Способ и устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата

Способ и устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата

Реферат

 

Изобретение относится к комплексному контролю систем управления подвижных аппаратов и обеспечению устойчивости их движения в условиях действия на аппарат внешних и внутренних возмущающих воздействий. Технический результат заключается в повышении маневренности аппарата и обеспечении безопасности полета. Технический результат достигается за счет того, что изобретение позволяет определять в полете величину и направление смещения центра масс, возникшего из-за нарушения правил его загрузки, самопроизвольного перемещения груза, отказов топливной системы и несимметрии выработки топлива из баков, а также адекватно управлять отклонением рулей для компенсации влияния этого смещения. Сущность способа и устройства состоит в определении полетной взаимосвязи приращения абсолютного линейного ускорения аппарата в его произвольной точке по отношению к ускорению его центра масс с величиной и направлением смещения этой точки от центра масс в процессе движения. Реализация изобретения возможна с помощью акселерометра, гравиметра, датчика угловых скоростей, сумматора, двух частотных селекторов и блока текущих координат центра масс, соединенных между собой. 7 с. и 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к комплексному контролю систем управления подвижных аппаратов и обеспечению устойчивости их движения в условиях действия на аппарат внешних и внутренних возмущающих воздействий. Оно может быть использовано для контроля устойчивости и управления летательными аппаратами, кораблями, подводными лодками, космическими объектами. В частности, для самолета изобретение позволяет определять в полете величину и направление смещения центра масс аппарата, возникшего из-за нарушения правил его загрузки, самопроизвольного перемещения груза, отказов топливной системы и несимметрии выработки топлива из баков, сброса грузов и т.д., а также управлять отклонением рулей при небольших значениях этого смещения. Актуальность определения смещения центра масс-центровки летательных аппаратов подтверждает статистика авиакатастроф, где данный фактор имеет первостепенное значение [1, 2].

Известен способ определения величины и направления смещения центра масс, основанный на вычислении положения точки равнодействующей сил тяжести отдельных элементов конструкции аппарата [3, с. 331; 4, с. 137]. В строительных осях аппарата располагают центровочный чертеж конструкции с координатами центра масс и возможными перемещениями каждого составляющего элемента конструкции, топлива, возможного груза. Измеряют расстояния от центров масс каждого элемента до точки начала строительных осей аппарата, вес каждого элемента и вес всего аппарата, в целом, а затем судят о координатах центра масс, величине и направлении смещения по соотношениям: где X, Y, Z -искомые координаты центра масс аппарата; X_i, Y_i, Z_i -расстояния от центра масс i-го элемента до точки начала строительных осей системы координат фюзеляжа; _i - вес каждого элемента конструкции, груза, топлива аппарата; _i - вес всего аппарата в целом.

На практике считается, что на устойчивость движения летательного аппарата влияет лишь смещение центра масс вдоль продольной строительной оси [5, с. 231]. Поэтому в процессе эксплуатации самолета контроль положения центра масс проводят с учетом расположения грузов по продольной оси. При этом используются специальные центровочные графики [3, с. 334, 5, с. 223; 6, с. 111]. Они содержат сведения о фактической загрузке самолета, местоположении груза вдоль продольной оси и получаемой при этом центровке - координатах центра масс, выраженной в процентах средней аэродинамической хорды крыла. Определение величины, направления и возможного смещения центра масс здесь проводится по вышеприведенным соотношениям, но процесс расчета упрощен и формализован. Сложная задача определения основного фактора безопасности полета документирована по косвенным данным, влияющим на реальное состояние устойчивости. Это обусловлено важностью предельной загрузки самолета, при которой центр масс должен находиться в строго обозначенных пределах. Способ прост в применении, повсеместно распространен для определения предполагаемого местоположения центра масс на самолетах, кораблях и других подвижных объектах. Однако он не отражает истинного положения с устойчивостью аппарата. Это связано с перемещением грузов, неравномерностью выработки топлива из баков, изменением конфигурации аппарата и т.д., особенно в процессе полета, когда предполетные расчетные условия центровки нарушаются. Например, из-за случайных отказов топливной системы, перемещений грузов или нештатной конфигурации аппарата. Характерным примером может быть отказ системы симметричной выработки топлива из правого и левого топливных баков крыла самолета [1, с. 25] . Способ невозможно применить для определения в полете истинного положения центра масс и использовать для управления аппаратом.

