ON THE ISSUE OF INCREASING THE CONTROL ACCURACY FOR THE SMALL SPACECRAFT
Authors: Искендеров И.А. , Багирзаде С.С. 
Published: September 2024

Основной целью исследований, проводимых в данной статье, является анализ и синтез методов обеспечения, необходимой точности систем управления малого космического аппарата. В результате исследований, определилось настоящее состояние решения проблемы, и обнаружились основные недостатки существующих методов. В ходе проведенного исследования выявлено что, несмотря на эффективность и мощность, у наиболее часто используемого в космических аппаратах фильтра Калмана, для повышения точности систем управления, имеются некоторые недостатки, которые добавляют вычислительную нагрузку и проблемы с настройками в фильтре. Проанализированы возможности альтернативных методов, имеющихся на настоящее время, но многие из них изза вычислительной нагрузки и точности для решения данной проблемы не подходили. В качестве наиболее перспективного варианта повышения точности рассмотрено применение фильтра Маджвика, который по сравнению с другими методами, в частности с фильтром Калмана, не имеет больших вычислительных затрат и прост в настройке. Экспериментально установлено, что такой фильтр по своей точности не уступает фильтру Калмана и при этом имеет более устойчивые параметры, что свидетельствует о том, что фильтр Маджвика может служить одним из наиболее оптимальных средств, применяемых для повышения точности малого космического аппарата. С учетом особенностей и возможностей, перед другими существующими на сегодняшний день фильтрами, был выбран фильтр Маджвика, на основе гироскопа, акселерометра и магнитометра и рассмотрен возможность применения этого фильтра для повышения точности системы ориентации и стабилизации, являющейся одной из самых основных бортовых систем управления малого космического аппарата. С целью сравнительной оценки показателей фильтров Калмана и Маджвика, проведены исследования моделей этих фильтров в программной среде MATLAB.

The main purpose of the research conducted in this article is the analysis and synthesis of methods to ensure the necessary accuracy of a small spacecraft control systems. As a result of the research, the current state of the problem solution was determined and the main disadvantages of the existing methods were revealed. Based on research it is clear that, filter Kalman used frequently to increase the accuracy of the control system on the spacecrafts has some disadvantages, which makes setting problem and increases computational burden despite effectiveness and power. The possibilities of alternative methods are currently being investigated, but this is not appropriate for the most computational burdens and accuracy. In comparison with other methods, especially with the filter Kalman, the use of filter Madgwick which does not have great calculation losses and is simpler to adjust, is considered as the most promising option to increase accuracy. It has been experimentally determined that this filters accuracy is not less than the filter Kalman and also has more stable parameters, which confirms that the filter Madgwick is used as one of the optimal methods, which can be used to increase the accuracy of the small spacecraft. Taking into account the features and capabilities in front of other existing filters today, the Madgwick filter was chosen based on a gyroscope, accelerometer and magnetometer, and the possibility of using this filter to improve the accuracy of attitude determination system, which is one of the most basic onboard control systems of the small spacecraft, was considered. In order to comparatively evaluate the performance of the Kalman and Madgwick filters, the models of these filters were studied in the MATLAB software environment.