Импульсная оптимальная переориентация орбиты космического аппарата посредством реактивной тяги, ортогональной плоскости оскулирующей орбиты.

В первой части статьи приводится обзор работ по дифференциальным уравнениям ориентации орбиты космического аппарата (КА) и изучаемой проблеме оптимальной переориентации орбиты КА в инерциальной системе координат посредством реактивного ускорения, ортогонального плоскости оскулирующей орбиты КА. Излагается теория решения задачи оптимальной переориентации орбиты КА с использованием кватернионного дифференциального уравнения ориентации орбитальной системы координат в нелинейной непрерывной постановке (с использованием ограниченной (малой) тяги). В качестве минимизируемого функционала качества используется комбинированный функционал, равный взвешенной сумме времени переориентации и импульса тяги (характеристической скорости) за время переориентации орбиты КА (частные случаи этого функционала – случай быстродействия и случай минимизации характеристической скорости в отдельности).

Теория, изложенная в первой части статьи, используется во второй части статьи для построения в строгой нелинейной постановке новой теории и но-вых алгоритмов численного решения задачи оптимальной переориентации орбиты КА в инерциальной системе координат посредством импульсной (большой) реактивной тяги, ортогональной плоскости оскулирующей орбиты, с использованием кватернионного дифференциального уравнения ориентации орбитальной системы координат для нефиксированного числа импульсов реактивной тяги. Построенные алгоритмы позволяют при численном решении задачи определять оптимальные моменты включения реактивного двигателя, оптимальные величины импульсов реактивного ускорения и их оптимальное число. Приводятся примеры численного решения задачи оптимальной импульсной переориентации орбиты КА, демонстрирующие возможности предлагаемого метода.

Ключевые слова

орбита космического аппарата, оптимальная переориентация орбиты, реактивное ускорение, ортогональное плоскости орбиты, кватернион

Получено

13.12.2018

Дата публикации

13.12.2018

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Сапунков Я. Г. , Челноков Ю. Н. Импульсная оптимальная переориентация орбиты космического аппарата посредством реактивной тяги, ортогональной плоскости оскулирующей орбиты. // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела – 2018. – № 5 C. 70-89 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/mtt/s207987840001654-8-1 (дата обращения: 24.04.2024). DOI: 10.31857/S057232990002467-3
MLA	Sapunkov, Ya, Chelnokov, Yu "Pulsed optimal reorientation of the orbit of a spacecraft by means of jet thrust, orthogonal to the osculating orbit plane.." Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika tverdogo tela 5 (2018):70-89. DOI: 10.31857/S057232990002467-3
APA	Sapunkov Y., Chelnokov Y. (2018). Pulsed optimal reorientation of the orbit of a spacecraft by means of jet thrust, orthogonal to the osculating orbit plane.. Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika tverdogo tela (5), pp.70-89 DOI: 10.31857/S057232990002467-3

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 1196

Оценка читателей: голосов 0

1. Дубошин Г.Н. Небесная механика. Основные задачи и методы. M.: Наука, 1968. 799 с.

2. Абалакин В.К., Аксенов Е.П., Гребенников Е.А., Демин В.Г., Рябов Ю.А. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. М.: Наука, 1976. 864 с.

3. Копнин Ю.М. К задаче поворота плоскости орбиты спутника // Космич. исследования. 1965. Т. 3. Вып. 4.

4. Лебедев В.Н. Расчет движения космического аппарата с малой тягой. М: ВЦ АН СССР, 1968. 108 с.

5. Борщевский М.З., Иослович М.В. К задаче о повороте плоскости орбиты спутника при помощи реактивной тяги // Космич. исследования. 1969. Т. 7. Вып. 6.

6. Гродзовский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета. Проблемы оптимизации. М: Наука, 1975. 702 с.

7. Охоцимский Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики космического полета. М.: Наука, 1990. 448 с.

8. Ишков С.А., Романенко В.А. Формирование и коррекция высокоэллиптической орбиты спутника земли с двигателем малой тяги // Космич. исследования. 1997. Т. 36. Вып. 2. С. 11–20.

9. Челноков Ю.Н. Применение кватернионов в теории орбитального движения искусственного спутника. Ч. 2 // Космич. исследования. 1993. T. 31. Вып. 3. C. 3–15.

