Исследование управляемого углового движения аппаратов с ротирующими элементами


PDF просмотр
НазваниеИсследование управляемого углового движения аппаратов с ротирующими элементами
страница1/7
Ткачев Степан Сергеевич
Дата конвертации02.09.2012
Размер94,4 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьТеоретическая механика
Год2011
На соискание ученой степениКандидат физико-математических наук
  1   2   3   4   5   6   7
На правах рукописи 
 
 
 
 
 
 
 
Ткачев Степан Сергеевич 
 
Исследование управляемого углового движения 
аппаратов с ротирующими элементами 
 
 
Специальность 01.02.01 – Теоретическая механика  
 
 
 
 
АВТОРЕФЕРАТ 
диссертации на соискание ученой степени 
кандидата физико-математических наук 
 
 
 
 
 
 
Москва - 2011 

Работа выполнена в Институте прикладной математики им.М.В.Келдыша РАН 
 
Научный руководитель: 
доктор физико-математических наук, 
профессор 
Овчинников Михаил Юрьевич 
Официальные оппоненты:  доктор технических наук 
 
Меркурьев Игорь Владимирович 
кандидат физико-математических наук, 
доцент 
Досаев Марат Закирджанович 
Ведущая организация: 
Московский авиационный институт 
(государственный технический университет) 
 
 
Защита состоится “31” мая 2011 г. в 11 часов на заседании Диссертационного 
совета  Д 002.024.01 при  Институте  прикладной  математики  им.М.В.Келдыша 
РАН по адресу: 125047, Москва, Миусская пл., 4. 
 
С  диссертацией  можно  ознакомиться  в  библиотеке  Института  прикладной 
математики им.М.В.Келдыша РАН. 
 
Автореферат разослан “____” апреля 2011 г. 
 
 
 
 
Ученый секретарь диссертационного совета 
доктор физико-математических наук  
  Т.А.Полилова
 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 
 
Объект исследования и актуальность работы 
 
Объектом  исследования  в  диссертационной  работе  являются  системы 
управления ориентацией с ротирующими элементами: маховичные системы для 
спутников  и  системы  с  вентиляторными  двигателями  для  ориентации  тела, 
подвешенного на вертикальной струне. 
В  настоящее  время  маховичные  системы  получили  широкое 
распространение.  Они  использовались,  например,  на  спутнике  “Электро 
(GOMS)”,  спутниках  серий  “Метеор”, “Ресурс-О”, “Канопус”,  спутнике 
“Татьяна-2”,  поздних  версиях “Meteosat”, малых  спутниках “BIRD”, “SNAP”, 
“RapidEye”  и  других.  Вопросами  исследования  динамики  и  построения  таких 
систем  занимались  Б.В.Раушенбах,  Е.Н.Токарь,  В.Н.Бранец,  В.В.Сазонов, 
О.М.Мирошник,  А.Д.Беленький, K.T.Alfriend, R.W.Longman, B.Wie и  многие 
другие.  Современные  технологии  позволяют  использовать  маховики  на 
малогабаритных  спутниках.  Основным  их  преимуществом  является 
возможность  применения  в  отсутствие  внешних  силовых  полей.  Маховики  не 
расходуют  рабочее  тело,  как  это  делают  реактивные  двигатели,  имеют 
достаточно малую массу. К недостаткам можно отнести насыщение маховиков 
(достижение  максимальной  скорости  вращения  или 
максимального 
кинетического  момента),  когда  они  уже  не  могут  более  увеличивать  угловую 
скорость  собственного  вращения,  а,  следовательно,  создавать  управляющий 
момент.  Обычно  на  спутниках  имеются  механизмы  разгрузки  маховиков. 
Однако  возникают  ситуации,  представляющие  практический  интерес,  когда 
использование  таких  механизмов  невозможно  (малые  габариты  аппарата, 
отсутствие  или  слабость  полей).  Поэтому  необходимо  провести  детальное 
исследование  динамики  управляемого  движения,  чтобы  гарантировать 
требуемую  длительность  эффективного  функционирования  маховиков  без  их 
разгрузки. 

 

Второй  тип  систем  ориентации – на  базе  вентиляторных  двигателей - 
может  применяться  для  объектов,  движущихся  в  атмосфере,  например,  для 
управления  ориентацией  полезной  нагрузки,  подвешенной  на  воздушном 
баллоне.  Баллоны  широко  используются  для  проведения  научных 
исследований. С недавнего времени они стали применяться в образовательных 
целях1.  При  выполнении  отдельных  задач,  решаемых  полезной  нагрузкой, 
требуется  наведение  прибора  в  заданную  точку  на  поверхности  Земли  или 
отслеживание осью прибора направления в пространстве. Для подобного рода 
объектов  в  качестве  исполнительных  органов  системы  ориентации 
используются маховики. Такие системы, хотя и являются довольно точными и 
надежными,  обходятся  недешево.  В  настоящей  работе  анализируется 
использование  исполнительных  органов  системы  управления  ориентацией  в 
виде  лопастных  воздушных  (вентиляторных)  двигателей.  В  этом  случае  с  их 
помощью  удается  обеспечить  необходимую  ориентацию  полезной  нагрузки 
вокруг  вертикали.  Такие  системы  просты  в  эксплуатации  и  относительно 
дешевы.  В  то  же  время  для  небольших  высот  над  поверхностью  Земли 
(конкретные  высоты  зависят  от  параметров  двигателя)  эти  двигатели 
достаточно  эффективны.  Эту  систему  можно  протестировать  в  лабораторных 
условиях,  что  существенно  упрощает  задачу  верификации  математических 
моделей и алгоритмов управления. 
 
Цель диссертационной работы 
 
Основной  целью  диссертационной  работы  является  разработка 
комплексного  подхода  к  исследованию  динамики  подвижных  объектов  с 
ротирующими  элементами,  входящими  в  состав  систем  управления 
ориентацией,  и  апробация  методов  управления  их  угловым  движением  на 
реальных  примерах.  Должны  быть  решены  задачи  построения  алгоритма 
                                                 
1  Примером  является  Европейская  образовательная  программа BEXUS, в  рамках  которой 
молодые исследователи участвуют в создании служебных модулей и полезной нагрузки для 
воздушных шаров, проводят их натурные испытания. 

 
  1   2   3   4   5   6   7

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница