Моделирование совместного раскрытия элементов крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического базирования
Ключевые слова:
математическая модель, вращательное движение, поступательное движение, моделирование, коррекция параметров структуры управления, крупногабаритный трансформируемый рефлекторАннотация
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.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.
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.
Опубликован
2017-10-12
Как цитировать
Кабанов, С. А., Кривушов, А. И., & Митин, Ф. В. (2017). Моделирование совместного раскрытия элементов крупногабаритного трансформируемого рефлектора космического базирования. Труды СПИИРАН, 5(54), 130-151. https://doi.org/10.15622/sp.54.6
Раздел
Методы управления и обработки информации
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