10. Челноков Ю.Н. Кватернионные и бикватернионные модели и методы механики твердого тела и их приложения. Геометрия и кинематика движения. М.: Физматлит, 2006. 512 с.

11. Челноков Ю.Н. Кватернионные модели и методы динамики, навигации и управления движением. М.: Физматлит, 2011. 560 с.

12. Челноков Ю.Н. Оптимальная переориентация орбиты космического аппарата посредством реактивной тяги, ортогональной плоскости орбиты // ПММ. 2012. Т. 76. Вып. 6. С. 895–912.

13. Челноков Ю.Н. Кватернионная регуляризация в небесной механике и астродинамике и управление траекторным движением. II // Космич. исследования. 2014. T. 52. № 4. C. 322–336.

14. Ненахов С.В., Челноков Ю.Н. Кватернионное решение задачи оптимального управления ориентацией орбиты космического аппарата // Тр. междунар. конф. Бортовые интегрированные комплексы и современные проблемы управления. М.: МАИ. 1998. С. 59–60.

15. Сергеев Д.А., Челноков Ю.Н. Оптимальное управление ориентацией орбиты космического аппарата // Математика. Механика. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2001. Вып. 3. С. 185–188.

16. Сергеев Д.А., Челноков Ю.Н. Оптимальное управление ориентацией орбиты космического аппарата // Проблемы точной механики и управления. Саратов: Изд-во СГТУ, 2002. С. 64–75.

17. Панкратов И.А., Сапунков Я.Г., Челноков Ю.Н. Об одной задаче оптимальной переориентации орбиты космического аппарата // Изв. Сарат. ун-та. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2012. Т. 12. Вып. 3. С. 87–95.

18. Челноков Ю.Н. Применение кватернионов в теории орбитального движения искусственного спутника. Ч. 1 // Космич. исследования. 1992. T. 30. Вып. 6. C. 759–770.

19. Челноков Ю.Н. Построение оптимальных управлений и траекторий движения космического аппарата, использующее кватернионное описание пространственной ориентации орбиты // Космич. исследования. 1997. T. 35. №. 5. C. 534–542.

20. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела М.: Наука, 1973. 320 с.

21. Брагазин В.Н., Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Описание орбитального движения с использованием кватернионов и скоростных параметров // Тез. докл. 6 Всесоюзн. съезда по теорет. и прикладной механике. Ташкент: ФАН, 1986. С. 133.

22. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.

23. Челноков Ю.Н. Оптимальная переориентация орбиты космического аппарата посредством реактивной тяги, ортогональной плоскости орбиты // Математика. Механика. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2006. Вып. 8. С. 231–234.

24. Челноков Ю.Н. Оптимальная переориентация орбиты космического аппарата: Кватернионный подход к решению задачи // Материалы междунар. конф. Проблемы и перспективы прецезионной механики и управления в машиностроении. Саратов: Изд-во СГТУ, 2006. С. 54–60.

25. Панкратов И.А., Сапунков Я.Г., Челноков Ю.Н. Решение задачи оптимальной переориентации орбиты космического аппарата с использованием кватернионных уравнений ориентации орбитальной системы координат // Изв. Сарат. ун-та. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2013. Т. 13. Вып. 1. С. 84–92.

26. Ильин В.А., Кузмак Г.Е. Оптимальные перелеты космических аппаратов с двигателями большой тяги. M.: Наука, 1976. 741 с.

27. Челноков Ю.Н. Анализ оптимального управления движением точки в гравитационном поле с использованием кватернионов // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2007. № 5. С. 18–44.

28. Афанасьева Ю.В., Челноков Ю.Н. Задача оптимального управления ориентацией орбиты космического аппарата как деформируемой фигуры // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2008. № 4, С. 125–138.

29. Афанасьева Ю.В., Челноков Ю.Н. Задача о встрече в центральном ньютоновском гравитационном поле управляемого космического аппарата с неуправляемым космическим аппаратом, движущимся по эллиптической кеплеровской орбите // Известия РАН. Теория и системы управления. 2007. № 3. C. 164–179.

30. Челноков Ю.Н. Об определении ориентации объекта в параметрах РодригаГамильтона по его угловой скорости // Изв. АН СССР. МТТ. 1977. № 3. С. 11–20.