Известен приближенный способ определения величины и направления смещения центра масс самолета в полете по углам отклонения рулевых поверхностей, при которых уравновешиваются моменты сил относительно центра масс [7, с. 9-15]. Способ основан на известных балансировочных соотношениях углов отклонения рулей самолета в установившемся режиме полета, которые зависят от скорости, высоты полета, массы, центровки, аэродинамической асимметрии и конфигурации самолеты. Величина и направление смещения центра масс в этом случае косвенно оцениваются летчиком по индикаторам отклонения рулей, например типа ИН-3 [7, с. 84; 8, с. 95-99]. Способ имеет неоднозначную взаимосвязь смещения центра масс с измеряемыми углами, что затрудняет его практическое использование особенно неопытными летчиками.

Известен способ (прототип) определения величины и направления смещения центра масс самолеты взвешиванием с использованием специальных двухплатформенных весов [9, с. 77]. Известный способ позволяет определить фактическое положение центра масс, а также определить закон изменения положения центра масс при выработке топлива и изменении загрузки самолета. Измерения параметров аппарата проводят в ангаре на специальных весах с использованием нивелира, отвесов, измерительной рулетки, нивелировочной линейки, а также специальных стремянок и подъемного крана. Способ основывается на известном из механики положении, что центр масс твердого тела является той точкой, через которую всегда проходит равнодействующая сил тяжести, независимо от ориентации тела в пространстве, а направление равнодействующей при этом совпадает с местной земной вертикалью. Это дает возможность найти центр масс путем взвешивания самолета на специальных двухплатформенных весах при двух-трех его положениях относительно этой земной вертикали для каждого из заданных вариантов его загрузки. При этом основные колеса шасси аппарата установлены на одной платформе, а носовое колесо - на другой платформе весов. Определяют направление линий действия равнодействующей силы тяжести в связанной с самолетом системе координат для каждого его углового положения при взвешивании. В точке пересечения линий находят координаты центра масс самолета в его плоскости симметрии. Для определения смещения центра масс в поперечном направлении от плоскости симметрии аналогичные построения проводят, когда раздельно измеряют силы, действующие на правое и левое колесо основных стоек шасси, и одновременно измеряются расстояния от плоскости симметрии самолета до точек опоры этих колес. Все манипуляции с самолетом как в первом, так и во втором случае проводятся с помощью подъемного крана. Способ точный, но весьма трудоемкий, его реализация возможна только в наземных условиях и требует применения специального громоздкого оборудования. Изменение положения центра масс, определяемое способом, носит заведомо известный характер по отношению к ограниченному числу дестабилизирующих факторов. Оценка положения центра масс в полете невозможна. Способ применим на стадии испытаний новых самолетов. Для определения центра масс крупногабаритных аппаратов необходимо создание сложного оборудования.

Известно устройство определения величины и направления смещения центра масс самолета, содержащее индикатор положения управляющих поверхностей - рулей высоты, направления, крена, вход которого через фазочувствительный преобразователь соединен с датчиками обратной связи на рулевых агрегатах этих управляющих поверхностей [7, с. 15- 17, 84; 8, с. 47-48, 95-99, рис. 121]. Устройство простое и обладает высокой надежностью. Оно индицирует положение рулей самолета, которое в установившемся полете зависит от параметров полета и центровки самолета. Однако взаимосвязь положения центра масс аппарата с положением его рулей здесь имеет неоднозначную зависимость. Точность определения смещения низкая.

Известно устройство (прототип) определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащее датчики нагрузки стоек шасси силой тяжести в статическом положении [9, с. 77; 10, с. 108]. Зная геометрические размеры шасси и их взаимное положение, несложно определить линию возможного положения центра масс аппарата. На практике определяют не положение центра масс, а так называемое обжатие стоек шасси (амортизаторов стоек), то есть их допустимое сжатие при известной массе полезной нагрузки и декларируемой центровке самолета. Недостатком известного устройства, выбранного за прототип, является невозможность его применения для определения величины и направления смещения центра масс в полете. Измерение носит весьма приближенный, косвенный характер, а положение центра масс в вертикальном направлении, по нормальной оси связанной системы координат вообще не измеряется.

