Решение задачи фильтрации при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна трансформируемого рефлектора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В данной работе рассматривается решение задачи фильтрации с применением фильтра Калмана при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна. Рассмотрен крупногабаритный трансформируемый рефлектор космического базирования. В процессе выведения данной конструкции на заданную орбиту возможен уход реальной формы радиоотражающего сетеполотна от желаемой. Для обеспечения поточечной настройки активной части сетеполотна применяется тросо-вантовая система. Узловые точки радиоотражающей поверхности связаны с тыльной стороной сетеполотна через ванты. В них встроены актюаторы, позволяющие изменять длину вант. В качестве исполнительного органа выбран пьезоактюатор. Путем поточечной настройки пьезоактюаторов происходит натяжение сетеполотна до необходимой формы. Это позволяет обеспечивать качественную диаграмму направленности и высокий уровень сигнала при приёмепередаче данных. Приведены конкретные значения возмущающих воздействий. Для измерения напряжения питания на пьезоактюаторе и длины ванты применяются преобразователь напряжения и лазерный сканер. Определены возможные отклонения от расчётного начального положения. В соответствии с принципом разделения сперва решается задача оценивания, затем задача управления. Задача оценивания решается с использованием фильтра Калмана. Задача управления – с использованием алгоритма оптимального управления по иерархии целевых критериев. Представлены результаты численного моделирования. Показано успешное решение поставленной задачи при вариативных значениях шумов измерений и возмущающих воздействий. Приведено сравнение с траекториями, полученными с использованием различных алгоритмов оптимального управления.

Об авторах

Сергей Александрович Кабанов

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: kaba-sa@mail.ru

доктор технических наук, профессор кафедры систем управления и компьютерных технологий

Россия, 99005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., 1

Фёдор Васильевич Митин

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова»

Email: fedor28@list.ru

кандидат технических наук, доцент кафедры систем управления и компьютерных технологий

