В РФ создали алгоритм для испытаний космических аппаратов в условиях микрогравитации
Инженеры из Томского политехнического университета (ТПУ) создали инновационную методику и программное обеспечение для разработки систем автоматического управления испытательными стендами, имитирующими микрогравитацию. Такое оборудование используется, чтобы протестировать раскрытие элементов спутников перед их отправкой в космическое пространство. Новая технология позволит моделировать этот процесс более точно.
Перед отправкой космических аппаратов на орбиту, их испытывают на Земле. В том числе, специалисты проводит развертывание трансформируемых конструкций в имитируемых условиях невесомости. Для этих целей используют специальные автоматизированные стенды, которые создают эффект микрогравитации. В основе этих стендов обычно лежат трособлочные системы с управляемыми электроприводами. С их помощью звенья космических аппаратов вывешиваются и перемещаются, однако они также могут негативно влиять на динамические свойства систем управления.
Однако в процессе моделирования микрогравитации с использованием современных трособлочных стендов возникает ряд сложностей. Одной из ключевых является возникновение резонансных колебаний в тросах и моментов сухого трения в блоках стенда. Степень влияния этих факторов на систему управления зависит от конструкции и массы обезвешиваемых звеньев. Значения механизмов сухого трения заранее неизвестны, а параметры упругости тросовых связей изменяются в процессе движения звеньев космического аппарата. Поэтому проведение испытаний и прогнозирование поведения элементов космических аппаратов в условиях невесомости становятся непростой задачей.
В качестве решения специалисты из ТПУ новый способ синтеза систем управления. В его основе лежит подход, который сводит нестационарность и нелинейность параметров систем к их интервальности. Это позволяет более точно отразить эти характеристики в математической модели. В число таких параметров входят показатели жесткости участков троса, длина которых может изменяться, масса уравновешиваемых элементов, нелинейные характеристики электроприводов и ряд других.
Благодаря новому методу инженерам удалось вывести интервальное характеристическое уравнение системы, на основе которого были созданы методы модального синтеза адаптивных регуляторов. Отмечается, что предыдущие модели не учитывали некоторые параметры и свойства. Это было связано с используемыми методами синтеза: они основывались на упрощении резонансных нестационарных систем управления, что приводило к неточностям в моделировании движения звеньев космического аппарата.
Адаптивный подход позволил более точно рассчитать параметры регуляторов. В результате ошибки уравновешивания в режимах постоянной скорости и постоянного ускорения в среднем сократились примерно в 10 раз. Это сделало системы управления стендом более чувствительными и быстрыми, сохраняя при этом допустимое качество.
Разработчики называют метод универсальным инструментом для создания систем управления, которые будут использоваться для наземных испытаний космических аппаратов. Благодаря ему можно будет проверить раскрытие различных элементов космического аппарата, таких как панели солнечных батарей, антенны различной формы и многое другое. При этом масса и размеры спутников не будут иметь значения.
Самое популярное
