Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В работе рассматриваются алгоритмы движения сервисного спутника при сближении с некооперируемым космическим аппаратом. Сервисный спутник является свободнолетающим космическим манипуляционным роботом (КМР) и может осуществлять обслуживание некооперируемого космического объекта (НКО), замену вышедших из строя блоков, дозаправку, вывод на требуемую орбиту обслуживаемого космического аппарата [1].
КМР состоит из космического аппарата — базы, и установленных на нем одного или нескольких манипуляторов [2]. Манипулятор должен быть оборудован датчиковой аппаратурой: силомоментными датчиками и датчиками положения, что позволит реализовать дистанционное управление схватом манипулятора с силомоментным очувствлением.
Сближение КМР с обслуживаемым аппаратом можно условно разделить на три этапа.
1. Относительная навигация. На данном этапе осуществляется сближение КМР с НКО на безопасное расстояние [3]. Управление базой осуществляется с помощью двигательной установки, реализуемой восемью двигателями ориентации, четырьмя двигателями торможения и тяговым двигателем. После стабилизации КМР в требуемом положении относительно НКО осуществляется развертывание манипуляторов.
2. Захват и стыковка. На данном этапе происходит захват НКО за его конструктивные элементы с помощью манипуляторов, после чего осуществляется стабилизация сцепки КМР с НКО. При захвате необходимо минимизировать силу удара КМР с НКО [4], а также гарантировать мощность двигательной установки, необходимой для погашения возможного вращательного движения НКО. После стабилизации сцепки КМР с НКО осуществляется их сближение и стыковка.
3. Обслуживание НКО. Обслуживание может осуществляться как в автоматическом режиме, так и в режиме дистанционного управления исполнительными манипуляторами. В данной работе рассматривается дистанционное управление. Система имеет копирующий тип, то есть задающее устройство, с помощью которого человек-оператор осуществляет управление, имеет аналогичную с исполнительным манипулятором кинематику. Система должна обеспечить двустороннюю передачу информации, а человек-оператор ощущать воздействие удаленной среды так, как будто он непосредственно находится в рабочей зоне. В общем случае система является неустойчивой из-за наличия неизвестных задержек в канале связи между задающим и исполнительным манипуляторами. В рамках данной работы предложены алгоритмы многокритериальной оптимизации, обеспечивающие устойчивое дистанционное управление манипулятором с минимизацией ошибки позиционирования. Для снижения утомляемости оператора при работе с системой разработан алгоритм, позволяющий снизить ощущаемый вес задающего устройства при свободном движении исполнительного манипулятора без потери адекватности восприятия оператором силы воздействия удаленной среды при контакте исполнительного устройства с препятствием.
Для подтверждения работоспособности предложенных алгоритмов было осуществлено моделирование режимов управления в среде MATLAB/Simulink. Разработанные алгоритмы могут быть применены для проектирования системы управления сервисного спутника, предназначенного для продления срока эксплуатации как вновь разрабатываемых космических аппаратов, так и функционирующих в настоящий момент и не предназначенных для обслуживания.
