Формирование вращающейся кольцеобразной тросовой группировки из трёх наноспутников с ограничением на управление


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

Россия

Ю. 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

Россия

Список литературы

  1. Bekey I. Tethers open new space options // Astronautics and Aeronautics. 1983. V. 21, Iss. 4. P. 32-40.
  2. Белецкий В.В., Левин Е.М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука, 1990. 336 с.
  3. Levin E.M. Dynamic analysis of space tether missions. V. 126. Univelt Incorporated, 2007. 453 p.
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. Zabolotnov Yu. Introduction of space tether system motion dynamics and control. Beijing: Science Press, 2013. 140 p.
  8. Aslanov V.S., Ledkov A.S. Dynamic of the tethered satellite systems. Cambridge, UK: Woodhead Publishing Limited, 2012. 356 p. doi: 10.1533/9780857096005
  9. 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
  10. 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
  11. 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.
  12. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука, 1981. 368 с.
  13. 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
  14. 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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах