Управление угловым движением большой космической конструкции с упругими элементами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».