Оптимальне демпфування відхилень кутових швидкостей осесиметричного космічного літального апарата

Стенін, ОА, Пасько, ВП, Дроздович, ІГ, Солдатова, МО
Косм. наука технол. 2021, 27 ;(4):21-31
https://doi.org/10.15407/knit2021.04.021
Мова публікації: Українська
Анотація: 
В даній статті розглядається задача оптимального за витратами палива демпфірування раптових відхилень кутових швидкостей вісесиметричного космічного літального апарату (КЛА) з постійною швидкістю обертання навколо головної осі симетрії. Таке допущення має певне практичне значення і може бути обумовлене створенням на КЛА штучної гравітації.
     Ідея штучної гравітації за рахунок обертання вісесиметричного циліндричного КЛА ґрунтується на принципі еквівалентності сили гравітації і сили інерції. Актуальність задачі оптимізації витрат палива обумовлена наявністю обмеженого його запасу на КЛА.
     Поставлена задача оптимізації вирішена на основі принципу максимуму і методу фазової площини. Авторами статті визначена структура оптимальних за витратами палива процесів з трьома рівнями управління, причому кількість перемикань залежить від початкових умов.
     Синтезовані на фазовій площині оптимальні криві перемикання розбивають фазову площину на вісім криволінійних квадрантів, які однозначно визначають значення оптимальних керуючих впливів по поточним значенням відхилень кутових швидкостей КЛА. Проблему можливої наявності запізнення в контурі управління пропонується вирішувати на основі методу компенсації Бесса. Для цього в роботі отримані відповідні оптимальні криві перемикання і відключення управлінь компенсованої оптимальної системи як геометричне місце точок, віддалених на час запізнення від знайдених кривих перемикання і початку координат відповідно Це дозволяє уникнути появи в контурі управління стійких автоколивань і забезпечити умову, щоб КЛА після закінчення процесу стабілізації залишався в заданому кінцевому стані. Залежно від технічного оснащення КЛА пропонуються два варіанти реалізації алгоритму оптимального демпфірування, а саме: автономний пристрій в бортовій системі управління КЛА при відсутності достатньо потужного бортового обчислювача, або оптимальний алгоритм демпфірування, реалізований повністю в бортовому обчислювачі КЛА при достатній для цього потужності.
Ключові слова: вісесиметричний КЛА, кутова стабілізація КЛА, метод Бесса, оптимізація витрат палива, оптимальні криві перемикання, принцип максимуму, прогнозуючі моделі, фазова площина