Основной задачей, на решение которой направлены заявленные способ и устройство, является определение величины и направления смещения центра масс аппарата в полете при любых параметрах его ориентации, изменении конфигурации аппарата, перемещении грузов, действии на него внешних и внутренних возмущений. Сопоставление величины и направления смешения центра масс с допустимыми значениями позволяет решить техническую задачу контроля и обеспечения безопасности полета. Измерение в полете величины и направления смешения центра масс позволяет управлять его движением с учетом точного значения центровки, что открывает новые возможности создания высокоманевренных и экономичных подвижных объектов.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является создание комплексных систем управления и контроля с высокими технико-экономическими показателями.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе-прототипе определения величины и направления смещения центра масс аппарата, основанном на измерении параметров аппарата, согласно изобретению измеряют текущие величину и направление абсолютной угловой скорости, ускорения силы тяжести, кажущегося линейного ускорения, текущие углы тангажа и крена, после чего определяют величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата, суммируя кажущееся линейное ускорение и ускорение силы тяжести в точке местоположения аппарата, затем определяют величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, величину и направление угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс, после чего определяют величину и направление смещения центра масс согласно соотношению: где - величина смещения центра масс аппарата, м.; - величина угловой скорости аппарата относительно его центра масс, 1/с; W - величина приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, м/с²; t - время, с.

Сущность способа определения величины и направления смещения центра масс аппарата состоит в нахождении взаимосвязи приращения абсолютного линейного ускорения аппарата в его произвольной точке по отношению к ускорению его центра масс с величиной и направлением смещения этой точки от центра масс аппарата в процессе движения. При этом движение аппарата рассматривается как сумма поступательного движения центра масс и относительного углового движения вокруг центра масс [11, с. 368; 12, c. 17 ]. Тогда абсолютное линейное ускорение в произвольной точке аппарата (фиг. 1) по теореме Кориолиса [11, с. 97] определяется векторным выражением: где W_A - величина вектора абсолютного линейного ускорения аппарата в произвольной точке A (фиг. 1), м/с²; W_O - величина вектора абсолютного линейного ускорения аппарата в точке O начала подвижной системы координат O X₁ Y₁ Z₁, связанной с его центром масс, м/с²; - величина вектора абсолютной угловой скорости аппарата, 1/с; d /dt - величина вектора абсолютного углового ускорения аппарата, 1/с²; - величина вектора смещения центра масс по отношению к точке A, м; t - время, с.

Преобразовав выражение (3) к виду классического дифференциального уравнения относительно неизвестного смещения , получаем: где - величина и направление, то есть вектор приращения абсолютного линейного ускорения аппарата в точке A по отношению к абсолютному линейному ускорению в его центре масс - точке O.

Величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата определяют с помощью акселерометра, расположенного в произвольной точке A. Последний измеряет кажущееся ускорение [13, с. 79], равное где - величина и направление ускорения силы тяжести. Поэтому для определения суммируют кажущееся ускорение с измеренным ускорением силы тяжести , тогда: Величина ускорения силы тяжести зависит от точки местоположения аппарата, а направление - от его ориентации относительно Земли, определяемой углами тангажа и крена , [12, с. 33; 14, с. 74]: Проекции вектора ускорения силы тяжести на оси подвижной системы координат имеют вид: где [...]' - знак транспонирования матрицы - строки.

Измерение величины и направления ускорения силы тяжести возможно гравиметром. Абсолютную угловую скорость измеряет датчиком угловых скоростей. Углы тангажа и крена, так же как координаты точки местоположения аппарата, измеряются инерциальной навигационной системой, в которую входят и датчик угловых скоростей и акселерометр [8, с. 146].

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе определения величины и направления смещения центра масс аппарата измерение величины и направления абсолютного углового ускорения осуществляют, предварительно измеряя величину и направление абсолютной угловой скорости аппарата, затем по окончании периода времени меньшего периода собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс измеряют величину и направление приращения абсолютной угловой скорости и запоминают их. После чего определяют величину и направление абсолютного углового ускорения аппарата по скорости приращения абсолютной угловой скорости за период времени, меньший периоду времени собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс. Измерение величины ускорения силы тяжести осуществляют также по углу, широте и высоте точки местоположения аппарата [15, с. 791] согласно соотношению: g = 9,78049(1+5,28810^-3sin² ) - 3,08610^-6 H, (8) где g - величина ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата, м/с², - широта местоположения аппарата, угл. град.; H - высота местоположения аппарата над поверхностью Земли, м.

