Формирование вращающейся кольцеобразной тросовой группировки из трёх наноспутников с ограничением на управление
- Авторы: Чэнь Ш.1, Заболотнов Ю.М.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
- Выпуск: Том 21, № 3 (2022)
- Страницы: 69-84
- Раздел: АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/10849
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2022-21-3-69-84
- ID: 10849
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассматривается задача формирования кольцеобразной вращающейся тросовой группировки, состоящей из трёх наноспутников. Для анализа динамики тросовой системы используется математическая модель, построенная в подвижной орбитальной системе координат методом Лагранжа. С применением метода скользящих режимов предложены две программы управления для развёртывания тросов, в которых в качестве управлений используются силы натяжения тросов и реактивные силы, создаваемые двигателями малой тяги. В первой программе управляющие воздействия непосредственно ограничены допустимыми пределами изменения сил натяжения тросов и реактивных сил, а при построении второй программы в систему управления вводится вспомогательная динамическая система, которая вводит поправки к управлению, учитывающие эффект насыщения. Устойчивость движения тросовой группировки для обеих программ управления исследуется с использованием теории Ляпунова. Приводятся результаты численных расчётов, подтверждающие возможность использования предлагаемых программ управления для формирования тросовой группировки в виде вращающегося правильного треугольника при наличии возмущений и с учётом заданных ограничений.
Об авторах
Шумин Чэнь
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Автор, ответственный за переписку.
Email: csm.ssau@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8304-6351
аспирант кафедры программных систем
РоссияЮ. М. Заболотнов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: yumz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0409-3107
доктор технических наук; профессор, профессор кафедры программных систем
РоссияСписок литературы
- Bekey I. Tethers open new space options // Astronautics and Aeronautics. 1983. V. 21, Iss. 4. P. 32-40.
- Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 336 с.
- Levin E.M. Dynamic analysis of space tether missions. V. 126. Univelt Incorporated, 2007. 453 p.
- Kumar K.D., Yasaka T. Rotating formation flying of three satellites using tethers // Journal of Spacecraft and Rockets. 2004. V. 41, Iss. 6. P. 973-985. doi: 10.2514/1.14251
- Misra A.K. Equilibrium configurations of tethered three-body systems and their sta-bility // Journal of the Astronautical Sciences. 2002. V. 50, Iss. 3. P. 241-253. doi: 10.1007/BF03546250
- Ишков С.А., Филиппов Г.А., Сюй Сяое. Моделирование процессов управления развёртыванием орбитальной тросовой системы с ограничениями на скорость выпуска троса // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2016. Т. 15, № 1. С. 64-72. doi: 10.18287/2412- 7329-2016-15-1-64-72
- Zabolotnov Yu. Introduction of space tether system motion dynamics and control. Beijing: Science Press, 2013. 140 p.
- Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamic of the tethered satellite systems. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2012. 356 p. doi: 10.1533/9780857096005
- Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Анализ динамики формирования тросовой группи-ровки из трёх наноспутников с учётом их движения вокруг центров масс // Прикладная математика и механика. 2021. Т. 85, № 1. С. 21-43. doi: 10.31857/S0032823521010082
- Chen S., Li A., Wang C. Analysis of the deployment of a three-mass tethered satel-lite formation // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 984, Iss. 1. doi: 10.1088/1757-899X/984/1/012028
- Ван Ч., Заболотнов Ю.М. Моделирование и анализ процесса формирования вертикальной тросовой группировки наноспутников // Сб. трудов IV Международной конференции и молодёжной школы «Информационные технологии и нанотехнологии» (24-27 апреля 2018 г., Самара). Самара: Новая техника, 2018. С. 1902-1910.
- Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981. 368 с.
- Chen S., Li A., Wang C., Liu C. Adaptive sliding mode control for deployment of electro-dynamic tether via limited tension and current // Acta Astronautica. 2020. V. 177. P. 842-852. doi: 10.1016/j.actaastro.2019.12.025
- Kang J., Zhu Z., Wang W., Li A., Wang C. Fractional order sliding mode control for tethered satellite deployment with disturbances // Advances in Space Research. 2017. V. 59, Iss. 1. P. 263-273. doi: 10.1016/j.asr.2016.10.006