Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Размещение крупногабаритных конструкций на околоземной орбите необходимо для решения ряда важных и актуальных задач, таких как строительство орбитальных станций, создание орбитальных электрических ферм или крупногабаритных антенн связи. Вследствие невозможности запуска таких конструкций с собранном виде, представляется разумным проводить их сборку на орбите с помощью специальных аппаратов, способных перемещаться по конструкции и скреплять ее составные части [1, 2]. Перемещение по конструкции возможно организовать с помощью роботизированных манипуляторов, установленных на аппарате. Другой вариант перемещения может быть основан на отталкивании от конструкции, что задаст траекторию свободного полета, обеспечивающую попадание в заданную точку строящейся станции. Устройство для отталкивания состоит из призматических и вращательных звеньев [3].
В настоящей работе рассматривается построение заданной конструкции ферменного типа с помощью стержней. В начальный момент времени на околоземной круговой орбите находятся контейнер с набором стержней заданной длины и космический аппарат с двумя роботизированными манипуляторами, с помощью которых проводится захват и удержание стержней, отталкивание от конструкции для задания требуемой относительной траектории движения, фиксация аппарата в требуемой точки конструкции, а также соединение стержней. Во время сборки аппарат может находиться в точках соединения стержней, в точке, где аппарат достает новые стержни из контейнера, а также в некоторых промежуточных точках. Назовем эти заданные положения аппарата точками захвата. Импульс, сообщенный аппарату вследствие отталкивания, полностью определяет его траекторию в орбитальной системе координат [4]. Требуется построить с помощью отталкивающих импульсов такое управление движением аппарата, в результате которого он будет способен перемещаться между точками захвата. Предполагается, что конструкция представляет собой твердое тело, на движение конструкции влияет гравитационный момент и импульсы отталкивания и прикрепления аппарата, тензор инерции мгновенно изменяется в эти моменты времени. Угловое движение аппарата во время свободного движения не рассматривается. При решении задачи учитывается предотвращение столкновения аппарата с конструкцией вне точек захвата.
Задача перемещения аппарата между точками захвата является краевой задачей с фиксированными концами, в которой требуется определить вектор скорости отталкивания. Вследствие геометрии конструкции решения краевой задачи может не существовать. В этом случае достижение точки захвата осуществляется с помощью управления с помощью бортового двигателя малой тяги. В работе предложены алгоритмы управления с обратной связью для решения этой задачи: ПД-регулятор, линейно-квадратичный регулятор. Проводится численное моделирование процесса сборки орбитальной конструкции заданной конфигурации. Для предотвращения раскрутки конструкции в случае неединственного решения краевой задачи выбираются векторы скорости отталкивания, которые приводят к уменьшению угловой скорости. В работе представлены результаты численного исследования управляемого движения под действием предложенных алгоритмов управления.