В отличие от гравиметрического измерения ускорения силы тяжести его определение по выражению (8) предпочтительно при наличии на аппарате инерциальной навигационной системы. Величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс определяют узкополосно, фильтруя на частоте собственных периодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс сигналы, пропорциональные соответственно абсолютному линейному ускорению аппарата, абсолютной угловой скорости и абсолютному угловому ускорению аппарата. При этом учитывается известное распределение частот углового движения аппарата [5, с. 172; 12, с. 27; 16, с. 106 и др.]. Фильтрация сигналов обеспечивает выделение короткопериодических составляющих углового движения аппарата, которое происходит вокруг центра масс [11, с. 368; 15, с. 843 и др.]. Длиннопериодические составляющие углового движения аппарата, связанные с движением его центра масс, подавляются.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе определения величины и направления смещения центра масс аппарата величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс можно определять также по разности абсолютного линейного ускорения аппарата и абсолютного линейного ускорения аппарата в его центре масс, измеренного по ускорению аппарата относительно Земли. При этом используются измерения навигационных параметров линейного перемещения аппарата, которые определяют движение его центра масс [17, 18, 19]. Измерение величины и направления абсолютного линейного ускорения центра масс аппарата с помощью навигационной системы возможно либо непосредственно [18, с. 111], либо при двойном дифференцировании линейных координат местоположения аппарата [17, с. 36-37], либо при однократном дифференцировании его линейных скоростей [22. , с. 106-108, 23 с. 198] , либо через значения линейных и угловых скоростей, измеренных в связанных осях аппарата [20, с. 263, 318]. Поскольку спектральные характеристики измерений навигационных параметров линейного перемещения аппарата существенно отличаются от спектральных характеристик измерений акселерометра, то выделение величины и направления приращения абсолютного линейного ускорения от углового движения аппарата представляется несложным. Разность абсолютного линейного ускорения, измеренного акселерометром, и ускорения, измеренного по сигналам навигационной системы, является высокочастотной составляющей сигнала акселерометра.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести, оно также содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, первый частотный селектор, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика тангажа, третий вход - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик угловых скоростей и второй частотный селектор, выход которого соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс.

Сущность изобретения состоит в определении на аппарате смещения его центра масс по величине и направлению приращения абсолютного линейного ускорения, измеренного акселерометром в его произвольной точке, при его угловом движении относительно центра масс. При этом параметры углового движения - угловая скорость и угловое ускорение определяются по сигналам датчика угловых скоростей аппарата. Поскольку координаты точки установки акселерометра на аппарате фиксированы в системе координат фюзеляжа [23, с. 90], то несложно определить и общепринятое смещение центра масс относительно средней аэродинамической хорды крыла [5, с. 231], в том числе в процентах. При этом с помощью датчиков тангажа, крена и ускорения силы тяжести предварительно определяется величина и направление ускорения силы тяжести, а с помощью акселерометра - кажущееся линейное ускорение в точке установки акселерометра. Суммируя кажущееся ускорение и ускорение силы тяжести, получаем величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата. Затем определяется приращение абсолютного линейного ускорения аппарата из-за его углового движения. Для этого из всего частотного спектра сигналов абсолютного линейного ускорения, с помощью первого частотного селектора выделяется составляющая на частоте высокочастотных - короткопериодических угловых колебаний аппарата. Аналогично из всего спектра абсолютных угловых скоростей аппарата, измеренных датчиком угловых скоростей, с помощью второго частотного селектора выделяется составляющая сигнала на этой же частоте. Сигналы, пропорциональные приращению абсолютного линейного ускорения и селектированным значениям угловых скоростей аппарата, поступают в блок текущих координат центра масс, где производится формирование составляющих и коэффициентов уравнения (2) с последующим его решением относительно величины и направления смещения центра масс аппарата.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик конструктивных координат акселерометра и первый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходной шиной смещения центра масс, а выход образует шину отклонения смещения центра масс. При этом определяется отклонение смещения центра масс от заданного значения смещения центра масс , связанного с конкретным значением центровки для данного типа аппарата и произвольных координатах точки расположения акселерометра на этом аппарате. Для самолета отклонение смещения центра может быть выражено в общепринятых единицах измерения - процентах средней аэродинамической хорды (САХ) крыла.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата датчик ускорения силы тяжести содержит последовательно соединенные датчик широты, первый функциональный преобразователь и второй сумматор, второй суммирующий вход которого соединен с выходом датчика высоты, а третий вычитающий вход - с выходом задатчика эталонного значения ускорения силы тяжести, а выход - с выходом датчика ускорения силы тяжести. При этом вычисляется величина ускорения силы тяжести по выражению (8). Вместо гравиметрического определения величины ускорения силы тяжести используется приближенное выражение, в котором ускорение силы тяжести получается с точностью, достаточной для определения смещения центра масс аппарата [15, с. 791]: g = 9,78049(1+5,28810^-3)sin² )-3,086 10^-6 H, (9) где g - величина ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата, м/с²; - широта местоположения аппарата, угл. град.; H - высота местоположения аппарата над поверхностью Земли, м.

