СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ВІДНОСНИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТУ ДЛЯ БЕЗКОНТАКТНОГО ВИДАЛЕННЯ КОСМІЧНОГО СМІТТЯ

Автор(и)

  • С.В. Хорошилов Інститут технічної механіки Національної академії наук України та Державного космічного агентства України

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine14.04.005

Ключові слова:

система керування, відносний рух, космічне сміття, концепція «Пастух з іонним променем», робастна стійкість.

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

Посилання

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. (2013, April). Stability of the Future Leo Environment – an IADC Comparison Study. Proc. “6th European Conference on Space Debris”. Darmstadt.

Bombardelli, C., Peláez, J. (2011). Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal. JGCD, 34(3), 916–920.

https://doi.org/10.2514/1.51832

Hua, T., Kubiak, E., Lin, Y., Kilby, M. (1992, March). Control/Structure Interaction during Space Station Freedom-Orbiter Berthing. The Fifth NASA/DOD Controls-Structures Interaction Technology Conference. Nevada.

Mora, E., Ankersen, F., Serrano, J. (1996, November). MIMO Control for 6DoF Relative Motion. Proceedings of 3’rd ESA International Conference on Spacecraft Guidance, Navigation and Control Systems. Noordwijk.

Doyle, J. C., Stein, G. (1981). Multivariable Feedback Design: Concepts for a Classical/Modern Synthesis. IEEE Transactions on Automatic Control, 26(1), 4-16.

https://doi.org/10.1109/TAC.1981.1102555

Zhao, K., Stoustrup, J. (1997). Computation of the Maximal Robust H2 Performance Radius for Uncertain Discrete Time Systems with Nonlinear Parametric Uncertainties. International Journal of Control, 67(1), 33-43.

https://doi.org/10.1080/002071797224342

Zhou, K., Khargonekar, P., Stoustrup, J., Niemann, H. (1995). Robust Performance of Systems with Structured Uncertainties in State Space. Automatica, 31(2), 249-255.

https://doi.org/10.1016/0005-1098(94)00065-Q

Khoroshylov, S. (2014). Sintez suboptimalnyih kompensatorov vozmuscheniy v forme nablyudatelya rasshirennogo vektora sostoyaniya. Tehnicheskaya mehanika, 2, 79-92 [in Russian].

Alpatov, A., Cichocki, F., Fokov, A., Khoroshylov, S., Merino, M., Zakrzhevskii, A. (2016). Determination of the force transmitted by an ion thruster plasma plume to an orbital object. Acta Astronautica, 119, 241-251.

https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.11.020

Alpatov, A., Cichocki, F., Fokov, A., Khoroshylov, S., Merino, M., Zakrzhevskii, A. A. (2015, October). Algorithm for Determination of Force Transmitted by Plume of Ion Thruster to Orbital Object Using Photo Camera. 66th International Astronautical Congress. Jerusalem.

https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.11.020

Fokov, A., Khoroshylov, S. (2016). Validatsiya uproschennogo metoda rascheta silyi vozdeystviya fakela elektroreaktivnogo dvigatelya na orbitalnyiy ob'ekt. Aviatsionno-kosmicheskaya tehnika i tehnologiya, 2(129), 55–66 [in Russian].

Bombardelli, C., Urrutxua, H., Merino, M., Ahedo, E., Pelaez, J. (2012). Relative dynamics and control of an ion beam shepherd satellite. Spaceflight mechanics, 143, 2145-2158.

Wie, B. (1998). Space Vehicle Dynamics and Control. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics.

Lawden, D. F. (1963). Optimal Trajectories for Space Navigation. London: Butterworths.

Zhou, K., Doyle, J. C., Glover, K. (1996). Robust and Optimal Control. New York: Prentice-Hall.

Nesterov, Y. (1997). The Projective Method for Solving Linear Matrix Inequalities. Math. Programming. Series B, 77, 163–190.

https://doi.org/10.1007/BF02614434

Khramov, D. A. (2015). Vizualnoe modelirovanie dvizheniya kosmicheskogo apparata. Tehnicheskaya mehanika, 2, 49–58 [in Russian].

Khoroshilov, S. (2011). Upravlenie orientatsiey solnechnoy elektrostantsii kosmicheskogo bazirovaniya s ispolzovaniem nablyudatelya dlya rasshirennogo vektora sostoyaniya. Tehnicheskaya mehanika, 3, 117–125 [in Russian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-03

Як цитувати

Хорошилов, С. (2024). СИСТЕМА КЕРУВАННЯ ВІДНОСНИМ РУХОМ КОСМІЧНОГО АПАРАТУ ДЛЯ БЕЗКОНТАКТНОГО ВИДАЛЕННЯ КОСМІЧНОГО СМІТТЯ. Science and Innovation, 14(4), 5–16. https://doi.org/10.15407/scine14.04.005

Номер

Розділ

Scientific Basis of Innovation Activities