Brevet FR2525361A1 — publié le 19831021

Dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre artificiel muni d'un générateur de moment magnétique La présente invention a pour objet un dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre artificiel comportant un générateur de moment magnétique qui entre en interaction commandée avec le champ magnétique terrestre, en exerçant un moment de rotation sur le satellite pour la régulation d'attitude de ce dernier, et un circuit commutateur commandant ledit générateur de moment magnétique, circuit auquel sont amenés, pour former un signal de commande fonction de la polarité pour le générateur de moment magnétique, un signal de régulation de moment magnétiques par exemple un signal d'erreur d'attitude, et un signal de polarité délivré par un indicateur de temps et indiquant la polarité du champ magnétique terrestre. Avec un tel dispositif, on règle l'attitude d'un satellite terrestre de façon magnétique, cela en exerçant sur le satellite un moment de rotation qui prend naissance par l'interaction entre le champ magnétique terrestre et le générateur de moment magnétique dudit satellite. Un moment de rotation T sur le satellite peut s'exprimer par l'équation vectorielle T = M B, ( 1) dans laquelle AI désigne le vecteur du moment magnétique créé par le générateur de moment magnétique et B le vecteur de l'intensité, ou induction, magn-tique du champ magnétique terrestre La régulation d'attitude du satellite peut être exercée par le moment magnétique déterminé dans une unité logique de régulation appropriée O On connaît un dispositif de régulation magnétique d'attitude dans lequel on règle en continu le moment magnétique en fonction d'un signal de régulation d'attitude On constate à cet effet la direction et l'intensité du champ magnétique terrestre par un palpeur magnétique à bord du satellite, mais l'utilisation d'un tel palpeur rend ce système compliqué. Pour éliminer cet inconvénient, on a proposé un système de régulation d'attitude dans lequel on utilise uniquement la polarité connue par la forme du champ mnagnétique terrestre le long de l'orbite du satellite Ce système a à vrai dire l'inconvénient que le moment magnétique engendré 3 par ce signal de polarité et un signal de régulation d'atti- tudie S commut,' sous la forme d'une onde rectangulaire ou d'une courbe en escalier, d'o il résulte des sauts ou variations, brusques du moment de rotation lors du passage L un autre échelon, si bien que, pendant cctte corlmutation, le satellite se trouve perturbé dans -on attitude. L'invention a pour objet un dispositif de régulation de l'attitude d'un satellite par voie miagneti:lue du genre en question qui soit amélioré en sorte que 1 'on évite d'une façon simple des variations brusquesdu moment de rotation pendant la commutation du moment magnétique afin d'empêcher des pertur- bations sur le satellite; ce dispositif doit en outre être établi de façon simple sans parties compliquées. Le dispositif selon l'invention est caractérisé Par le fait qu'un organe de lissage du signal de commande du générateur de moment magnétique est inséré entre le circuit commutateur et ledit générateur de moment magnétique. En conséquence, dans le dispositif de régulation d'- att Ltude d'un satellite selon l'invention, on combine dans un circuit commutateur un signal de régulation de moment magné- tique, par exemple un signal d'erreur d'attitude dérivé de palpeurs d'attitude, et un signal de polarité délivré par un indicateur de temps, pour exem ple une horloge, et indijuant la polarité du champ magnét-i qque terrestre en ch ue lieu du satellite Le signal de sortie de ce circuit commutateur est un signal de commande fonction de la polarit é pour le géné- rateur de moment magniétique, mais un o:G:ne de li ssage est inséré entre ledit circuit et le gnérateur de mo ent i,:,gn tiqueo Cet organe de lissage, eut par exetple 8 ire uin temnporisateur du premier ordre Ledit orf-ane de lissage f:i-, que, lors du passage d'un échelon à hun aptre u'l iu moment magnétique, le signal de commande du g :'nerateur de moment magnétique présent 'a la sortie du circuit commutateur ne se modifie pas brusquement, mais se trouve porté progressivement à la valeur correspondant au nouvel échelon de commutation du moment magnétique Le satellite est ainsi amené doucement à sa nouvelle attitude Le circuit de lissage peut être utilisé non seulement dans une régulation d'attitude o l'on ne commute le champ magnétique le long de l'orbite du satellite que tous les 900, mais aussi dans un système o le moment magnétique se trouve commuté comme sur une courbe en escalier. Le dispositif de régulation d'attitude selon l'invention n'est pas compliqué, car il ne nécessite pas de palpeur de champ magnétique en propre Les informations sur le champ magnétique sont calculées auparavant d'après la distribution connue du champ magnétique terrestre et d'après le parcours sur orbite connu du satellite Les temps de commutation du moment magnétique sont ensuite donnés par un indicateur de temps. