10.3390/sym15010172.
- Sedelnikov A., Serdakova V., Nikolaeva A. (2023b) Method of taking into account influence of thermal shock on dynamics of small satellite and its use in analysis of microaccelerations // Microgravity Science and Technology. 2023. V. 35. No. 3. Article 25. DOI: 10.1007/s12217-023-10049-w.
- Sedelnikov A., Manukyan L., Maslowa U. (2024a) The methodology for estimating the angular velocity of rotation of a small spacecraft based on a limited number of magnetometric measurements // 8th Intern. Conf. on Computing, Control and Industrial Engineering (CCIE2024). Lecture Notes in Electrical Engineering. V. 1253. Singapore: Springer, 2024. P. 435–440. DOI: 10.1007/978-981-97-6937-7_52.
- Sedelnikov A., Skidanov R., Taneeva A. et al. (2024b) Investigation of the applicability of the Boer formula for estimating the angular velocity of rotation of a small spacecraft by measuring the components of the induction vector of the Earth’s magnetic field in evaluating micro-accelerations and forming control laws // Microgravity Science and Technology. 2024. V. 36. No. 6. Article 59. DOI: 10.1007/s12217-024-10148-2.
- Shu S., Fang J.-C., Zhang W. et al. High-precision attitude control method based on MSCMG for large-scale remote sensing satellite // Zhongguo Guanxing Jishu Xuebao/J. Chinese Inertial Technology. 2017. V. 25. No. 4. P. 421–431. DOI: 10.13695/j.cnki.12-1222/o4.2017.04.001.
- Thiel F., Schnabel A., Knappe-Grüneberg S. et al. Demagnetization of magnetically shielded rooms // Review of Scientific Instruments. 2007. V. 78. No. 3. Article 035106. DOI: 10.1063/1.2713433.
- Zhu W., Yang Y., Tian B., Zong Q. Global finite-time adaptive attitude control for coupled spacecraft with model uncertainty and actuator faults // IEEE Trans. Control Systems Technology. 2024. V. 32. No. 6. P. 2428–2435. DOI: 10.1109/TCST.2024.3405668.