Повышение статической и динамической точности управления механизмом параллельной структуры космического назначения
Автор: С. А. Матвеев, Н. С. Слободзян, А. А. Киселев, Ю. А. Жуков, Е. Б. Коротков
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
В статье рассмотрены методы повышения статической и динамической точности управления мехатронного устройства параллельной структуры космического назначения типа гексапода (платформа Гью-Стюарта). Описано решение обратной задачи кинематики и обоснована необходимость решать прямую задачу кинематики численными методами. В ходе исследований выявлено, что основной источник ошибок позиционирования гексапода без основной обратной связи – это его линейные приводы, имеющие систематические погрешности в механической части линейной передачи, редуктора, в расположении обмоток двигателя; температурные ошибки, обусловленные изменением размеров деталей за счет нагрева или охлаждения; ошибки, вызванные упругими деформациями под действием нагрузки. Для повышения статической точности гексапода предлагается ряд как конструктивных, так и программных решений: предварительный натяг механической передачи, индивидуальная калибровка каждого привода, компенсация температурных расширений и др. Для повышения динамической точности предлагается применение способа управления линейными приводами в следящем режиме наряду с обеспечением траектории движения платформы с ограничением скорости ее движения и производных скорости. Применение указанных методов позволяет значительно улучшить точность работы механизмов параллельной структуры и, тем самым, приблизиться к достижению предельных качественных свойств бортовых оптико-электронных и информационных систем космических аппаратов и станций.
Механизм параллельной структуры, гексапод, платформа Стюарта, статическая точность, динамическая точность, погрешность, компенсация ошибок, траекторное управление
Короткий адрес: https://sciup.org/14127270
IDR: 14127270 | DOI: 10.26732/j.st.2023.2.04
Список литературы Повышение статической и динамической точности управления механизмом параллельной структуры космического назначения
- Тестоедов Н. А. Сибирский центр российского спутникостроения // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2012. № 2. С. 126–139.
- Космическая обсерватория «Миллиметрон» [Электронный ресурс]. URL: http://millimetron.ru (дата обращения: 01.03.2023).
- Lightsey P., Atkinson Ch., Clampin M., Feinberg L. James Webb Space Telescope: Large deployable cryogenic telescope in space // Optical Engineering. 2012. vol. 51. issue 1. 011003. doi: 10.1117/1.OE.51.1.011003.
- Жуков Ю. А., Лычагин Ю. В., Слободзян Н. С. Решение задач кинематики гексапода в реальном времени // Материалы III Всерос. науч.-техн. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. 2017. С. 87–91.
- Sayapin S. N., Artemenko Y. N. Intelligence System for Active Vibration Isolation and Pointing of UltrahighPrecision Large Space Structures in Real Time. Springer International Publishing. pp. 103–115.
- Дорофеева Е. С., Мирзаев Р. А., Смирнов Н. А. Механизмы ориентации антенн космических аппаратов // Сб. материалов конф. «Актуальные проблемы авиации и космонавтики». 2014. Т. 1. №. 10. С. 83–84.
- Kong Y., Huang H. Vibration isolation and dual-stage actuation pointing system for space precision payloads // Acta Astronautica. 2018. vol. 143. pp. 183–192. doi: 10.1016/j.actaastro.2017.11.038.
- Джукич Д. Й., Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Мороз А. В., Слободзян Н. С. Цифровое управление гексаподом на основе обратной модели динамики с реализацией на радиационно стойком ARM-микроконтроллере // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 7. С. 103–110.
- Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С., Яковенко Н. Г. Оценка решения задач кинематики в системе управления механизмом с параллельной кинематикой космического применения на базе гексапода // Оборонная техника. 2017. № 9. С. 29–37.
- Dietmaier. The Stewart-Gough Platform of General Geometry can have 40 Real Postures // Journal of Mechanical Design. 1998. vol. 115. no. 2. pp. 277–282.
- International Space Station (ISS) Researcher’s Guide [Электронный ресурс]. URL: https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/NP-2015-03-015-JSC_Space_Environment-ISS-Mini-Book-2015-508.pdf (дата обращения: 01.03.2023).
- Матвеев С. А., Коротков Е. Б., Слободзян Н. С., Жуков Ю. А., Киселев А. А. Прецизионное управление шестистепенным механизмом с параллельной кинематикой космического назначения на основе компенсации кинематических и температурных ошибок // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2020. № 2. С. 12–20.
- Слободзян Н. С. Позиционное управление линейным приводом мехатронного устройства с параллельной кинематикой // Вопросы радиоэлектроники. 2020. № 9. С. 6–13.
- Lambrechts P., Boerlage M., Steinbuch M. Trajectory planning and feedforward design for electromechanical motion systems // Control Engineering Practice. 2005. vol. 13. no. 2. pp. 145–157.
- Артеменко Ю. Н., Агапов В. А., Дубаренко В. В., Кучмин А. Ю. Групповое управление актуаторами контррефлектора радиотелескопа // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4 (59). С. 2–9.
- Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Мороз А. В. Кинематическое управление гексаподом космического применения // Материалы Всерос. науч.-техн. конф. «Интеллектуальные системы, управление и мехатроника». 2018. С. 67–71.
- Beiki M., Irani-Rahaghi M. Optimal trajectory planning of a six DOF parallel Stewart manipulator // 6th RSI International Conference on Robotics and Mechatronics (IcRoM). 2018. pp. 120–125.
