Формирование программного управления развертыванием орбитальных тросовых систем для выполнения транспортных операций с малыми космическими аппаратами
Диссертация
Задача управления традиционно разделяется на задачу выбора номинальной траектории и программного управления системой и задачу формирования контура обратной связи. В данной диссертации исследуется задача выбора программного управления ОТС. Разрабатываются программы управления развёртыванием в широком диапазоне высот орбит и длин троса, и строится методика определения параметров ОТС и программного… Читать ещё >
Содержание
- ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТС
- 1. 1. Применение космических тросовых систем для возвращения спускаемых капсул на Землю
- 1. 2. Космические тросовые системы с гравитационной стабилизацией
- 1. 3. Проект УЕ
- 1. 4. Обзор законов управления развёртыванием
- 1. 4. 1. Динамические законы
- 1. 4. 2. Кинематический закон управления
- 1. 5. Выводы
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТС
- 2. 1. Математическая модель ОТС с весомым тросом
- 2. 2. Модель с невесомым тросом
- 2. 3. Первый участок развёртывания
- 2. 3. 1. Закон развёртывания для первого участка траектории
- 2. 3. 2. Вопросы безопасности развёртывания на первом участке тросовой системы
- 2. 4. Методика экспериментального определения характеристик троса
- 3. УПРАВЛЕНИЕ ОТС НА УЧАСТКЕ БЫСТРОГО РАЗВЁРТЫВАНИЯ ПРИ СПУСКЕ МАЛЫХ КАПСУЛ С 57 КРУГОВЫХ И ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ОРБИТ
- 3. 1. Постановка задачи о спуске капсулы на тросе
- 3. 2. Программа развёртывания для второго участка траектории при спуске
- 3. 3. Определение параметров входа спускаемой капсулы в атмосферу
- 3. 4. Моделирование развёртывания ОТС при спуске СК с КА, двигающегося по круговой орбите
- 3. 5. Построение аналитической модели
- 3. 5. 1. Влияние длины троса на параметры входа СК в атмосферу
- 3. 5. 2. Расчёт параметров программного управления
- 3. 6. Особенности управления ОТС при спуске СК с КА, двигающегося по эллиптической орбите
- 3. 7. Влияние переходного участка развёртывания на параметры входа СК в атмосферу
- 3. 7. 1. Влияние длины переходного участка развёртывания ОТС на параметры входа в атмосферу для круговых орбит
- 3. 7. 2. Влияние длины переходного участка развёртывания ОТС на параметры входа в атмосферу для эллиптических орбит
- 3. 8. Выводы 75 4 УПРАВЛЕНИЕ ОТС ПРИ ВЫВЕДЕНИИ МАЛЫХ СПУТНИКОВ НА ЦЕЛЕВЫЕ ОРБИТЫ
- 4. 1. Постановка задачи выведения МКА на целевые орбиты при помощи ОТС
- 4. 2. Оптимальная программа развёртывания при выведении МКА ^ на целевую орбиту
- 4. 2. 1. Параметрические программы управления развёртыванием ОТС
- 4. 3. Расчёт параметров целевой орбиты МКА
- 4. 4. Параметрические исследования задачи выведения МКА на целевые орбиты
- 4. 5. Построение аналитической модели 95 4.5.1 Определение параметров целевой орбиты МКА
- 4. 5. 2. Расчёт параметров программного управления
- 4. 6. Выводы
- 5. МЕТОДИКА СИНТЕЗА ПАРАМЕТРОВ ОТС И ПРОГРАММ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВЁРТЫВАНИЕМ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 101 ТРАНСПОРТНЫХ ОПЕРАЦИЙ
- 5. 1. Определение проектных параметров ОТС для осуществления спуска СК с орбиты 5.1.1 Пример расчёта параметров ОТС для спуска СК
- 5. 2. Определение проектных параметров ОТС для осуществления выведения МКА на целевую орбиту
- 5. 2. 1. Пример расчёта параметров ОТС для выведения МКА на целевую орбиту
- 5. 3. Выводы
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- ПРИЛОЖЕНИЕ ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОТС — орбитальная тросовая система- СК — спускаемая капсула- КА — космический аппарат- МКА — малый космический аппарат
- МТКК — многоразовый транспортный космический корабль- ЕКА — Европейское космическое агентство
Список литературы
- Белецкий В.В., Левин Е. М. Динамика космических тросовых систем. М.: Наука Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. — 336 с. (Механика космического полёта).
