Система керування відносним рухом космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття
| Заголовок | Система керування відносним рухом космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття |
| Тип публікації | Journal Article |
| Year of Publication | 2018 |
| Автори | Хорошилов, СВ |
| Short Title | Nauka innov. |
| DOI | 10.15407/scin14.04.005 |
| Об'єм | 14 |
| Проблема | 4 |
| Рубрика | Наукові основи інноваційної діяльності |
| Pagination | 05-17 |
| Мова | Українська |
| Анотація | Вступ. Розглянуто питання створення системи керування космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття з використанням технології «Пастух з іонним променем». Ця система необхідна для того, щоб забезпечити умови ефективної передачі іонним променем гальмуючого імпульсу об’єкту космічного сміття в фазі відведення.
Проблематика. При синтезі та аналізі системи необхідно враховувати вплив іонного променя, широкий спектр орбітальних збурень, неточності визначення відносного положення та реалізації керуючих впливів, нестаціонарність і параметричну невизначеність об’єкта керування, а також обмеження на керування. Мета. Синтез системи керування відносним рухом космічного апарату для безконтактного видалення космічного сміття. Матеріали й методи. Для синтезу системи використано метод змішаної чутливості. Вимоги до регулятора задано в частотній області за допомогою обраних вагових функцій. Аналіз робастності системи виконано на базі методології структурованих сингулярних чисел. Результати. Робастність системи та відповідність заданим вимогам підтверджено як за допомогою формального критерію, так і шляхом комп’ютерного моделювання. Показано, що раціональне зниження вимог до точності керування дозволяє істотно знизити витрату робочого тіла на підтримку відносного положення при збереженні прийнятної швидкості відведення космічного сміття. Висновки. Синтезовано систему керування, яка забезпечує необхідний компроміс між робастною стійкістю, якістю і витратами на керування з урахуванням широкого спектра розглянутих збурень. |
| Ключові слова | відносний рух, концепція «Пастух з іонним променем», космічне сміття, робастна стійкість, система керування |
| Посилання | 1. Liou J.-C., Anilkumar A.K., Bastida Virgili B., Hanada T., Krag H., Lewis H., Raj M.X.J., Rao M.M., Rossi A., Sharma R.K. Stability of the Future Leo Environment – an IADC Comparison Study. Proc. “6th European Conference on Space Debris” (22–25 April 2013, Darmstadt, Germany). Darmstadt, 2013.
2. Bombardelli C., Peláez J. Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal. JGCD. 2011. V. 34, no. 3. P. 916–920.
3. Hua T., Kubiak E., Lin Y., Kilby M. Control/Structure Interaction during Space Station Freedom-Orbiter Berthing. The Fifth NASA/DOD Controls-Structures Interaction Technology Conference (March 3-5, 1992, Tahoe, Nevada). Tahoe, Nevada, 1992. P. 181–203.
4. Mora E., Ankersen F., Serrano J. MIMO Control for 6DoF Relative Motion. Proceedings of 3’rd ESA International Conference on Spacecraft Guidance, Navigation and Control Systems, (Nov. 26-29, 1996, Noordwijk, The Netherlands). Noordwijk, 1996.
5. Doyle J.C., Stein G. Multivariable Feedback Design: Concepts for a Classical/Modern Synthesis. IEEE Transactions on Automatic Control. 1981. No. 26(1). P. 4–16.
6. Zhao K., Stoustrup J. Computation of the Maximal Robust H2 Performance Radius for Uncertain Discrete Time Systems with Nonlinear Parametric Uncertainties. International Journal of Control. 1997. No. 67(1). P. 33–43.
7. Zhou K., Khargonekar P., Stoustrup J., Niemann H. Robust Performance of Systems with Structured Uncertainties in State Space. Automatica. 1995. No. 31(2). P. 249–255.
8. Хорошилов С.В. Синтез субоптимальных компенсаторов возмущений в форме наблюдателя расширенного вектора состояния. Техническая механика. 2014. Вып. 2. С. 79–92.
9. Alpatov A., Cichocki F., Fokov A., Khoroshylov S., Merino M., Zakrzhevskii A. Determination of the force transmitted by an ion thruster plasma plume to an orbital object. Acta Astronautica. 2016. No. 119. P. 241–251.
10. Alpatov A., Cichocki F., Fokov A., Khoroshylov S., Merino M., Zakrzhevskii A. A. Algorithm for Determination of Force Transmitted by Plume of Ion Thruster to Orbital Object Using Photo Camera. 66th International Astronautical Congress (12-16 October, 2015, Jerusalem, Israel,). Jerusalem, 2015.
11. Фоков А.А., Хорошилов С.В. Валидация упрощенного метода расчета силы воздействия факела электрореактивного двигателя на орбитальный объект. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 2/129. С. 55–66.
12. Bombardelli C., Urrutxua H., Merino M., Ahedo E., Pelaez J. Relative dynamics and control of an ion beam shepherd satellite. Spaceflight mechanics. 2012. V. 143. P. 2145–2158.
13. Wie B. Space Vehicle Dynamics and Control. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics, 1998. 660 p.
14. Lawden D.F. Optimal Trajectories for Space Navigation. London: Butterworths, 1963. 126 p.
15. Zhou K., Doyle J.C., Glover K. Robust and Optimal Control. New York: Prentice-Hall, 1996. 596 p.
16. Nesterov Y. The Projective Method for Solving Linear Matrix Inequalities. Math. Programming. Series B. 1997. V. 77. P. 163–190.
17. Храмов Д.А. Визуальное моделирование движения космического аппарата. Техническая механика. 2015. Вып. 2. С. 49–58.
18. Хорошилов С.В. Управление ориентацией солнечной электростанции космического базирования с использованием наблюдателя для расширенного вектора состояния. Техническая механика. 2011. Вып. 3. С. 117–125.
|