ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
ISSN 1561-9184 (печатная версия), ISSN 2616-6380 (електронная версия)

ГЛАВНАЯ    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЛЕГИЯ    АВТОРАМ    ТЕКУЩИЙ ВЫПУСК    АРХИВ    КОНТАКТЫ

УДК 629.5

Техническая механика, 2017, 1, 26 - 39

СИНТЕЗ РОБАСТНОГО РЕГУЛЯТОРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ «ПАСТУХА С ИОННЫМ ЛУЧОМ»

С. В. Хорошилов

С. В. Хорошилов
Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины
Украина

      Целью работы является синтез регулятора для управления движением «пастуха с ионным лучом» относительно объекта космического мусора в процессе его бесконтактного увода. Предполагается, что в составе системы управления имеются датчики, позволяющие измерять положение «пастуха» относительно космического мусора. В качестве исполнительных органов системы управления использованы гидразиновые реактивные двигатели с широтно-импульсным модулятором тяги. С использованием метода смешанной чувствительности синтезирован робастный регулятор, который обеспечивает необходимый компромисс между робастной устойчивостью, качеством и затратами на управление с учетом особенностей воздействий, передаваемых ионным лучом, внешних возмущений, неточности определения относительного положения, а также неидеальности реактивных исполнительных органов. Требования к синтезируемому регулятору заданы в частотной области с помощью выбранных весовых функций. Результаты синтеза подтверждены путем компьютерного моделирования с использованием нелинейной математической модели, учитывающей широкий спектр орбитальных возмущений, действующих на систему.

Пастух с ионным лучом, объект космического мусора, робастный регулятор, метод смешанной чувствительности, весовая функция, возмущения.

1. Bombardelli C., Pelaez J. Ion Beam Shepherd for Contactless Space Debris Removal. JGCD. 2011. 34. No 3. May–June. P. 916 – 920.

2. 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, Tahoe, Nevada, March 3–5, 1992. P. 181 – 203.

3. 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, Noordwijk, The Netherlands, Nov.26–29, 1996.

4. Ankersen F. Application of CAE methods for the On-Board Flight Control System on the ARC Mission. ESA working paper. 1993. P. TN/FA–001 Issue 1.0.

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. 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.

9. Фоков А. А., Хорошилов С. В. Валидация упрощенного метода расчета силы воздействия факела элек- трореактивного двигателя на орбитальный объект. Авиационно-космическая техника и технология. 2016. № 2/129. С. 55 – 66.

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

11. Wie B. Space Vehicle Dynamics and Control. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1998. 660 p.

12. Ankersen F. Thruster Modulation Techniques: Application to Eureca Attitude and Orbit Control System. ESA working paper. 1989. Р. EWP 1528.

13. Lawden D.F. Optimal Trajectories for Space Navigation. London: Butterworths, 1963. 126 p.

14. Clohessy W., Wiltshire R Terminal guidance system for satellite rendezvous. Journal of the Aerospace Sciences. 1960. Vol. 27, No 9. P. 653 – 658.

15. Zhou K., Doyle J. C., K. Glover Robust and Optimal Control. NY: Prentice-Hall, 1996. 596 p.

16. Nesterov Y., Nemirovskii A. The Projective Method for Solving Linear Matrix Inequalities. Math. Programming Series B. 1997. Vol. 77. P. 163 – 190.

17. Храмов Д. А. Визуальное моделирование движения космического аппарата. Техническая механика. 2015. № 2. С. 49 – 58.

Copyright (©) 2017 С. В. Хорошилов

Copyright © 2014-2018 Техническая механика