Синтез оптимального за швидкодією керування системою електропостачання космічного апарата - Автореферат

Міністерство освіти і науки України Національний аерокосмічний університет ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРоботу виконано в Національному аерокосмічному університеті ім. Жуковського "Харківський авіаційний інститут" Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор Соколов Ю. М., Національний аерокосмічний університет ім. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", кафедра систем управління літальних апаратів. Захист відбудеться "29" березня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.01 у Національному аерокосмічному університеті ім.У 1998-му році вийшли укази Президента України "Про заходи щодо підвищення ефективності космічної діяльності" та "Про державну підтримку космічної діяльності". Одним із способів підвищення ефективності систем космічних апаратів (КА), поряд з їх конструктивним та технологічним удосконаленням, є підвищення якості електричної напруги, що розподіляється бортовою системою електропостачання (СЕП). Актуальність задачі розробки бортової системи електропостачання, що забезпечує високу якість електричної напруги (мінімальні викиди та провали, висока швидкодія, мінімальне перерегулювання), стала основою для формування мети та завдань дисертаційного дослідження. Основною метою дисертації є підвищення якості електричної напруги, яка розподіляється споживачам на борту КА, що досягається розробкою оптимального за швидкодією керування системою електропостачання КА та практичною реалізацією цифрового контролера, який здійснює це керування. 4) удосконалено керування системою електропостачання КА, що забезпечило високу швидкодію у режимах значних змін електричного струму навантаження та високу точність у сталому режимі;У першому розділі "Сучасний стан проблеми керування системами електропостачання космічних апаратів" з метою вибору та обґрунтування базової схеми системи електропостачання розглядається: використання різноманітних енергетичних установок на борту КА; способи регулювання потужності акумуляторних батарей (АБ) та сонячних батарей (СБ); переваги, недоліки та області застосування різних структур СЕП КА; методи керування як окремими агрегатами СЕП, так і всією системою в цілому. На основі огляду літератури був вибраний базовий алгоритм керування, що реалізує так зване трьохзонне регулювання, що забезпечує стабільну напругу на вихідній шині СЕП при значних змінах стану СБ і/або АБ та стрибкоподібному (найбільш несприятливому) характері зміни струму навантаження. Керуюча дія (UРНП, UРЗ, UPP)Т є вектором, елементи якого являють собою напруги, що керують ключами силових регуляторів і завдяки цьому задають режим роботи системи (скид, заряд, розряд відповідно). (1) де aij, bi (i, j = 1, 2) - коефіцієнти, що є функціями параметрів елементів системи (опорів, ємностей, індуктивностей, ЕРС сонячної та акумуляторної батарей) та режиму роботи системи, який задається керуванням; x1, x2 - змінні стану силової частини СЕП КА (напруга на ємнісному фільтрі та струм дроселя заряду акумуляторної батареї). при значних стрибкоподібних змінах положення точки цілі реалізується керування, що забезпечує мінімальний час руху до області точки цілі: де uбаз - базовий (інтегральний) алгоритм керування; DU = Uном - UСЕП - відхилення напруги СЕП від номінального значення; umax, umin - максимальне та мінімальне значення керуючої дії; Dx, Dxдоп - поточне та допустиме відхилення фазової точки системи x = (UСЕП, ІАБ) від точки цілі ХТЦ(Ін, ІАБ, ЕАБ, ЕСБ, p); Uном, UСЕП - номінальне та поточне значення напруги СЕП; R та R - - області фазової площини, що розташовані зліва та справа лінії переключення g(Ін, ІАБ, ЕАБ, ЕСБ, p); ЕСБ, ЕАБ - ЕРС сонячної та акумуляторної батарей; Ін, ІАБ - електричні струми навантаження та дроселю заряду АБ, p - вектор параметрів силової частини СЕП.При проведенні дисертаційного дослідження вирішувалася наукова задача підвищення якості електричної напруги, що розподіляється споживачам системою електропостачання космічного апарата (СЕП КА). Розвязання цієї задачі здійснено розробкою оптимального за швидкодією керування системою електропостачання КА та його квазіоптимальною реалізацією у реальному мікропроцесорному контролері. Розроблено математичну модель нелінійної системи електропостачання космічного апарата із структурно-параметричним широтно-імпульсним керуванням, яка описує динаміку системи в усіх (у тому числі у перехідних) режимах роботи. Також розроблено математичну модель СЕП КА, яка містить керуючу дію в явному вигляді, що дозволяє застосувати принцип максимуму Понтрягіна до синтезу оптимального керування СЕП КА. Розроблено керування змінної структури для СЕП КА, яке забезпечує високу швидкодію у режимі значних стрибкоподібних змін електричного струму навантаження та високу точність у режимі повільного дрейфу параметрів системи.

. Основний зміст роботи