- Rupp С С. A Tether Tension Control Law for Tethered Satellite Deployed along Local Vertical. Marshall Space Flight Center. NASA TM X-64 963, 1975.
- Misra A.K. Dynamics and control of tethered satellite systems // Acta Astronaut. 2008. V. 63. № 11/12. P. 1169−1177.
- Study on a Tether Deployment System (TDS) of a Micro Tethered Satellite. Proceedings of the 22nd International Symposium on Space Technology and Science (22nd ISTS), Morioka, Japan, May 28 June 4, 2000.,(2000). Yosuke Nakamura, Yuji Sakamoto, Tetsuo Yasaka
- Kruijff M., van der Heide E. Qualification and in-flight demonstration of a European tether deployment system on YES2 // Acta Astronaut. 2009. V. 64. № 9/10. P. 893−1014.
- Асланов B.C., Ледков A.C., Стратилатов H.P., Пространственное движение космической тросовой системы, предназначенной для доставки груза на Землю // Полёт. 2007. — № 2. — С.28−33. № 2. — С. 28−33.
- Заболотнов Ю.М., Фефелов Д. И. Динамика движения капсулы с тросом на внеатмосферном участке спуска с орбиты Известия СНЦ РАН. 2006. Т8. -№ 3.-с.841−848.
- Наумов А. Управление развёртыванием орбитальной тросовой системы для спуска малой капсулы Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. Самара: СГАУ, 2006, 16с.
- Проект УЕБ2 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ves2.info/, свободный.
- Заболотнов Ю.М., Наумов О. Н. Анализ пространственного вращательного движения концевого тела при развёртывании орбитальной тросовой системы Известия СНЦ РАН. 2009. — Т.П. № 3. С.249−256.
- Сидоров, И.М. Об использовании тросовых систем для создания постоянно действующего транспортного канала в космическом пространстве / И. М. Сидоров // Полёт. 2000. — № 8. — С. 36−39.
- Ишков С.А., Шейников И. В. Экспериментальное определение механических свойств троса текст. / С. А. Ишков И.В. Шейников // Сб. тр. XII научно-техн. семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов. Самара, 2006. — С. 114−117.
- Белецкий В.В., Иванов М. Б., Отставнов Е. И. Модельная задача о космическом лифте // Космические исследования 2005 — Т.43, №.2 — С. 157−160.
- Дигнат Ф., Шилен В. Управление колебаниями орбитальной тросовой системы // Прикладная математика и механика 2000 — Т.64, вып.5 -С.747−754.
- Асланов B.C. Колебания тела с орбитальной тросовой системой.// Прикладная математика и механика, 2007. Т 71, Вып.6 с. 1027−1033.
- Набиуллин М.К. Устойчивость положений равновесия космической орбитальной тросовой системы // Механика твёрдого тела 2004 — Т.4 — С.7−18.
- Estes R.D., Sanmartin J., Martinez-Sanchez M. Performance of Bare-Tether Systems Under Varying Magnetic and Plasma Conditions // Journal of spacecraft and rockets. — 2000. — V.37, No.2 — C. 197−204.
- СарычевВ.А. Вопросы ориентации искусственных спутников // Итоги науки и техники: Исследование космического пространства. Т. 11.—М.: ВИНИТИ, 1978.—223 с.
- Охоцимский Д.Е., СарычевВ.А. Система гравитационной стабилизации искусственных спутников // Искусственные спутники Земли. № 16 —М.: Изд. АН СССР, 1963. —С. 5−9.
- Андриенко А.Я., Чадаев А. И. Анализ возможностей усиленно-гравитационной стабилизации низкоорбитальных спутников // Космические исследования. — 1998. — Т. 36, N 4. — С. 391−398.
- Raitt W.J. et al. The NASA/ASI TSS-1 Mission: Summary of results and reflight plans // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 1014 April, 1995.—Washington, 1995.—P. 107−118.
- HayashidaK.B., Hill S.A., Robinson J.H. Micro-meteoroid and orbital debris damage analyses on SEDS tether // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — Washington, 1995. — P. 847−858.
- Rupp Ch.C. et al. Flight data from the first and second flights of the Small Expendable Deployer System (SEDS) // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — Washington, 1995. — P. 133— 148.
- Forward R.L., HoytR.P. Failsafe multistrand tether SEDS technology // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 1014 April, 1995.—Washington, 1995.—P. 1151−1159.
- Crouch D.S. et al. An update to proposed space tether applications for International space station Alpha // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — Washington, 1995. —P. 1501−1512.
