Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання
Розглядається задача синтезу керування мʼяким зближенням активного та пасивного космічних апаратів із заданою їх фінальною відносною орієнтацією, тобто відносною орієнтацією повʼязаними з ними відповідними системами координат. Під мʼяким зближенням розуміється установлення фізичного контакту активно...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/110 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-110 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-14T09:53:17Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
зближення космічних апаратів активний та пасивний апарати синтез керування зближенням адаптація прямого методу Ляпунова топологічна грубість у сенсі Андронова–Понтрягіна синтезованого керування |
| spellingShingle |
зближення космічних апаратів активний та пасивний апарати синтез керування зближенням адаптація прямого методу Ляпунова топологічна грубість у сенсі Андронова–Понтрягіна синтезованого керування Volosov, Victor Shevchenko, Volodymyr Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| topic_facet |
convergence of space vehicles active and passive vehicles synthesis of convergence control adaptation of Lyapunovʼs direct method topological roughness of synthesized control (according to Andronov–Pontryagin) зближення космічних апаратів активний та пасивний апарати синтез керування зближенням адаптація прямого методу Ляпунова топологічна грубість у сенсі Андронова–Понтрягіна синтезованого керування сближение космических аппаратов активный и пассивный аппараты синтез управления сближением адаптация прямого метода Ляпунова сближение космических аптопологическая грубость в смысле Андронова-Понтрягина синтезированного управления топологическая грубость в смысле Андронова-Понтрягина синтезированного управления |
| format |
Article |
| author |
Volosov, Victor Shevchenko, Volodymyr |
| author_facet |
Volosov, Victor Shevchenko, Volodymyr |
| author_sort |
Volosov, Victor |
| title |
Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_short |
Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_full |
Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_fullStr |
Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_full_unstemmed |
Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_sort |
математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання |
| title_alt |
Mathematical modeling of controlling the relative motion of spacecraft in the landing process Математическое моделирование управления относительным движением космических аппаратов в процессе причаливания |
| description |
Розглядається задача синтезу керування мʼяким зближенням активного та пасивного космічних апаратів із заданою їх фінальною відносною орієнтацією, тобто відносною орієнтацією повʼязаними з ними відповідними системами координат. Під мʼяким зближенням розуміється установлення фізичного контакту активного та пасивного апаратів з малими (в ідеалі нульовими) відносними кутовими та просторовими швидкостями. При цьому передбачається, що пасивний космічний апарат рухається в центральному гравітаційному полі Землі по відомій круговій орбіті і обертається щодо інерційного простору з відомою кутовою швидкістю. Розвʼязання поставленої задачі базується на використанні прямого методу Ляпунова з відомою спеціальною адаптацією для розв’язування класу задач керування орієнтацією космічних апаратів. А саме, для розв’язування загальної задачі керування орієнтацією космічних апаратів використовується її розбиття на кінематичну та динамічну задачі орієнтації, з подальшим застосуванням відповідних «кінематичних» та «динамічних» функцій Ляпунова. В результаті розв’язування кінематичної задачі визначається потрібне значення поточної кутової швидкості активного апарата. Розв’язуванням динамічної задачі керування визначається потрібний фізичний момент керування активним апаратом для відстеження згаданої його поточної кутової швидкості. В роботі даний метод вперше застосований також і для синтезу одночасного керування відносними кутовим та просторовим положеннями космічних апаратів. Компʼютерним моделюванням проілюстровано ефективність синтезованого керування активним апаратом та його властивість топологічної грубості (у сенсі Андронова–Понтрягіна) до структурно-параметричних збурень або робастності, що використовується в сучасній термінології. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/110 |
| work_keys_str_mv |
AT volosovvictor matematičnemodelûvannâkeruvannâvídnosnimruhomkosmíčnihaparatívuprocesípričalûvannâ AT shevchenkovolodymyr matematičnemodelûvannâkeruvannâvídnosnimruhomkosmíčnihaparatívuprocesípričalûvannâ AT volosovvictor mathematicalmodelingofcontrollingtherelativemotionofspacecraftinthelandingprocess AT shevchenkovolodymyr mathematicalmodelingofcontrollingtherelativemotionofspacecraftinthelandingprocess AT volosovvictor matematičeskoemodelirovanieupravleniâotnositelʹnymdviženiemkosmičeskihapparatovvprocessepričalivaniâ AT shevchenkovolodymyr matematičeskoemodelirovanieupravleniâotnositelʹnymdviženiemkosmičeskihapparatovvprocessepričalivaniâ |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:38Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:38Z |
| _version_ |
1847373352358903808 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1102024-03-14T09:53:17Z Математичне моделювання керування відносним рухом космічних апаратів у процесі причалювання Mathematical modeling of controlling the relative motion of spacecraft in the landing process Математическое моделирование управления относительным движением космических аппаратов в процессе причаливания Volosov, Victor Shevchenko, Volodymyr convergence of space vehicles active and passive vehicles synthesis of convergence control adaptation of Lyapunovʼs direct method topological roughness of synthesized control (according to Andronov–Pontryagin) зближення космічних апаратів активний та пасивний апарати синтез керування зближенням адаптація прямого методу Ляпунова топологічна грубість у сенсі Андронова–Понтрягіна синтезованого керування сближение космических аппаратов активный и пассивный аппараты синтез управления сближением адаптация прямого метода Ляпунова сближение космических аптопологическая грубость в смысле Андронова-Понтрягина синтезированного управления топологическая грубость в смысле Андронова-Понтрягина синтезированного управления Розглядається задача синтезу керування мʼяким зближенням активного та пасивного космічних апаратів із заданою їх фінальною відносною орієнтацією, тобто відносною орієнтацією повʼязаними з ними відповідними системами координат. Під мʼяким зближенням розуміється установлення фізичного контакту активного та пасивного апаратів з малими (в ідеалі нульовими) відносними кутовими та просторовими швидкостями. При цьому передбачається, що пасивний космічний апарат рухається в центральному гравітаційному полі Землі по відомій круговій орбіті і обертається щодо інерційного простору з відомою кутовою швидкістю. Розвʼязання поставленої задачі базується на використанні прямого методу Ляпунова з відомою спеціальною адаптацією для розв’язування класу задач керування орієнтацією космічних апаратів. А саме, для розв’язування загальної задачі керування орієнтацією космічних апаратів використовується її розбиття на кінематичну та динамічну задачі орієнтації, з подальшим застосуванням відповідних «кінематичних» та «динамічних» функцій Ляпунова. В результаті розв’язування кінематичної задачі визначається потрібне значення поточної кутової швидкості активного апарата. Розв’язуванням динамічної задачі керування визначається потрібний фізичний момент керування активним апаратом для відстеження згаданої його поточної кутової швидкості. В роботі даний метод вперше застосований також і для синтезу одночасного керування відносними кутовим та просторовим положеннями космічних апаратів. Компʼютерним моделюванням проілюстровано ефективність синтезованого керування активним апаратом та його властивість топологічної грубості (у сенсі Андронова–Понтрягіна) до структурно-параметричних збурень або робастності, що використовується в сучасній термінології. The problem of synthesizing control for soft docking of active and passive space vehicles with specified final relative orientation of the associated coordinate systems is considered. Here, soft docking means established physical contact of active and passive devices with small (ideally zero) relative angular and spatial velocities. It is assumed that the passive spacecraft moves in the central gravitational field of the Earth along a known circular orbit and rotates with respect to the inertial space with a known angular velocity. The solution of the problem is based on the use of the direct Lyapunov method with its well-known special adaptation for solving a class of spacecraft attitude control problems. Namely, the general problem of attitude control is solved using its division into kinematic and dynamic subproblems followed by the application of the corresponding «kinematic» and «dynamic» Lyapunov functions. The solution of the kinematic problem provides the required value of the current angular velocity of the active vehicle. By solving the dynamic control problem, the necessary physical control moment of the active device is determined to track the mentioned current angular velocity. In this work, this method is also used for the first time for the synthesis of simultaneous control of the relative angular and spatial position of a spacecrafts. With the help of computer modeling the effectiveness of the synthesized control system and its property of topological roughness (according to O. Andronov and L. Pontryagin) to structural and parametric disturbances (robustness) are illustrated. Рассматривается задача синтеза управления мягким сближением активного и пассивного космических аппаратов с заданной финальной относительной ориентацией, то есть относительной ориентацией соответствующими системами координат. Под мягким сближением понимается установление физического контакта активного и пассивного аппаратов с малыми (в идеале нулевыми) относительными угловыми и пространственными скоростями. При этом предполагается, что пассивный космический аппарат двигается в центральном гравитационном поле Земли по известной круговой орбите и оборачивается относительно инерционного пространства с известной угловой скоростью. Решение поставленной задачи основано на использовании прямого метода Ляпунова с известной специальной адаптацией для решения класса задач управления ориентацией космических аппаратов. А именно, для решения общей задачи управления ориентацией космических аппаратов используется ее разбиение на кинематическую и динамическую задачи ориентации с последующим применением соответствующих «кинематических» и «динамических» функций Ляпунова. В результате решения кинематической задачи определяется требуемое значение текущей угловой скорости активного аппарата. Решением динамической задачи управления определяется требуемый физический момент управления активным аппаратом для отслеживания упомянутой его текущей угловой скорости. В работе данный метод впервые применен также для синтеза одновременного управления относительными угловым и пространственным положениями космических аппаратов. Компьютерным моделированием проиллюстрирована эффективность синтезированного управления активным аппаратом и его свойство топологической грубости (в смысле Андронова-Понтрягина) к структурно-параметрическим возмущениям или работоспособности, используемой в современной терминологии. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-06-15 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/110 10.34229/1028-0979-2023-4-2 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 68 № 4 (2023): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 24-37 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 68 № 4 (2023): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 24-37 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 68 No. 4 (2023): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 24-37 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2023-4 uk https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/110/203 Copyright (c) 2023 Victor Volosov, Volodymyr Shevchenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |