Решение задачи фильтрации при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна трансформируемого рефлектора
Автор: Кабанов С. А., Митин Ф. В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 4 т.22, 2021 года.
Бесплатный доступ
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.
Алгоритм последовательной оптимизации, крупногабаритный трансформируемый рефлектор, радиоотражающее сетеполотно, пьезоактюатор, математическая модель, моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/148323923
IDR: 148323923 | DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-4-577-588
Список литературы Решение задачи фильтрации при оптимальной настройке радиоотражающего сетеполотна трансформируемого рефлектора
- 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.
- 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.
- Кага^еу Z. А. Deployment concept mechanical system of a radar antenna for space purposes // Сибирский журнал науки и технологий. 2017. Т. 18, № 4. С. 858-867.
- 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.
- Wang H. Multifrequency Spaceborne Deployable Radiometer Antenna Designs // IEEE Aerospace and electronic systems magazine. 2020. Vol. 35, Ко. 5. P. 28-35.
- 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.
- Li T. Deployment analysis and control of deployable space antenna // Aerospace Science and Technology. 2012. Vol. 18, Ко. 1. P. 42-47.
- 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.
- 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.
- Разработка расчетно-экспериментального метода модального анализа / В. А. Бернс,
- B. Е. Левин, Д. А. Красноруцкий и др. // Космические аппараты и технологии. 2018. Т. 2, № 3(25). С. 125-133.
- Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Ч. I // Мехатрони-ка, автоматизация, управление. 2020. Т. 20, № 1. C. 51-64.
- Кабанов С. А., Зимин Б. А., Митин Ф. В. Разработка и анализ математических моделей раскрытия подвижных частей трансформируемых космических конструкций. Ч. II // Мехатро-ника, автоматизация, управление. 2020. Т. 21, № 2. C. 117-128.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Ишков В. Н. