УДК 517.977.5; 629.7

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО РАСКРЫТИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРУПНОГАБАРИТНОГО ТРАНСФОРМИРУЕМОГО РЕФЛЕКТОРА КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ

С.А. Кабанов, А.И. Кривушов, Ф.В. Митин

Аннотация


Крупногабаритные трансформируемые конструкции космического базирования доставляются на орбиту в сложенном состоянии, в следствии чего встает задача их надежного раскрытия. В данной статье предлагается использовать в качестве исполнительного органа привод в виде электрической машины. Применение данного вида актюатора позволит управлять процессом раскрытия.
В качестве крупногабаритной трансформируемой конструкции рассматривается рефлектор космического базирования. В настоящее время перевод аппаратов из сложенного состояния в рабочее осуществляется поэтапно. В работе рассмотрено совместное выполнение двух этапов: разворот корневого звена спицы и выдвижение промежуточного звена. Разработаны математические модели для вращательного и поступательного видов движений, учитывающие такие параметры как изгиб и сжатие спицы. Проведено моделирование и проанализированы результаты различных вариантов совместного раскрытия элементов рефлектора: использование двигателя на каждую из компонент движения и использование центробежной силы для выдвижения спицы.
Рассмотрено применение алгоритма коррекции параметров структуры управления. Одним из важных достоинств алгоритма является возможность построения управления в режиме реального времени. Его можно использовать для вычисления опорного управления в алгоритмах, основанных на принципе двухканальности.

Ключевые слова


математическая модель; вращательное движение; поступательное движение; моделирование; коррекция параметров структуры управления; крупногабаритный трансформируемый рефлектор

Полный текст:

PDF

Литература


  1. Бей Н.А., Зимин В.Н. Трансформируемые антенны больших размеров для геостационарных космических аппаратов. // Антенны. 2005. Вып. 10(101). C. 24–27.
  2. Лопатин А. В., Рутковская М. А. Обзор конструкций современных транс-формируемых космических антенн (часть 1) // Вестник СибГАУ. 2007. №2. C. 78-81.
  3. Seefeldt Patric, Spietz Peter, Sproewitz Tom, Grundmann Jan Thimo, Hille-brandt Martin, Hobbie Catherin, Ruffer Michael, Straubel Marco, Three Norb-ert, Zander, Martin. Gossamer-1: Mission concept and technology for a con-trolled deployment of gossamer spacecraft // Advances in Space Research. Volume 59. Issue 1. 2017. pp. 434-456.
  4. Khoroshilov, V. S., Zakrzhevskii, A. E., Dynamics of spacecraft due to elastic ring antenna deployment // Vibrations in Physical Systems. Vol. 25. 2012 pp. 229-234.
  5. Isaenko, S[ergei]; Sochivko, O[leg] & Dalyaev, I[gor] (2016). Analysis of Vibration Modelling Validity of Space-Borne Robotic System, Proceedings of the 26th DAAAM International Symposium. pp. 0548-0553. B. Katalinic (Ed.). Published by DAAAM International. ISBN 978-3-902734-07-5. ISSN 1726-9679. Vienna. Austria.
  6. Гриневич Д.В. Исследование динамики раскрывающихся протяженных кон-струкций // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2013. Т.134. С. 37-42.
  7. Кабдулин Г.В., Комков В.А., Мельников В.М. Харлов Б.Н. Динамика управ-ляемого раскрытия центробежными силами космических конструкций с компенсацией кинетического момента // Журнал «Космонавтика и ракето-строение». 2009. №1(54). C. 189-198.
  8. Bagheri Ghaleh, P. and Malaek, S.M. On dynamic stiffness of spacecraft flex-ible appendages in deployment phase // Aerospace Science and Technology. Vol. 47. 2015 pp. 1-9.
  9. Dylan Van Dyne, Alan L. Jennings, and Jonathan Black. Simulation of locking space truss deployments // 2nd AIAA Spacecraft Structures Conference, AIAA SciTech Forum, (AIAA 2015-0227). 2015. pp. 1-13.
  10. Alexandr E. Zakrzhevskii. Spacecraft dynamics with regard to elastic pantograph deployment // Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 50. No. 2. 2013. pp. 475-479.
  11. Yan Wang, Rongqiang Liu, Hui Yang, Qiang Cong, and Hongwei Guo. Design and deployment analysis of modular deployable structure for large antennas // Journal of Spacecraft and Rockets. Vol. 52. No. 4. 2015. pp. 1101-1111.
  12. Кабанов С.А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2008. 200 с.
  13. Кабанов С.А., Емельянов В.Ю., Митин Ф.В. Оптимизация динамики систе-мы создания формы крупногабаритных трансформируемых антенн косми-ческого базирования // Вопросы радиоэлектроники. 2016. № 8. Серия ОТ. Вып.6. С. 54-58.
  14. Кривушов А.И. Создание и исследование математической модели враща-тельного движения спицы крупногабаритного рефлектора космического базирования // Вопросы радиоэлектроники. 2017. Вып. 7. С. 126-130.
  15. Митин Ф.В. Разработка и анализ математической модели поступательного движения трансформируемых космических конструкций // Вопросы радио-электроники. 2017. Вып. 7. С. 121-125.
  16. Зубов В.Г. Механика. М.: Наука. 1978. - 352 с.
  17. Зимин В.Н. Механика трансформируемых структурных космических кон-струкций // Вестник Самарского госуниверситета. Естественнонаучная серия. Механика. 2007. № 4(54). С. 105-114.
  18. Работонов Ю.Н. Сопротивление материалов. М. Физматгиз. 1962. 456 c.
  19. Дарков А.В., Шапиро Г.С. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1975. 654 с.
  20. Справочник по теории автоматического управления/ Под ред. А.А. Красов-ского. М.: Наука, 1987. 712 с.
  21. Костин Г.В., Саурин В.В. Метод интегродифференциальных соотношений для анализа собственных колебаний мембран // ПММ. 2009. Том 73. Вып. 3. С. 459–473.
  22. Костин Г.В., Саурин В.В. Моделирование пространственных движений упругой балки на основе метода интегродифференциальных соотношений // Современные проблемы механики сплошной среды. Том 2. Труды XIV международной конференции, гг. Ростов – на – Дону, Азов. 19–24 июня. 2010. Ростов – на – Дону: ЮФУ. С. 165-169.


Сергей Александрович Кабанов - д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры систем управления и компьютерных технологий , Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: процессы управления.
Число научных публикаций: 150.

Адрес (E-mail): kaba-sa@mail.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7(812)317-82-49


Алексей Игоревич Кривушов - инженер НИЛ РИУС, Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: оптимальное управление.
Число научных публикаций: 2.

Адрес (E-mail): krivushov.alexey@yandex.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7 (963) 328-41-72


Фёдор Васильевич Митин - аспирант кафедры систем управления и компьютерных технологий , Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова (БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова).
Область научных интересов: системы обработки информации и управления.
Число научных публикаций: 6.

Адрес (E-mail): fedor28@list.ru
Почтовый адрес: 1-я Красноармейская ул., 1, Санкт-Петербург, 199005
Телефон: +7 (905) 254-41-49




DOI: http://dx.doi.org/10.15622/sp.54.6