Управление развёртыванием орбитальной тросовой системы большой протяжённости

Чанцин Ван, Ю. М. Заболотнов

Аннотация


Рассматривается управление при развёртывании протяжённой тросовой системы в вертикальное положение. Предполагается, что в исходном состоянии система, состоящая из двух космических аппаратов, движется по круговой околоземной орбите. Предлагаются номинальные программы управления, обеспечивающие развёртывание системы на заданную длину и учитывающие ограничения на скорость выпуска троса и силу в механизме управления. Для построения номинальных программ развёртывания используется математическая модель движения рассматриваемой системы в орбитальной подвижной системе координат, учитывающая особенности данной задачи. Производится оценка реализуемости предлагаемых программ развёртывания по математической модели управляемого движения орбитальной тросовой системы с распределёнными параметрами, записанной в геоцентрической системе координат. При проведении поверочных расчётов используется линейный регулятор, реализующий обратную связь по длине и скорости выпуска троса.


Ключ. слова


Орбитальная тросовая система; развёртывание; математическая модель; программа управления; ограничения; регулятор; распределённая тросовая система; численные результаты

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 336 с.

2. Kruijff M. Tethers in Space. Netherlands: Delta‐Utec Space Research, 2011. 423 p.

3. Zabolotnov Yu. Introduction of Space tether system motion dynamics and control. Beijing: Science Press, 2013. 140 p.

4. Алпатов А.П., Белецкий В.В., Драновский В.И., Закржевский А.Е., Пироженко А.В., Трогер Г., Хорошилов В.С. Динамика космических систем с тросовыми и шарнирными соединениями. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2007. 560 c.

5. Zhong R., Zhu Z.H. Optimal trajectory design of a deorbiting electrodynamic tether system // International Journal of Space Science and Engineering. 2013. V. 1, Iss. 2. P. 128-141. DOI: 10.1504/ijspacese.2013.054459

6. Bokelmann K.A., Russell R.P., Lantoine G. Periodic orbits and equilibria near jovian moons using an electrodynamic tether // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2015. V. 38, Iss. 1. P. 15-29. DOI: 10.2514/1.g000428

7. Schadegg M.M., Russell R.P., Lantoine G. Jovian orbit capture and eccentricity reduction using electrodynamic tether propulsion // Journal of Spacecraft and Rockets. 2015. V. 52, Iss. 2. P. 506-516. DOI: 10.2514/1.a32962

8. Заболотнов Ю.М., Еленев Д.В. Устойчивость движения в атмосфере связки двух твердых тел, соединенных тросом // Известия РАН. Механика твердого тела. 2013. № 2. С. 49-60.

9. Заболотнов Ю.М., Наумов О.Н. Движение спускаемой капсулы относительно центра масс при развертывании орбитальной тросовой системы // Космические исследования. 2012. Т. 50, № 2. P. 183-193.

10. Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamic of the Tethered Satellite Systems. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK, 2012. 356 p.

11. Kwon D.W. Propellantless formation flight applications using electromagnetic satellite formations // Acta Astronautica. 2010. V. 67, Iss. 9-10. P. 1189-1201. DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.06.042

12. Huang H., Zhu Y., Yang L., Zhang Y. Stability and shape analysis of relative equilibrium for three-spacecraft electromagnetic formation // Acta Astronautica. 2014. V. 94, Iss. 1. P. 116-131. DOI: 10.1016/j.actaastro.2013.08.011

13. Заболотнов Ю.М. Управление развёртыванием орбитальной тросовой системы в вертикальное положение с малым грузом // Прикладная математика и механика. 2015. Т. 79, № 1. P. 37-47.

14. Ишков С.А., Наумов С.А. Управление развёртыванием орбитальной тросовой системы // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С. П. Королёва. 2006. № 1(9). С. 77-85.

15. Дигнат Ф., Шилен В. Управление колебаниями орбитальной тросовой системы // Прикладная математика и механика. 2000. Т. 64, № 5. С. 747-754.

16. Zabolotnov Yu., Naumov O. Methods of the analysis of motion of small space vehicles around the centre of masses at deployment of space tether system // International Journal of Space Science and Engineering. 2014. V. 2, Iss. 4. P. 305-326. DOI: 10.1504/ijspacese.2014.066964


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2017-16-2-7-17

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533