Первый функциональный преобразователь реализует функцию sin² широты.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения составляющих ускорения силы тяжести содержит последовательно соединенные первый преобразователь координат, первый вход которого соединен с первым входом блока определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход - с выходом первого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом первого косинусного функционального преобразователя, второй преобразователь координат, второй вход которого соединен с выходом второго синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом второго косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом первого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом первого преобразователя координат, входы первых синусного и косинусного функциональных преобразователей соединены со вторым входом блока определения составляющих ускорения силы тяжести, третий вход которого соединен со входами вторых синусного и косинусного функциональных преобразователей, а выход - с шиной ускорения силы тяжести так, что первый выход второго преобразователя координат соединен с выходом ускорения силы тяжести по нормальной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом ускорения силы тяжести по поперечной оси связанной системы координат, а третий выход - с выходом ускорения силы тяжести по продольной оси связанной системы координат. При этом определяются проекции вектора ускорения силы тяжести (7) на оси связанной системы координат OX₁Y₁Z₁ аппарата. Блок определения составляющих ускорения силы тяжести реализует последовательность поворотов осей от подвижной земной системы координат, в которой вектор ускорения силы тяжести направлен по вертикали места, к связанной системе координат аппарата, в которой производится измерение ускорения. Он реализует следующее соотношение между проекциями вектора ускорения силы тяжести в подвижной земной системе координат OX_g2Y_g2Z_g2 (фиг. 1) и связанной системе координат OX₁Y₁Z₁ аппарата где [O, -g, O]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси подвижной земной системы координат, [g_x, g_y, g_z]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси связанной системы координат.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения составляющих ускорения силы тяжести имеет преобразователь координат, который содержит последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - со вторым входом преобразователя координат, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, а выход - с первым выходом преобразователя координат, последовательно соединенные третий умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - с третьим входом преобразователя координат, второй блок вычитания, суммирующий вход которого соединен с выходом третьего умножителя, вычитающий вход - с выходом четвертого умножителя, а выход - со вторым выходом преобразователя координат, четвертый вход преобразователя координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами второго и четвертого умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и вторым входами преобразователя координат. Преобразователь координат реализует преобразование проекций вектора в зависимости от синуса и косинуса угла, поступивших на второй и третий его входы. Поворот осуществляется путем преобразования значений проекций вектора на оси исходной системы координат, поступающих на первый, четвертый и пятый входы преобразователя. Соотношение входных и выходных сигналов преобразователя координат имеет вид где U_вх.1, U_вх.4, U_вх.5 - сигналы, поступающие соответственно на первый, четвертый и пятый входы преобразователя координат; U_вых.1, U_вых.2, U_вых.3 - выходные сигналы преобразователя координат соответственно на его первом, втором и третьем выходах; sin , cos - сигналы на втором и третьем входе преобразователя координат; - угол поворота систем координат.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок текущих координат центра масс содержит последовательно соединенные блок определения проекций и интегратор координат центра масс так, что первый вход блока текущих координат центра масс соединен с шиной приращения абсолютного ускорения, второй вход - с шиной угловой скорости аппарата, а выход - с шиной смещения центра масс, причем первый вход блока определения проекций соединен с входом угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, второй вход - с входом угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, третий вход - с входом угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы - с одноименными входами интегратора координат центра масс, тринадцатый вход которого соединен с входом приращения абсолютного ускорения по продольной оси связанной системы координат, четырнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения аппарата по нормальной оси связанной системы координат, пятнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения по поперечной оси связанной системы координат, а первый выход - с выходом смещения центра масс по продольной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом смещения центра масс по нормальной оси связанной системы координат, третий выход - с выходом смещения центра масс по поперечной оси связанной системы координат. Первый и второй входы блока текущих координат центра масс соединены соответственно с шиной приращения абсолютного ускорения и шиной угловой скорости аппарата. Проекции соответствующих векторов приращения абсолютного ускорения и угловой скорости аппарата на связанные оси имеют вид: Выход соединен с шиной смещения центра масс. Проекции вектора смещения центра масс на те же оси имеют вид: = (x,y,z). (13) Блок определения проекций формирует скалярные коэффициенты левой части дифференциального уравнения (2), а интегратор координат центра масс осуществляет решение этого уравнения относительно искомого смещения. При этом уравнения (2) представляются в проекциях на оси связанной системы координат: (14) где Коэффициенты a₁₁, a₁₂, . . . a₃₃, а также удвоенные проекции угловых скоростей с первого по двенадцатый выход блока определения проекций поступают на одноименные входы интегратора координат центра масс. На тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый входы поступают приращения абсолютного ускорения, входящие в правую часть дифференциального уравнения (2).

