Управление процессом сближения тросовой системы с пассивным космическим объектом на околокруговой орбите

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

В работе рассмотрено управление процессом сближения тросовой системы с пассивным космическим объектом (грузом, космическим мусором и т. д.) на почти круговой околоземной орбите. Предполагается, что активный космический аппарат, имеющий в составе тросовую систему с устройством захвата (не развернутую), находится на близкой (по отношению к орбите груза) орбите, которая была сформирована с помощью некоторого известного алгоритма дальнего наведения. Управление процессом сближения начинается в переводе космического аппарата на промежуточную орбиту, точнее в сближении с некоторой фиктивной точкой, перемещающейся по этой орбите. Положение фиктивной точки выбирается так, чтобы после развертывания тросовой системы устройство захвата оказалось в окрестности груза сразу или после некоторого небольшого участка пассивного движения по орбите. Управление процессом сближения космического аппарата с фиктивной точкой в пространственном случае строится с использованием принципа динамического программирования Беллмана с применением линеаризованной системы. Используется непрерывное управление с помощью реактивных двигателей с конечной тягой. Компоненты реактивных сил, для которых строится управление, направлены по трансверсали и бинормали в орбитальной системе координат. Предполагается, что неизбежно возникающие ошибки наведения могут быть скорректированы с помощью изменения длины троса или каким-либо другим способом. Приводится численный пример моделирования рассматриваемых процессов по нелинейным уравнениям движения, иллюстрирующий предлагаемую схему управления.

全文:

受限制的访问

作者简介

Ю. Заболотнов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

编辑信件的主要联系方式.
Email: yumz@yandex.ru
俄罗斯联邦, Самара

Чанцин Ван

Северо-Западный политехнический университет

Email: yumz@yandex.ru
中国, Сиань

Чжэн Минь

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

Email: yumz@yandex.ru
俄罗斯联邦, Самара

参考

  1. Williams P., Blanksby C., Trivailo P., Fujii H. A. In-plane payload capture using tethers // Acta Astronautica. 2005. V. 57(10). P. 772–787.
  2. Trushlyakov V., Yudintsev V. Dynamics of rotating tethered system for active debris removal // Acta Astronautica. 2022. V. 195. P. 405–415. doi: 10.1016/j.actaastro.2022.03.023.
  3. Zhu W., Pang Z., Si J., Gao G. Dynamics and configuration control of the Tethered Space Net Robot under a collision with high-speed debris // Advances in Space Research. 2022. V. 70. Iss. 5. P. 1351–1361. doi: 10.1016/j.asr.2022.06.019.
  4. Wang B., Meng Z., Huang P. Attitude control of towed space debris using only tether // Acta Astronautica. 2017. V. 138. P. 152–167. doi: 10.1016/j.actaastro.2017.05.012.
  5. Aslanov V.S., Ledkov A. S. Survey of Tether System Technology for Space Debris Removal Missions // J. Spacecraft and Rockets. 2023. V. 60. Iss. 5. P. 1355–1371. https://doi.org/10.2514/1.A35646.
  6. Lu H., Li Ai., Wang Ch., Zabolotnov Yu. Impact Stabilization of Spinning Tether Systems after Nonideal Rendezvous // J. Spacecraft and Rockets. 2022. V. 60. Iss. 1. P. 59–67. https://doi.org/10.2514/1.A35293.
  7. Aslanov V. S., Pikalov R. S., Gunchin E. R. Control of the Rendezvous of Two Spacecraft Using a Tether System // Russian Aeronautics. 2020. V. 63. Iss. 1. P. 171–175. doi: 10.3103/S1068799820010249.
  8. Sean Cl., William J. Control of Space Debris Using an Elastic Tether and Wave-Based Control // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2016. V. 39. Iss. 6. P. 1–15. doi: 10.2514/1.G001624.
  9. Zhang Y., Huang P., Meng Zh., Liu Zh. Precise Angles-Only Navigation for Noncooperative Proximity Operation with Application to Tethered Space Robot // IEEE Trans. Control Systems Technology. 2018. V. 27. Iss. 3. P. 1139–1150. doi: 10.1109/TCST.2018.2790400.
  10. Основы теории полета космических аппаратов / под ред. Нариманова Г. С. и Тихонравова М. К. М.: Машиностроение, 1972. 608 с.
  11. Балахонцев В.Г., Иванов В. А., Шабанов В. И. Сближение в космосе. М.: Воениздат, 1973. 240 с.
  12. Ермилов Ю.А., Иванова Е. Е., Пантюшин С. В. Управление сближением космических аппаратов. М.: Наука. 1977. 448 с.
  13. Миронов В.И., Миронов Ю. В., Фоминов И. В. Энергетически оптимальное управление сближением космических аппаратов в нецентральном гравитационном поле Земли на этапе дальнего наведения // Тр. СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 1. С. 202–229. https://doi.org/10.15622/sp.18.1.202-229.
  14. Авксентьев А. А. Оптимальное управление угловым движением космического аппарата при оперативном сближении с орбитальным объектом // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59. № 2. С. 128–133.
  15. Заболотнов Ю. М. Управление развертыванием орбитальной тросовой системы, состоящей из двух малых космических аппаратов // Косм. исслед. 2017. Т. 55. Вып. 3. С. 236–246. https://doi.org/10.7868/S002342061702008X.
  16. Trushlyakov V., Yudintsev V. Systems engineering design and optimization of an active debris removal mission of a spent rocket body using piggyback autonomous module // Advances in the Astronautical Sciences. 2017. V. 161. P. 667–681.
  17. Williams P., Blanksby C., Trivailo P., Fujii H. A. In-Plane Payload Capture Using Tethers // Acta Astronautica. 2005. V. 57. Iss. 10. P. 772–787.
  18. Kruijff M. Tethers in Space: A propellantless propulsion in-orbit demonstration. Netherlands: Delta-Utec Space Research, 2011. 423 с.
  19. Сихарулидзе Ю. Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 407 с.
  20. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 400 с.
  21. Летов А. М. Динамика полета и управление. М.: Наука, 1969. 360 с.
  22. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Едиториал УРСС, 2004. 400 с.
  23. Дмитриевский А.А., Иванов Н. М., Лысенко Л. Н., Богодистов С. С. Баллистика и навигация ракет. М.: Машиностроение, 1985. 310 с.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Scheme of approach of an active spacecraft with an unguided space object

下载 (57KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Control transients in the geocentric coordinate system

下载 (177KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependencies characterising the process of approaching an active spacecraft with an unguided space object before deployment of the tether system

下载 (172KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Dependences characterising the approach of a tether system to an unguided space object

下载 (118KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».