Method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models with consideration of their uncertainty

Abstract

Development of method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models using compensation of the initial magnetic field with consideration of magnetic characteristics uncertainty. Methodology. Orbital spacecraft multiple magnetic dipole models calculated as solution of nonlinear minimax optimization problem based on near field measurements for prediction orbital spacecraft far magnetic field magnitude. Nonlinear objective function calculated as the weighted sum ofsquared residuals between the measured and predicted magnetic field. Weight matrix calculated as inverse covariance matrix of random errors vector. Values of magnetic moments and coordinates of placement of compensating magnetic dipoles for compensation of the orbital spacecraft initial magnetic field also calculated as solution of nonlinear minimax optimization problem. Both solutions of this nonlinear minimax optimization problems calculated based on particle swarm nonlinear optimization algorithms. Results. Results of prediction spacecraft far magnetic field magnitude based on orbital spacecraft multiple magnetic dipole models using near field measurements and compensation of the initial magnetic field with consideration of orbital spacecraft magnetic characteristics uncertainty for ensuring the orbital spacecraft magnetic cleanliness. Originality. The method for control by orbital spacecraft magnetic cleanliness based on multiple magnetic dipole models using compensation of the initial magnetic field with consideration of magnetic characteristics uncertainty is developed. Practical value. An important practical problem of ensuring orbital spacecraft magnetic cleanliness based on orbital spacecraft multiple magnetic dipole models using near field measurements and compensation of the initial magnetic field with consideration of orbital spacecraft magnetic characteristics uncertainty solved.Розробка методу управління магнітною чистотою орбітального космічного апарату на основі багатодипольноїмоделі магнітного поля з використанням компенсації вихідного магнітного поля та з урахуванням невизначеності магнітних характеристик. Методологія. Багатодипольна модель магнітного поля орбітального космічного апарату розрахована як рішення задачі нелінійної мінімаксної оптимізації на основі вимірювань ближнього магнітного поля для прогнозування величини дальнього магнітного поля. Нелінійна цільова функція обчислена у вигляді зваженої суми квадратів залишків між виміряним і прогнозованим магнітним полем. Вагова матриця розрахована у вигляді оберненої коваріаційної матриці вектора випадкових помилок. Значення магнітних моментів і координати розміщення компенсуючих магнітних диполів для компенсації початкового магнітного поля орбітального космічного апарату також розраховані як рішення нелінійної задачі мінімаксної оптимізації. Рішення обох задач нелінійної мінімаксної оптимізації розраховані на основі алгоритмів нелінійної оптимізації роєм частинок. Результати. Результати прогнозування величини дальнього магнітного поля орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного диполя з використанням вимірювань ближнього поля та компенсації вихідного магнітного поля з урахуванням невизначеності магнітних характеристик для забезпечення магнітної чистоти орбітального космічного апарату. Оригінальність. Розроблено метод управління магнітною чистотою орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного поля з використанням компенсації вихідного магнітного поля та з урахуванням невизначеності магнітних характеристик. Практична цінність. Вирішено важливу практичну задачу забезпечення магнітної чистоти орбітального космічного апарату на основі багатодипольної моделі магнітного диполя з використанням вимірювань ближнього поля та компенсації вихідного магнітного поля з урахуванням невизначеності магнітних характеристик орбітального космічного апарату.