Застосування методів рухомого керування для стабілізації космічного апарату з аеромагнітною системою відведення
DOI:
https://doi.org/10.34185/1562-9945-6-125-2019-04Ключові слова:
aeromagnetic deorbiting system, mobile control methods, spacecraft, magnetorquersАнотація
Пошук оптимальних алгоритмів керування космічними апаратами є однією із ключових задач ракетно-космічної техніки. Враховуючи певні обмеження та вимоги в деяких космічних місіях, здійснюється вибір певних виконавчих пристроїв для космічного апарату і проводиться синтез відповідного закону керування. Однією з таких космічних місій є забезпечення кутової стабілізації руху відпрацьованого космічного апарату, з аеромагнітною системою відведення. Стабілізація кутового руху космічного апарату потрібна для орієнтації аеродинамічного елементу, перпендикулярно до вектору динамічного потоку атмосфери з метою збільшення аеродинамічної сили гальмування. Основним критерієм оптимізації в цій місії є мінімізація споживання бортової електричної енергії, яка необхідна для керування кутовим рухом. Оригінальна конструкція аеромагнітної системи відведення складається з аеродинамічного плоского вітрильного елементу та виконавчих керуючих пристроїв з постійними магнітами. Однак далеко не всі космічні апарати може бути оснащено додатковими керуючими пристроями з постійними магнітами. Так, з метою розширення застосування аеромагнітної системи відведення пропонується застосування додаткового ресурсу електромагнітних керуючих органів.
Метою статті є пошук закону керування, який забезпечує мінімальне споживання електричної бортової енергії електромагнітними виконавчими пристроями під час тривалої операції по відведенню відпрацьованого космічного апарату. В досліджені, для забезпечення мінімальних витрат бортової енергії, пропонується використання методів рухомого керування для орієнтації космічного апарату з аеромагнітною системою відведення. Комп'ютерне моделювання орбітального руху космічного апарату з аеромагнітною системою відведення демонструє ефективність використання запропонованих методів рухомого керування кутовим рухом, що реалізуються за допомогою електромагнітних пристроїв - магнетторків. Також, було показано, що при використанні методу рухомого керування, споживання бортової електричної енергії значно менше, ніж при класичному підході. Визначено переваги та недоліки.
Посилання
Paliy A. S. Methods and means of removing spacecraft from working orbits (state of the problem) // Teh. Meh. (in Russian). – 2012. – No. 1. – P. 94 – 102.
Orbital Debris Quarterly News. National Aeronautics and Space Administration (Internet source). – 2019. – Vol. 23, Iss. 4. – URL: https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/quarterly-news/pdfs/odqnv23i4.pdf
Alpatov A. P., Holdshtein Yu. M. On the choice of the ballistic parameters of an on-orbit service spacecraft // Tekhicheskaya Mekhanika. – 2019. – Vol. 1. – P. 25 – 37.
Pikalov R.S., Yudincev V.V. Review and selection of means of deorbiting of large space debris (in Russian) // Trydu MAI. – 2018. – No. 100. URL: http://trudymai.ru/upload/iblock/239/Pikalov_YUdintsev_rus.pdf?lang=ru&issue=100.
Dron N. M., Horolsky P. G., Dubovik L. G. Ways of reduction of technogenic pollution of the near-earth space // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu. – 2014. – Issue 3. – P. 125–130.
Svorobin D. S., Fokov A. A., Khoroshylov S. V. Feasibility analysis of aerodynamic compensator application in noncontact space debris removal (in Russian) // Aviatsionno-Kosmicheskaya Tekhnika i Tekhnologiya. – 2018. –No. 6. – Pp. 4 – 11. doi: 10.32620/aktt.2018.6.01
Lapkhanov E. Khoroshylov S. Development of the aeromagnetic space debris deorbiting system // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – Vol. 5. Iss. 5(101). – P. 30 – 37. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.179382
Dron’ M., Golubek O. , Dubovik L., Dreus A., Heti K. Analysis of the Ballistic Aspects of the Combined Method of Deorbiting Space Objects From the Near-Earth Orbits // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2019. – № 2/5 (98). P. 49 – 54. DOI: 10.15587/1729-4061.2019.161778.
Szabolcsi R. Pole placement technique applied in unmanned aerial vehicles automatic flight control systems design // Land Forces Academy Review. – 2018. – Vol. XXIII, No 1(89). – P. 88 – 98. DOI: 10.2478/raft-2018-0011
Parshukov A. N. Methods of synthesis of modal regulators [In Russian]: [textbook. allowance for universities in the field of training. 220200 "Automation and control in the Ural Federal District"] // Tyumen Publishing House. state Oil and Gas University. – 2009. – 83 p.
Kurdyukov A.P., Timin V.N. Synthesis of a robust h_inf-controller for controlling an energy boiler plant [In Russian] // Control of large systems: proceedings. 2009. From 179 ¬ 214. URL: https://cyberleninka.ru/article /v/sintez-robastnogo-h-inf-regulyatoradlyaupravleniya-energeticheskoy-kotelnoy-ustanovkoy
Alpatov A.P. Spacecraft dynamics (in Russian) // Publishing “Naukova dumka”. – 2016. – 488 p.
Dynamics of spacecraft with magnetic control systems: monography (in Russian) / Alpatov A. P. and others., M: Mashinostroenie, 1978. 200 p.
Maslova, A.I., Pirozhenko, A.V. Orbit changes under the small constant deceleration (in Russian) // Space Sci.&Technol. – 2016. V. 6, No 22. – P. 20 – 24. doi.org/10.15407/knit2016.06.020
Fortescue P., Stark J., Swinerd G. Spacecraft systems engineering // John Wiley & Sons Ltd. Chichester. – 2011. – 724 p.
ECSS-E-ST-10-04C. Space engineering, Space environment. Approved from 15 November 2008. Noordwijk : ECSS Secretariat, ESA-ESTEC, Requirements & Standards Division, 2008. – 198 p.
