Розглянуто комплексну проблему підвищення якості керування просторовою орієнтацію мікросупутника на базі використання сучасних інформаційних методів, алгоритмів формування моментів керування та використання робастних методів. Моменти формуються магнітними котушками й двигунами-маховиками. Для виключення режиму розвантажування маховиків вводиться інтегральна складова в закон керування, причому тільки в керування котушками. У зв'язку з відсутністю вимірювачів кутових швидкостей задача одержання повного вектора стану вирішується на основі тільки позиційних датчиків. Оцінювання вектора стану шляхом мультиплікативного оновлення оцінки орієнтації дозволяє за рахунок використання еліпсоїдального фільтра забезпечити високу точність оцінювання.

Запропоновано використання критерію найменших квадратів з метою зменшення впливу похибок вимірювачів на точність оцінки орієнтації, одержаної за допомогою алгоритму TRIAD. З метою перевірки одержаних співвідношень проведено числове моделювання роботи алгоритму. Розглянуто випадок повільного кутового руху та наведено результати оцінювання його параметрів.

Запропоновано метод визначення окремих елементів матриці орієнтації. Також представлено матричну форму розв'язку задачі визначення орієнтації літального апарату на основі критерію найменших квадратів. З використанням моделі вимірювань QUEST розглянуто питання впливу випадкових похибок вхідних даних на точність оцінювання орієнтації.

Представлена система стабилизации, которая построена на МЭМС гироскопе. Эта система есть неотъемлемой частью системы наведения и создает комфортные условия для работы чувствительного элемента (например, оптического датчика). Выполнен синтез астатической системы стабилизации.

The geometric algorithms of attitude determination using vector measurements are suggested. Matrix or quaternion algebras are not used. The comparison with algorithm QUEST is fulfilled.

Запропоновано алгоритми визначення орієнтації твердого тіла, які базуються на геометричних співвідношеннях та методі найменших квадратів.

This paper describes the analytical expression of the attitude covariance matrix for the QUEST and TRIAD methods in an individual case. Influence of measurement model parameters on the accuracy of attitude determination via the methods method is analyzed. An influence of changes in the accuracy of one of the sensors on the attitude determination is considered.

Relations which allow estimate the influence of vector measuring errors on matrix algorithm TRIAD accuracy are suggested. Connection between the algebraic and geometrical methods of errors analysis is achieved.

Проаналізовано динамічні гасники коливань індикаторного типу. Перевага таких гасників полягає у відсутності прямої взаємодії між об'єктом та гасником. Показано, що використовуючи запропоновані формули для параметрів контролера можна отримати ефективний гасник з простим контролером. Для аналізу використовуються також лінійні матричні нерівності. Задачу проаналізовано як задачу H-синтезу. Показано, що використовуючи лінійні матричні нерівності також можна отримати дуже ефективні гасники.

Запропоновано алгоритм визначення орієнтації на базі обчислення осі та кута повороту. Вважаються відомими проекції нормованих векторів в опорній та зв'язаній з тілом системах координат. Задача полягає в знаходженні одиничного вектора та кута повороту зв'язаної з тілом системи координат відносно опорної системи координат. Виконано порівняння з алгоритмом QUEST. Показано, що точність запропонованого алгоритму еквівалентна точності алгоритму QUEST.

Проаналізовано точність визначення орієнтації об'єкта за наявності помилок вимірювання відстаней до супутників. Використано матричні форми аналізу та метод найменших квадратів. Запропоновано алгоритм визначення кутової орієнтації супутника на основі порівняння вимірюваних та розрахункових дистанцій відстані від антен, встановлених на об'єкті до GPS-супутників. Проаналізовано задачу оцінки точності визначення кутової орієнтації за наявності помилок при визначенні відстаней до супутників. Для невеликих помилок вимірювання їх вплив на точність визначення положення можна характеризувати додатковою матрицею обертання. Показано, що завдання спрощується, якщо нормалізовані вектори утворюють ортогональний базис. Отримано співвідношення між помилками вимірювання в системі координат об'єктів та координатною системою. Показано, що для малих помилок вимірювань їх вплив на точність визначення орієнтації може характеризуватися додаткової матрицею повороту.

