Все
 
 
 


Устранение нестационарных колебаний упругой системы в момент остановки после конечного поворота по заданному закону путем настройки собственных частот
 
Код статьиS057232990000704-4-1
DOI10.31857/S057232990000704-4
Тип публикации Статья
Статус публикации Опубликовано
Авторы
Гришанина Т. В. 
Аффилиация: Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Адрес: Российская Федерация, Москва
Шклярчук Ф. Н.
Аффилиация:
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Институт прикладной механики Российской академии наук
Адрес: Российская Федерация, Москва
Русских С. В.
Аффилиация:
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Институт прикладной механики Российской академии наук
Адрес: Российская Федерация, Москва
Название журналаИзвестия Российской академии наук. Механика твердого тела
Выпуск№ 4
Страницы16-28
Аннотация

Рассматривается произвольная трехмерная упругая система (тело), совершающая управляемый конечный поворот относительно некоторой неподвижной оси и малые нестационарные колебания. Колебания системы происходят за счет внешней нагрузки (силовое управление) или инерционной нагрузки переносного вращательного движения несущего тела (кинематическое управление). Используются линейные уравнения колебаний в нормальных координатах, представляющих движения по собственным формам колебаний: свободной по углу поворота системы, включая поворот ее как твердого тела, в случае силового управления; закрепленной по углу поворота системы в случае кинематического управления. Предполагается, что действующая на систему нагрузка (силовая или инерционная), пропорциональна некоторой управляющей финитной функции времени из определенного класса. Решается следующая задача: для заданной управляющей функции повернуть систему за определенное время из одного положения покоя в другое на заданный конечный угол и устранить в момент остановки упругие колебания по нескольким низшим собственным формам.

На основании точных решений уравнений в нормальных координатах с удовлетворением нулевых начальных и конечных условий получены соотношения между временем поворота системы при действии заданной управляющей функции и частотами устраняемых собственных форм колебаний. Для выполнения этих соотношений одновременно для нескольких собственных частот производится их «настройка» путем минимизации записанной для них положительно определенной квадратичной функции варьированием параметров системы.

В качестве примера для сравнения и анализа точности результатов выполнены расчеты для модели симметричного космического аппарата с двумя одинаковыми упругими панелями солнечных батарей, каждая из которых состоит из четырех плоских недеформируемых секций, соединенных упругими шарнирами. Рассмотрен конечный поворот системы по крену с гашением в момент завершения поворота нескольких (от одной до трех) низших собственных форм антисимметричных колебаний. Выполнены сравнения с численными решениями исходных уравнений движения системы в обобщенных координатах при использовании нескольких простых управляющих функций и найденных параметрах «настроенной» системы. 

Ключевые словауправление колебаниями, конечный поворот системы, нестационарные колебания, гашение упругих колебаний, поворот космического аппарата
Источник финансированияРабота выполнена в рамках государственного задания (номер государственной регистрации темы AAAA-A17-117032010144-8) и при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект №18-08-00778а).
Дата публикации29.11.2018
Цитировать   Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться
Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 961

Оценка читателей: голосов 0 

1. Черноусько Ф.Л., Болотник Н.Н., Градецкий В.Г. Манипуляционные роботы: динамика, управление, оптимизация. М.: Наука, 1989. 363 с. 
2. Ковалева А.С. Управление колебательными и виброударными системами. М.: Наука, 1990. 256 с
3. Колесников К.С., Кокушкин В.В., Борзых С.В., Панкова Н.В. Расчет и проектирование систем разделения ступеней ракет. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 376 с. 
4. Nurre G.S., Ryan R.S., Scofield H.N., Sims J.I. Dynamics and Control of Large Space Structures // Journal of Guidance, Control and Dynamics. 1984. V. 7. № 5. P. 514-526. 
5. Дегтярев Г.Л., Сиразетдинов Т.К. Теоретические основы оптимального управления упругими космическими аппаратами. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
6. Das S.K., Utku S., Wada B.K. Inverse Dynamics of Adaptive Space Cranes with Tip Point Adjstment // AIAA-90-1166-CP. 1990. P. 2367-2374. 
7. Bainum P.M., Li F. Optimal large angle maneuvers of a flexible spacecraft // Acta Astronautica. 1991. V. 25. № 3. P. 141-148. 
8. Chan J.K., Modi V.J. A Closed-Form Dynamical Analysis of an Orbiting Flexible Manipulator // Acta Astronautica. 1991. V. 25. № 2. P. 67-76. 
9. Meirovitch L., Kwak M.K. Control of Flexible Spacecraft with Time-Varying Configuration // Journal of Control, Guidance and Dynamics. 1992. V. 15. № 2. P. 314-324.
10. Miller D.W., Crawley E.F. Theoretical and Experimental Investigation of SpaceRealizable Inertial Actuation for Passive and Active Structural Control // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1988. V. 11. № 5. P. 449-458. 
11. Закрежевский А.Е. Об оптимальном развороте упругого космического аппарата // Прикладная механика. 2003. Т. 39. № 8. С. 106-113. 
12. Ротенберг Я.Н. Автоматическое управление. М.: Наука, 1971. 396 с.
13. Воронов А.А. Введение в динамику сложных управляемых систем. М.: Наука, 1985. 352 с. 
14. Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1990. 480 с. 
15. Ганиев Р.Ф., Закрежевский А.Е. Программные движения управляемых деформируемых конструкций. М.: Наука, 1995. 213 с. 
16. Masters B.P., Crawley E.F. Evolutionary Design of Controlled Structures // Journal of Aircaft. 1999. V. 36. № 1. P. 209-217. 
17. Матюхин В.И. Управление механическими системами. М.: Физматлит, 2009. 320 с. 
18. Черноусько Ф.Л., Акуленко Л.Д., Соколов Б.Н. Управление колебаниями. М.: Наука, 1976. 383 с.
19. Черноусько Ф.Л., Ананьевский И.М., Решмин С.А. Методы управления нелинейными механическими системами. М.: Физматлит, 2006. 326 с. 
20. Бербюк В.Б. Динамика и оптимизация робототехнических систем. Киев: Наукова Думка, 1989. 187 с. 
21. Кубышкин Е.П. Оптимальное управление поворотом твердого тела с гибким стержнем // ПММ. 1992. Т. 56. Вып. 2. С. 240-249. 
22. Кубышкин Е.П. Оптимальное управление поворотом системы двух тел, соединенных упругим стержнем // ПММ. 2014. Т. 78. Вып. 5. С. 656-670. 
23. Гришанина Т.В. Управляемый поворот упругого стержня на конечный угол // Вестн. МАИ. 2004. Т. 11. № 1. С. 64-68. 
24. Гришанина Т.В. Устранение колебаний упругой системы после ее быстрого передвижения и поворота // Вестн. МАИ. 2004. Т. 11. № 2. С. 68-75. 
25. Гришанина Т.В. Динамика управляемого движения упругих систем при конечных перемещениях и поворотах // Изв. РАН. МТТ. 2004. № 6. С. 171-186. 
26. Гришанина Т.В., Шклярчук Ф.Н. Динамика упругих управляемых конструкций. М.: Изд-во МАИ, 2007. 328 с.

Система Orphus

Загрузка...
Вверх