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения проекций содержит шесть сумматоров, три блока вычитания, три инвертора, три усилителя, шесть умножителей и три дифференциатора, причем вход первого дифференциатора, как и вход первого усилителя, первые входы пятого, шестого и оба входа седьмого умножителей соединены с первым входом блока определения проекций, вход второго дифференциатора, как и вход второго усилителя, первый вход восьмого умножителя, второй вход пятого умножителя и оба входа девятого умножителя соединены со вторым входом блока определения проекций, вход третьего дифференциатора, как и вход третьего усилителя, вторые входы шестого, восьмого и оба входа десятого умножителей соединены с третьим входом блока определения проекций, первый вход четвертого сумматора и вычитающий вход третьего блока вычитания соединены с выходом первого дифференциатора, а второй вход четвертого сумматора и суммирующий вход третьего блока вычитания соединены с выходом восьмого умножителя, первый вход пятого сумматора и вычитающий вход четвертого блока вычитания соединены с выходом второго дифференциатора, а второй вход пятого сумматора и суммирующий вход четвертого блока вычитания соединены с выходом шестого умножителя, первый вход шестого сумматора и вычитающий вход пятого блока вычитания соединены с выходом третьего дифференциатора, а второй вход шестого сумматора и суммирующий вход пятого блока вычитания соединены с выходом пятого умножителя, первые входы седьмого и восьмого сумматоров соединены с выходом седьмого умножителя, второй вход восьмого сумматора и первый вход девятого сумматора соединены с выходом девятого умножителя, вторые входы девятого и седьмого сумматоров соединены с выходом десятого умножителя, вход первого инвертора соединен с выходом восьмого сумматора, а выход - с первым выходом блока определения проекций, второй выход которого соединен с выходом третьего блока вычитания, а третий выход - с выходом пятого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с четвертым выходом блока определения проекций, пятый выход которого соединен с выходом второго инвертора, соединенного с выходом седьмого сумматора, шестой выход блока определения проекций соединен с выходом пятого блока вычитания, седьмой выход - с выходом четвертого блока вычитания, восьмой выход - с выходом шестого сумматора, девятый выход - с выходом третьего инвертора, соединенного с выходом девятого сумматора, десятый выход - с выходом первого усилителя, одиннадцатый выход - с выходом третьего усилителя, а двенадцатый выход - с выходом второго усилителя. Блок определения проекций реализует функцию вычисления коэффициентов по выражениям (15), а также удвоенных проекций угловых скоростей, входящих в уравнения (14).

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата интегратор координат центра масс содержит последовательно соединенные десятый сумматор, первый интегратор, второй интегратор, четвертый инвертор, одиннадцатый умножитель, второй вход которого соединен с первым входом интегратора координат центра масс, а выход - с первым входом десятого сумматора, второй вход которого соединен с тринадцатым входом интегратора координат центра масс, третий вход - с выходом двенадцатого умножителя, первым входом соединенным со вторым входом интегратора координат центра масс, четвертый вход - с выходом тринадцатого умножителя, первым входом соединенным с третьим входом интегратора координат центра масс, пятый вход - с выходом четырнадцатого умножителя, первым входом соединенным с десятым входом интегратора координат центра масс, шестой вход - с выходом пятого инвертора, последовательно соединенные одиннадцатый сумматор, третий интегратор, четвертый интегратор, шестой инвертор, пятнадцатый умножитель, второй вход которого соединен с пятым входом интегратора координат центра масс, а выход - с первым входом одиннадцатого сумматора, в