Розглянуто проблеми синтезу та аналізу комплементарних фільтрів, використовуваних під час визначення орієнтації рухомих об'єктів. Досліджено комплементарний фільтр в довільно розташованій еталонній системі координат, що визначається специфікою функціонування вимірювального пристрою. Представлено передавальні функції контролера у каналах корекції за сигналами акселерометра і магнітометра. Показано, що при використанні гіроскопа і акселерометра виникає дрейф відносно усіх осей еталонної системи координат. Отримано співвідношення для розрахунку цих дрейфів. Спрощені рівняння комплементарного фільтра було отримано відносно похибки орієнтації. Проаналізовано вплив структури передавальної функції контролера в каналі корекції за сигналами акселерометра на статичну похибку комплементарного фільтра. Показано, що при перетворенні кутів орієнтації в систему координат з вертикальною віссю можна усунути статичні похибки магнітометра щодо горизонтальних осей, при цьому похибка щодо вертикальної осі зберігатиметься.

Проаналізовано визначення орієнтації на основі вимірювання відстаней між точками тіла та опорними точками (маяками). Визначено умови вибору цих точок. При аналізі використано матричний метод та метод найменших квадратів. Як частину задачі розв'язано задачу позиціювання, яка має самостійне значення. Досліджено вплив похибок вимірювання відстаней на точність визначення орієнтації. Запропоновано форму функції втрат дозволяє спростити вираз для матриці напрямних косинусів і, тим самим, виконати аналітичний аналіз похибок. Показано, що для малих похибок їх вплив на точність визначення кутів орієнтації можна характеризувати додатковим поворотом зв'язаної з тілом системи координат. Теоретичний та чисельний аналіз показав, що точність визначення орієнтації можна суттєво підвищити за рахунок збільшення кількості вимірювань.

Розглянуто проблему визначення координат положення цілі на основі використання декількох ліній візування, отриманих за допомогою антен, що встановлюються на безпілотних літальних апаратах (БЛА). Запропоновано алгоритми позиціонування цілі за допомогою БЛА. Запропоновані алгоритми вимагають знання координат кількох положень БЛА. Для вирішення задачі використовується техніка найменших квадратів. Розглянуто деякі шляхи вирішення проблеми. У першому випадку алгоритми передбачають знаходження декількох прямих ліній візування цілі. Далі для вирішення проблеми використовується геометричний або аналітичний метод. У другому випадку алгоритм передбачає вимірювання відстаней від рухомого об'єкта до цілі. Завдання вирішуються у векторній та векторно-матричній формі. Представлено результати моделювання, що підтверджують ефективність запропонованих алгоритмів. Отримані результати можуть бути корисними як для цивільних, так і для спеціальних областей застосування.

Розглянуто векторні методи визначення орієнтації твердого тіла із використанням інформації про вектори в опорній та пов'язаній із тілом системах координат. В основу аналізу покладено метод найменших квадратів у векторно-матричній формі. Такий підхід надає можливість із єдиних позицій розглянути застосування різних методів розв'язання задачі: матричного (з використанням матриці напрямних косинусів), геометричного (із використанням вектора Гіббса), кватерніонного (із використанням кватерніону повороту). Проведено числову оцінку точності восьми алгоритмів визначення орієнтації, отриманих на базі даних методів.

Розглянуто підвищення точності визначення орієнтації безплатформною системою на основі просторового обертання гіроскопів відносно об'єкта. Предметом аналізу є математична модель похибки вимірювання кутів орієнтації з урахуванням постійних зсувів гіроскопів. Запропонована модель похибок надає змогу досить легко оцінити ефективність автокомпенсації. Показано, що задачу можна звести до інтегрування матриці напрямних косинусів, які визначають положення чутливих елементів у системі відліку координат. Результати теоретичного аналізу та моделювання підтверджують високу ефективність даного методу для підвищення точності вимірювання кінематичних параметрів.