- WingoD.R. et al. SEDSAT tether dynamics research// Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — Washington, 1995. —P. 165−180.
- Burgess L.L., Kustas F.M., JarossyF.J. A Space Tether Experiment // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10— 14 April, 1995.—P. 181−192.
- Lorenzini E.C., Bortolami S.B., Angrilli F., Rupp C.C. Control and Flight Performance of Tethered Satellite Small Expendable Deployment System-II // Journal of Guidance, Control and Dynamics. — 1996. — V. 19, N 5. — P. 11 451 156.
- Alpatov A.P., Khoroshilov V.S., Pirozhenko A.V., Voloshenjuk O.L. Study of the basic variables of a cable-tether system intended as an electromechanical linkage between space vehicles // Кослична наука i технология. — 2000. — T 6, № 4. —С. 129−131.
- Caroll J.A. SEDS Deployer Design and Flight Performance // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — P. 593−600.
- Martin M. et al. University Nanosatellite Program //IAF Symposium, Redondo Beach, CA, 19−21 April, 1999. (http://ssdl.stanford.edu/aa/papers/ SSDL9907. pdf).
- Пироженко A.B., Храмов Д. А. Схема гравитационной стабилизациикосмической тросовой системы со сферическим шарниром // Техническаямеханика.— 2001. —№ 1. — С. 136−148.
- Thornburg Sh.L., Powell J.D. Attachment point motion for active damping of vibrations in tethered artifical gravity spacecraft // Fourth International Conference on Tether In Space, Washington, 10−14 April, 1995. — P. 1381−1393.
- Zimmermann F., Ulrich M. S., Messerschmid E. Optimization of the tether-assisted return mission of a guided re-entry capsule. Aerospace Science and Technology 9 (2005) 713−721.
- Kruijff, M., van der Heide, E. J ."Qualification and in-flight demonstration of a European tether deployment system on YES2″,, Acta Astronautica, Vol 64, Issues 9−10, May-June 2009, P 882−905.
- Erik J. van der Heide, Michiel Kruijff, Wubbo J. OckelsD: The YES2 Experience: Towards Sustainable Space Transportation using Tethers Proceedings of the 59th International Astronautical Congress IAC 2008, Glasgow, Scotland, 29 Sept. — 3 Oct., 2008 .
- Отчёт о научно-исследовательской работе. Орбитальная тросовая система «Фиеста». 22В-Б001−074. Самара 1993.
- S. Reb. Tethered satellite systems. Part 1. Orbital and relative motion. Technische Universitat Munchen. 1991.
- Суслов Г. К., Теоретическая механика, 3 изд., М. — Л., 1946 634
- Беленький И.М. Введение в аналитическую механику. М.: Высш. школа, 1964−324.
- Kruijff, М., Hambloch, Р., Heide, E.J., The Second Young Engineers Satellite (YES2), IAC-07-D2.3.04, IAF Hyderabad 2007.
- Kruijff M. Sheinikov I. Ripstitching tests in ESTEC droptower report Элек-тронный ресурс. / M. Kruijff I. Sheinikov // YES2 Project documents, 2006, TN0051 Режим доступа: http://www.yes2.info/files.
- Sheinikov I. Tether properties Электронный ресурс. / I. Sheinikov // YES2 Project documents, 2005, TN0049- Режим доступа: http://www.yes2.info/files.
- Стратилатов H.P. Динамика космической тросовой системы для доставки полезной нагрузки на землю Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. Самара: СГАУ, 2010, 16с.
- Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика летательных аппаратов. М.: Наука. Главная, ред. физ.-мат. лит., 1982 — 325 е.
- Шимон Л., Об аппроксимации решений краевых задач в областях с неограниченной границей //Матем. сб., 91(133):4(8), 1973, С. 488−49.
- V.Lukiashchenko, V. Borisov, V. Semenchenko, G. Uspensky, K. Yolkin «MAKOS-T» A New Spacecraft for Conducting Experiments in Microgravity. Russian Space Bulletin, The Gordon & Breach Publishing Group, 1996, vol.1, No.4, p. 13−15.
- Дубошин Г. Н. Небесная механика. Основные задачи и методы. -М.: Наука Гл. ред. физ.-мат. лит., 1968. С.478−484.
- Механика космического полёта Текст.: учёб, для втузов / М. С. Константинов, Е. Ф. Каменков, Б. П. Перелыгин, В. К. Безвербый- В. П. Мишин — под. ред. В. П. Мишина. М.: Машиностроение, 1989. — С.319−322.