Синтез алгоритмов управления для развёртывания космической тросовой системы

• Автор: Заболотнова, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения
Введение
1 Аналитический обзор методов управления движением космических тросовых систем
1.1 Управление движением космических тросовых систем
1.2 Основные принципы построения систем регулирования при управлении движением тросовых систем на орбите
1.3 Решаемые задачи
2 Математическое описание движения космической тросовой системы
2.1 Общая характеристика математических моделей движения тросовых систем
2.2 Математическая модель движения в подвижной орбитальной системе координат
2.3 Математическая модель движения в неподвижной геоцентрической системе координат
3 Синтез алгоритмов регулирования движением космической тросовой системы
3.1 Математическая постановка задачи
3.2 Классические методы синтеза алгоритмов регулирования
3.3 Прямые методы синтеза алгоритмов регулирования
3.4 Синтез алгоритмов регулирования для вывода малого космического аппарата на более высокую орбиту
3.5 Выводы
4 Методы синтеза динамического фильтра для системы управления движением космической тросовой системы
4.1 Математическая постановка задачи динамической фильтрации
4.2 Классические методы расчёта параметров динамического фильтра
4.3 Прямые методы расчёта параметров динамического фильтра
4.4 Выводы

5 Исследование влияния ошибок отделения и дискретности управления на качество регулирования
5.1 Влияние ошибок отделения на качество управления движением тросовых систем
5.2 Влияние дискретности на качество управления движением тросовых систем
5.3 Выводы
Заключение
Список использованных источников

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
КТС - космическая тросовая система;
КА - космический аппарат;
ИСЗ - искусственный спутник Земли;
СК - спускаемая капсула;
МКА - малый космический аппарат;
СУ - система управления;
YES2 (The Second Young Engineers’ Satellite) - Второй спутник молодых учёных - тросовый эксперимент, проведённый на космическом аппарате ФГУП «ГЫПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» «Фотон-М» № 3 в сентябре 2007г.;
АКОР - аналитическое конструирование оптимального регулятора;
OXYZ - геоцентрическая орбитальная система координат;
OX0Y0Z0 - геоцентрическая орбитальная подвижная система координат, связанная с геометрическим центром Земли;
Cx0y0z0 - орбитальная подвижная система координат, связанная с центром масс базового космического аппарата;
CxjVjZj - тросовая система координат;
cxtytzt - тросовая система координат, связанная с центром масс малого космического аппарата;
L и Vj - длина и скорость выпуска троса;
iP и V® - программные (номинальные) длина и скорость выпуска троса;
Т - вектор силы натяжения троса; t - время;
Е - модуль упругости Юнга;
А - площадь поперечного сечения троса;
G - вектор гравитационной силы;
Fc - управляющая сила в механизме выпуска троса;

L - L( Q2 + Q2) - 20 QL cos ß + RqQ2 cos 0 cos ß - ß2 Leos2 в +
+ LQ.2 cos2 0 sin2 ß - LClß sin ß sin

I?Ö + 2LL(Ö + Q cos ß) - L2Q2 sin 0 cos 0 sin2 ß - LQ2R0 sin # cos ß +
+ £/? sin6)cos-2L Q/?cos #sin/?
l} cos2 0ß + 2LL/?cos2 в + LLQsin2#sinß-L2Ößs'm20 +
+ 2Z2Q(9cos2 ösin/? + L2Q2 cos2 0 sin ß cos ß -LRqD2 cos # sin ß = ~
Уравнения (2.4) представляют собой уравнения движения МКА на невесомом и нерастяжимом тросе в подвижной системе координат Cx0y0z0, вращающейся вместе с радиус-вектором центра масс КА. В подвижной системе координат на МКА действуют силы инерции (они получаются дифференцированием кинетической энергии Тс), гравитационная сила и сила
натяжения троса Т. Последние две силы входят в выражения для обобщенных сил
QL=-—-T,Qe=- — ,Qß=- — , (2.5)
L dL в дв ß dß
где П = - m1 - потенциальная энергия МКА в центральном
V2 2 2
х +у +z = yjL + Rq — 2LRq cos 0 cos/?
Проведя дифференцирование потенциальной энергии в соответствии с выражениями (2.5), получим
Ql = -1 (L- Rq COS О COS /3)-Т, г

Qq- -у- LRq sin в cos /?, (2.6)

Qp = - LRq cos в sin (3.