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est le schéma synoptique d'une partie d'un dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre selon ladite invention; les figures 2 a à 2 d sont des diagrammes en temps de plusieurs signaux donnés à titre explicatif. Selon la figure 1, un signal de régulation de moment magnétique 1, par exemple un signal d'erreur d'attitude, est amené à un circuit commutateur 3 dans lequel il se combine avec un signal de polarité qui est fourni de son côté par un indicateur de temps, par exemple une horloge 2, conformément à une polarité déterminée du champ magnétique terrestre Le signal de sortie du circuit commutateur 3 est amené, comme signal de commande, à travers un organe de lissage 4 compor- tant un temporisateur du premier ordre, à une bobine ( 1 'électro- aimant 5 qui engendre un moment magnétique correspondant, La bobine 5 est placée, selon l'axe du satellite autour duquel on doit corriger l'attitude de celui-ci, dans des plans qui renferment l'axe de roulis, de tangage ou de laceto Gn a représenté sur la figure 2 plusieurs formes d'ondes La forme a montre la variation du champ magnétique terrestre pendnt la révolution du satellite dans une direction par ra/port à la terre, c'est-à-dire le long de l'axe de lacet du satellite* Cette variation a peu près sinusoïdale le long de l'axe de lacet entre en interaction avec le moment magné- tique engendré par la bobine d'électro-aimant 5 et engendre a son tour un moment de rotation autour de l'axe de tangage du satellite On a reproduit sur la figure 2 b le signal de polarité de l'indicateur de temps 2, dont la phase est décalée de 450 par rapport au signal de la figure 2 a Ce signal rectangulaire détermine la dépendance de la polarité du signal de commande du générateur de moment magnétiqueo Si le schéma synoptique selon la figure 1 ne comprenait pas l'organe de lissage 4, le générateur de moment magnétique 5 serait commandé par un signal selon la figure 2 b, si bien que le signal du moment magnétique présenterait aussi cette forme rectangulaire jiais, du fait de l'organe de lissage, le moment magnétique prend une forme ondulée telle que représentée sur la figure 2 co Par l'effet du temporisateur du premier ordre qlue renferme l'organe de lissage 4, -ni la montée ri 1-du l momlt :,agnétique n'ont lieu suivant une courbe en escalier abrupt: elles sont au contraire menées progressivement à lxursvaleurs finales maximales ou minimales Ce moment magnétique mène, En interaction avec le champ magnétique terrestre de la forme ondulée selon-la figure 2 a a un moment de rotation lissé correspondant à la forme d'onde selon la figure 2 do Par le transfert progressif au maximum du moment de rotation et la chute progressive du moment de rotation a son minimum, on évite des perturbations brusques sur le satellite. Une régulation autour d'autres axes q(ue l'axe de tangage est bien entendu aussi possible si 1 'on dispose différemment les bobines d'Zlectro-aimant con-me on l'a indiniéu plus haut L'organe de lissage 4 peut en outre être aussi un temporisateur d'ordre plus élevé que le premier ordre Dans ce cas, l'invention donne une possibilité simple de régler avec perturbation minimale l'attitude d'un satellite terrestre par voie magnétique. REVENDT CATIONS 1 o Dispositif de régulation d'attitude d'un satellite terrestre comportant un gén'rateur de moment magn-tique qui entre en interaction commandée avec le champ magnétique terrestre en exerçant en même temps un moment de rotation sur le satellite en vue de la régulation de l'attitude de ce dernier et un circuit commutateur qui commande ledit générateur de momnent magnétique et auquel sont amenés, pour former un signal de commande fonction de la polarité pour le générateur de moment magnétique, un signal de régulation de moment magnétique, par exemple un signal d'erreur d'attitude, et un signal de polarité fourni par un indicateur de temps et indiquant la polarité du champ magnétique terrestre, dispositif caractérisé par le fait qu'un organe de lissage pour le signal de commande du générateur de moment magnétique ( 3) est inter- calé entre ce dernier et le circuit commutateur ( 3). 2 o Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'organe de lissage ( 4) est un temporisateur du premier ordre.