Управление угловым движением большой космической конструкции с упругими элементами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Решается задача угловой ориентации и стабилизации космической конструкции при ее сборке на орбите. Рассматривается вариант конструкции, в состав которой входят упругие элементы, устанавливаемые в процессе сборки. Упругие элементы конструкции не имеют датчиков для получения информации о параметрах их деформаций. Предлагаются алгоритмы управления, обеспечивающие устойчивость углового движения конструкции. Для получения необходимой информации используется нелинейный расширенный фильтр Калмана. Разработан алгоритм совместного оценивания координат углового движения рассматриваемой механической системы и координат тонов упругих колебаний, а также алгоритм идентификации их ненаблюдаемых параметров. Приведены результаты математического моделирования варианта механической системы космической конструкции, которые подтверждают работоспособность и эффективность разработанных алгоритмов оценки координат и параметров.

Об авторах

В. Ю Рутковский

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: rutkov@ipu.ru
Москва

В. М Глумов

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: vglum@ipu.ru
Москва

А. С Ермилов

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: 44eas@mail.ru
Москва

Список литературы

  1. Акуленко Л.Д., Крылов С.С., Марков Ю.Г., Тун Тун Вин, Филиппова А.С. Динамика космического аппарата с упругими и диссипативными элементами в режиме ориентации // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2014. № 5. C. 106-115.
  2. Геча В.Я., Гриневич Д.В., Чирков В.П., Канунникова Е.А. Влияние упругих трансформируемых элементов конструкции на точность стабилизации космического аппарата // Справочник. Инженерный журнал. 2013. № 5. С. 3-6.
  3. Nurre G.S., Ryan R.S., Sco eld H.N., Sims J.L. Dynamics and control of large space structures // J. of Guidance, Control, Dynam. 1984. V. 7. No. 5. P. 514-526.
  4. Рутковский В.Ю., Суханов В.М. Большие космические конструкции: модели, методы исследования и принципы управления. Ч. 1 // АиТ. 1996. № 7. С. 52-65.
  5. Mikulas M.M., Collins T.J., Hedgepeth J.M. Preliminary design considerations for 10-40 meter-diameter precision truss re ectors // J. Spacecraft Rockets. 1991. V. 28. No. 4. P. 439-447.
  6. Boning P., Dubowsky S. Coordinated control of space robot teams for the on-orbit construction of large exible space structures // Advanced Robotics. 2010. V. 24. No. 3. P. 303-323.
  7. Белоножко П.П. Космическая робототехника для монтажа и сервиса. Потенциальные задачи, концепции перспективных систем // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 4. С. 84-97.
  8. Flores-Abad A., Ma O., Pham K., Ulrich S. A review of space robotics technologies for on-orbit serving // Progr. Aerospace Scie. 2014. No. 68. P. 1-26.
  9. Papadopoulos E., Aghili F., Ma O., Lampariello R. Manipulation and capture in space: A survey // Front. Robot. AI. 2021. No. 8. P. 1-36.
  10. Ishijima Yo., Tzeranis D., Dubowsky S. The on-orbit maneuvering of large space exible structures by free-flying robots // Pros. of the 8 Int. Symp. on Arti cial Intelligence, Robotics and Automation in Space (SAIRAS-2005), Munich, 5-8 Sept., 2005, Noordwijk: ESTEC. 2005. P. 419-426. (ESA SP ISSN 1609-042X. No. 603).
  11. Тимаков С.Н., Жирнов А.В. Алгоритм активного демпфирования упругих колебаний конструкции Международной космической станции // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Приборостроение". 2014. № 3. С. 37-53.
  12. Крутова И.Н., Суханов В.М. Особенности динамики управления деформируемым космическим аппаратом в процессе его преобразования в большую космическую конструкцию // АиТ. 2008. № 5. С. 41-56.
  13. Теория управления (дополнительные главы): Учебное пособие / под ред. Д.А. Новикова. М.: ЛЕНАНД, 2019.
  14. Крутова И.Н., Суханов В.М. Синтез модифицированного PD-алгоритма управления угловым движением большой космической конструкции // АиТ. 2009. № 1. С. 39-50.
  15. Крутова И.Н., Суханов В.М. Синтез дискретной системы управления деформируемым космическим аппаратом, обеспечивающей робастную устойчивость упругих колебаний // АиТ. 2009. № 7. С. 25-36.
  16. Rutkovsky V.Yu., Sukhanov V.M., Zemlyakov S.D., Glumov V.M. Models and methods of control of large space structures with discretely changing construction // Proceedings of International Conference on Nonlinear Problems in Aviation and Aerospace (ICNPAA-2008). Cambridge Scienti c publishers. Ed. by S. Sivasundaram. 2009. Plenary paper, chapter 12. P. 115-142.
  17. Глумов В.М., Крутова И.Н., Суханов В.М. Адаптивная система управления на основе нечеткой логики для большой космической конструкции в процессе ее сборки на орбите // АиТ. 2004. № 10. С. 109-127.
  18. Rutkovsky V.Yu., Glumov V.M., Sukhanov V.M. New Adaptive Algorithm of Flexible Spacecraft Control // Complex Systems. Relationships between Control, Communications and Computing. Dordrecht, The Netherlands: Springer International Publishing. 2016. P. 313-326.
  19. Kalman R.E., Bucy R. New Results in Linear Filtering and Prediction Theory // Trans. ASME. J. Basic Eng. 1961. V. 83D. P. 95-108.
  20. Ермилов А.С., Ермилова Т.В. Оценивание ненаблюдаемых координат упругих колебаний больших космических конструкций с гиросиловым приводом // АиТ. 2013. № 9. С. 143-156.
  21. Глумов В.М., Крутова И.Н., Суханов В.М. Метод построения математической модели дискретно развивающейся большой космической конструкции // АиТ. 2003. № 10. С. 15-33.
  22. Глумов В.М., Крутова И.Н., Суханов В.М. Особенности гиросиловой стабилизации собираемой на орбите большой космической конструкции // Проблемы управления. 2016. № 1. С. 82-89.
  23. Динамика и управление космическими объектами / под ред. В.М. Матросова, М.Ф. Решетнева, Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние РАН, 1992.
  24. Glumov V.M. Adaptive Control of Free-Flying Space Manipulation Robot in the Working Area when Assembling a Large Space Structure in Orbit // Proceedings of the 12th International Conference "Management of Large Space System Develop ment" (MLSD) M: IEEE. 2019. P. 1-4. https//ieeeexplore.ieee.org/document/8911089

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023