Формирование программного управления развертыванием орбитальных тросовых систем для выполнения транспортных операций с малыми космическими аппаратами

• Автор: Шейников, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТС

1.1 Применение космических тросовых систем для возвращения спускаемых капсул на Землю

1.2 Космические тросовые системы с гравитационной стабилизацией

1.3 Проект УЕБ2

1.4 Обзор законов управления развёртыванием

1.4.1 Динамические законы

1.4.2 Кинематический закон управления

1.5 Выводы
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТС
2.1 Математическая модель ОТС с весомым тросом
2.2 Модель с невесомым тросом
2.3 Первый участок развёртывания
2.3.1 Закон развёртывания для первого участка траектории
2.3.2 Вопросы безопасности развёртывания на первом участке тросовой системы
2.4 Методика экспериментального определения характеристик троса
3 УПРАВЛЕНИЕ ОТС НА УЧАСТКЕ БЫСТРОГО РАЗВЁРТЫВАНИЯ ПРИ СПУСКЕ МАЛЫХ КАПСУЛ С 57 КРУГОВЫХ И ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ОРБИТ
3.1 Постановка задачи о спуске капсулы на тросе
3.2 Программа развёртывания для второго участка траектории при

спуске
3.3 Определение параметров входа спускаемой капсулы в атмосферу
3.4 Моделирование развёртывания ОТС при спуске СК с КА, двигающегося по круговой орбите
3.5 Построение аналитической модели
3.5.1 Влияние длины троса на параметры входа СК в атмосферу
3.5.2 Расчёт параметров программного управления
3.6 Особенности управления ОТС при спуске СК с КА, двигающегося по эллиптической орбите
3.7 Влияние переходного участка развёртывания на параметры входа СК в атмосферу
3.7.1 Влияние длины переходного участка развёртывания ОТС на параметры входа в атмосферу для круговых орбит
3.7.2 Влияние длины переходного участка развёртывания ОТС на параметры входа в атмосферу для эллиптических орбит
3.8 Выводы
4 УПРАВЛЕНИЕ ОТС ПРИ ВЫВЕДЕНИИ МАЛЫХ СПУТНИКОВ НА ЦЕЛЕВЫЕ ОРБИТЫ
4.1 Постановка задачи выведения МКА на целевые орбиты при помощи ОТС
4.2 Оптимальная программа развёртывания при выведении МКА на целевую орбиту
4.2.1 Параметрические программы управления развёртыванием ОТС
4.3 Расчёт параметров целевой орбиты МКА
4.4 Параметрические исследования задачи выведения МКА на целевые орбиты
4.5 Построение аналитической модели
4.5.1 Определение параметров целевой орбиты МКА

4.5.2 Расчёт параметров программного управления
4.6 Выводы
5 МЕТОДИКА СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ ОТС И ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВЁРТЫВАНИЕМ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 101 ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЙ
5.1 Определение проектных параметров ОТС для осуществления спуска СК с орбиты
5.1.1 Пример расчёта параметров ОТС для спуска СК
5.2 Определение проектных параметров ОТС для осуществления выведения МКА на целевую орбиту
5.2.1 Пример расчёта параметров ОТС для выведения МКА на целевую орбиту
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

представить при помощи эквивалентного вязкостного демпфирования. В работе для представления использовалась диссипативная функция Релея [44].
Р = М2в^стг

£ - коэффициент демпфирования материала троса;

1~—,приг>п V Г*М
О, при г<г.
Выражение для г. Из (2.1) мы имеем
с1 дЬ дь .
—(—) Т + 2М1еС,ог
Л дг дг
(2.5)
Где Т это управляющее натяжение в тросе.
Из выражений (2.2 - для кинетической энергии и 2.3 и 2.4 для
потенциальной) мы получаем:
с1 дЬ .28М
—(—) = М7г +г
дг дг

= М2гф2 + М2г(д + д^ соб2 ф + |^г2 + г2ф2 + г2(у + 0) соб2 ф
— = --уМ2г(ЗеоК2 Ср С052 (9-1)_ Г2 (зсої2 ^>С052 в-1]
(2.6)

&,г I
дП РР .
-Г~ = {г-г.)

Таким образом, из (2.5) получаем ф2+(і) + в^ СОБ2^ + р-(ЗсОБ20СОБ2#-і)
- ЄСУ2 (г - Г ) + 2Е^СТГ +

-г2 + г
ф2+(б + в^) соб2^ + ^Зсоб2^соб20-і)
дМ2 Т ’ дг +М,
(2.7)
Выполнив аналогичные действия для всех степеней свободы, получим: