Алгоритм керування відносним рухом у площині орбіти космічного апарата для безконтактного видалення космічного сміття

Хорошилов, СВ
Косм. наука технол. 2019, 25 ;(1):14-26
https://doi.org/10.15407/knit2019.01.014
Мова публікації: Російська
Анотація: 
Статтю присвячено вдосконаленню технології безконтактного видалення космічного сміття, що отримала назву «Пастух з іонним променем». Синтезовано закон керування, який дозволяє підтримувати необхідне положення космічного апарата-пастуха відносно об’єкта космічного сміття у площині орбіти за рахунок зміни тяги тільки одного компенсаторного електрореактивного двигуна у невеликому діапазоні щодо її номінального значення. Для синтезу використано метод змішаної чутливості, який дозволив забезпечити необхідний компроміс між робастною стійкістю, якістю і витратами на керування з урахуванням особливостей впливів, переданих іонним променем, зовнішніх збурень, неточності визначення відносного положення, а також неідеальності реактивного виконавчого органу. Вимоги до синтезованого регулятора задано в частотній області за допомогою обраних вагових функцій.
      Результати синтезу підтверджено як за допомогою формального критерію, що базується на понятті структурованих сингулярних чисел, так і шляхом комп’ютерного моделювання з використанням нелінійної математичної моделі, яка враховує широкий спектр орбітальних збурень, що діють на систему. Закон керування забезпечує рух космічного апарата-пастуха на певній невеликій відстані перед об’єктом космічного сміття і ефективну передачу йому гальмувального імпульсу іонним променем у фазі відведення. Показано суттєву перевагу запропонованої моделі керування з точки зору витрат робочого тіла у порівнянні з традиційним підходом, основаному на використанні гідразинових реактивних двигунів. Ця перевага є одним з ключових чинників при виборі керування внаслідок значної тривалості фази виведення космічного сміття.
Ключові слова: витрати робочого тіла, закон керування, компенсаторний двигун, космічне сміття, пастух з іонним променем, робастність