Исследование и моделирование оптимального поворота космического корабля с упруго защемленными крыльями солнечных батарей вокруг продольной оси корпуса с исключением колебаний (крыльев и корабля) в конечном состоянии. Анализ полученного результата.
Аннотация к работе
Исследовано оптимальное вращение (вокруг продольной оси) космического корабля с упруго защемленными крыльями солнечных батарей. Оптимальное вращательное движение обеспечивает отсутствие колебаний крыльев и корпуса к концу движения. В [1] найдено оптимальное управление вращением упругого ствола с распределенной массой длинноствольной корабельной артиллерийской устанtrial при котором полностью исключаются изгибные колебания ствола в конце движения; это снижает износ ctrial и повышает эффективность стрельбы. В [1, 2] предложен закон оптимального вращения упругого объекта, который актуален не только в военном деле, при управлении движением манипуляторов минимальной массы, но также может использоваться при монтаже крупногабаритных нежестких конструкций в космическом пространстве [3] и управлении маневрированием космического корабля. Задачам синтеза оптимальных управлений переносным движением упруго деформируемых систем с конечным и бесконечным числом степеней свободы из исходного в конечное состояние абсолютного покоя (с допущением колебаний только на временном интервале движения) посвящены работы [2,4].Для анализа динамического поведения космического корабля с учетом правой части (в первом уравнении системы (7)) осуществлялось численное интегрирование уравнений в Mathcad при оптимальном повороте корабля на заданный угол из исходного состояния относительного покоя. В программе приведены графики - управления, угловых перемещений и скоростей: f(t), j1 , j1; j2 , j2 ; j3 ,j3 . Как следует из графиков, при оптимальном повороте колебания корабля и крыльев в конечном состоянии отсутствуют. ? ? ? В реальных условиях возможны различные типы помех, что не позволяет достаточно строго осуществить оптимальный программный поворот корабля с устранением случайных колебаний. На рисунке 2 дана блок-схема комбинированного управления - программного и с регулятором в обратной связи, которая повышает демпфирование колебаний.Рисунок 3 - Блок-схема системы управления, основанная на методе главных координат Уравнения движения в главных координатах записываются так [6]: d2qk w2q = Qk (t) , (k=1,…,3), k k Метод главных координат облегчает построение структурных схем многомерных систем управления; при этом упрощается построение матрицы передаточных функций [6]. Блок-схема управляемого космического корабля, построенная на основании использования известного в теории колебаний метода главных координат [5, 6], изображена на рисунке 3. Рассмотренный подход в управлении вращением объектов конечной жесткости может использоваться не только при управлении вращением космического корабля и монтаже крупногабаритных космических конструкций малой жесткости, но и для оптимального вращения ствола корабельной артиллерийской установки [1].