Россия, 99005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., 1

Список литературы

  1. Вовасов В. Е., Бетанов В. В., Герко С. А. Методика калибровки навигационного приемника ГЛОНАСС при использовании двухчастотных комбинаций измерений псевдопоследовательностей // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21, № 5. С. 137–144.
  2. Фёдоров А. В., Хоанг Ву. Т. Программный комплекс для проектирования алгоритмов управления движением сервисного модуля на геостационарной орбите // Вестник Московского авиационного ин-та. 2020. Т. 27, № 4. С. 192–205.
  3. Kazantsev Z. A. Deployment concept mechanical system of a radar antenna for space purposes // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18, № 4. С. 858–867.
  4. Xuelin D., Jingli D., Hong B., Guohui S., Deployment analysis of deployable antennas considering cable net and truss flexibility // Aerospace Science and Technology. 2018. Vol. 82–83. P. 557–565.
  5. Wang H. Multifrequency Spaceborne Deployable Radiometer Antenna Designs // IEEE Aerospace and electronic systems magazine. 2020. Vol. 35, Nо. 5. P. 28–35.
  6. Deployable reflector system for satellite applications, in: 2005 SBMO / M. Terada, N. Bludworth, J. Moore et al. // IEEE MTT-S International Conference on Microwave and Optoelectronics. Brazil. 2005. P. 647–656.
  7. Li T. Deployment analysis and control of deployable space antenna // Aerospace Science and Technology. 2012. Vol. 18, Nо. 1. P. 42–47.
  8. Резник С. В., Чубанов Д. Е. Моделирование динамики раскрытия крупногабаритного трансформируемого рефлектора космической антенны из композиционного материала // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2018. Т. 19, № 4. С. 411–425.
  9. Метод расчёта напряженно-деформированного состояния вантовооболочечных конструкций космических антенн рефлекторов / А. В. Бельков, С. В. Белов, А. П. Жуков и др. // Вестник Томского гос. ун-та. Математика и механика. 2019. № 62. С. 5–18.
  10. Разработка расчетно-экспериментального метода модального анализа / В. А. Бернс, В. Е. Левин, Д. А. Красноруцкий и др. // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2, № 3(25). С. 125–133.
  11. Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Ч. I // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 20, № 1. C. 51–64.
  12. Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Ч. II // Мехатроника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 2. C. 117–128.
  13. Kabanov S. A., Mitin F. V. Optimization of the stages of deploying a large-sized space-based reflector // Acta Astronautica, Special Issue on 6th SFS 2019. 2020. Vol. 176. P. 717–724.
  14. Development for petal-type deployable solid-surface reflector by uniaxial rotation mechanism / H. Huang, Q. Cheng, L. Zheng, Y. Yang // Acta Astronautica. 2021. № 178. P. 511–521.
  15. Тайгин В. Б., Лопатин А. В. Метод обеспечения высокой точности формы рефлекторов зеркальных антенн космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4 (30). С. 200–208.
  16. Kalabegashvili G. I., Bikeev E. V., Mathylenko M. G. Determination of the minimal reflecting surface points number required for assessment of large-size transformable antenna pattern deviation // Сибирский журнал науки и технологий. 2018. Т. 19, № 1. С. 66–75.
  17. Ишков В. Н. Воздействие солнечных активных явлений на околоземное космическое пространство и возможность их прогноза // Сложные системы. 2012. № 4 (5). С. 21–41.
  18. Влияние солнечной активности на магнитосферу Земли / Б. Б. Михаляев, С. Б. Дертеев, И. Ю. Лагаев, Т. Т. Осмонов // Актуальные проблемы современной физики и математики. 2017. С. 92–97.
  19. Панич А. Е. Пьезокерамические актюаторы. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2008. 159 с.
  20. ПИН-50-У-4/20-ДХ – преобразователь измерительный постоянного и переменного напряжения [Электронный ресурс]. URL: https://www.electronpribor.ru/catalog/850/pin-50-u-420- dh.htm (дата обращения: 10.10.2021).
  21. 3D-сканеры RangeVision [Электронный ресурс]. URL: https://printer-plotter.ru/ 3d-oborudovanie/3d-scanners/rangevision/?yclid=5975775935832053836 (дата обращения: 10.10.2021).
  22. Управление пьезоактюатором для настройки отражающей поверхности рефлектора космического базирования / С. А. Кабанов, Ф. В. Митин, А. И. Кривушов, Е. А. Улыбушев // Изв. вузов. Авиационная техника. 2018. № 4. С. 111–116.
  23. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А. А. Красовского. М. :Наука, 1987. 712 с.
  24. Кабанов С. А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. М. : Физматлит, 2008. 200 с.
  25. Кабанов Д. С. Оптимальное управление ядерным реактором с учетом случайных возмущений // Приборостроение. 2009. № 5. С. 27–30.
  26. Кабанов С. А. Управление системами на прогнозирующих моделях. СПб. : Изд-во СПбГУ, 1997. 200 с.
  27. Кабанов С. А., Митин Ф. В. Оптимизация процессов раскрытия и создания формы трансформируемого рефлектора космического базирования // Изв. РАН. ТиСУ. 2021. № 2. С. 106–125.
  28. Кабанов С. А., Митин Ф. В. Оптимальное управление пьезоактюатором для настройки радиоотражающего сетеполотна космического рефлектора // Изв. вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 3. С. 183–191.
  29. Малышев В. В., Красильщиков М. Н., Карлов В. И. Оптимизация наблюдения и управления летательных аппаратов. М. : Машиностроение, 1989. 312 с.
  30. Кабанов С. А., Митин Ф. В., Шевчик А. А. Решение задачи фильтрации при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна трансформируемого рефлектора // Системный анализ, управление и навигация : тез. докладов. М. : Изд-во МАИ, 2021. С. 170–171.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кабанов С.А., Митин Ф.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.