Исследование быстродействия алгоритма управления малогабаритным космическим аппаратом с использованием двигателей-маховиков
Авторы: Акимов И.О.
Опубликовано в выпуске: #4(88)/2019
DOI: 10.18698/2308-6033-2019-4-1871
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Рассмотрена математическая модель движения космического аппарата в кватернионах с учетом ограничений на управление по кинетическому и управляющему моментам двигателя-маховика. Проведен анализ применяемых подходов к поиску коэффициентов управления двигателем-маховиком, обеспечивающих квазиоптимальное быстродействие. Рассмотрены уравнения движения и выделены три частных случая управления двигателями-маховиками. Аналитически получены граничные условия для разных типов управления двигателями-маховиками. Предложен новый подход к исследованию эффективных коэффициентов управления ПД-регулятора двигателя-маховика. С помощью нового подхода проанализирован маневр без ограничений по управляющему и кинетическому моментам двигателя-маховика и найдены зависимости между коэффициентами управления, обеспечивающие требуемое быстродействие для рассмотренного случая. Показано, что полученные зависимости между коэффициентами управления обеспечивают наибольшее быстродействие при любых начальных углах разворота в отличие от ранее определенных теоретических зависимостей коэффициентов
Литература
[1] Алешин Б.С., ред. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии. Москва, Физматлит, 2006, 424 с.
[2] Амелькин Н.И. Кинематика и динамика твердого тела. Москва, Изд-во МФТИ, 2000, 64 с.
[3] Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. Москва, Наука, 1973, 320 с.
[4] Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами. Лысенко Л.Н., ред. В 2 ч. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009–2010.
[5] Payne L. Tuning PID control loops for fast response. Control Engineering, 2014. URL: https://www.controleng.com/single-article/tuning-pid-control-loops-for-fast-response (дата обращения 20.04.2018).
[6] Иванов Д.С., Карпенко С.О., Овчинников М.Ю. Алгоритм оценки параметров ориентации малого космического аппарата с использованием фильтра Калмана. ИПМ им. М.В. Келдыша. Препринт. Москва, 2009, № 48, 32 с.
[7] Тюлин А.Е., Бетанов В.В. Летные испытания космических объектов. Определение и анализ движения по экспериментальным данным. Тюлин А.Е., ред. Москва, Радиотехника, 2016, 336 с.
[8] Лысенко Л.Н., Бетанов В.В., Звягин Ф.В. Теоретические основы баллистико-навигационного обеспечения космических полетов. Лысенко Л.Н., ред. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014, 518 с.
[9] Baumgarte J. Stabilization of Constraints and Integrals of Motion in Dynamical Systems. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1972, vol. 1, no. 1, pp. 1–16.
[10] Hajiyev Ch., Bahar M. Increase of accuracy of the small satellite attitude determination using redundancy techniques. Acta Astronautica, 2002, vol. 50, no. 11, pp. 673–679.
[11] Mascarenhas W.F. On the divergence of line search methods. Comput. Appl. Math., 2007, vol. 26, no. 1, pp. 129–169.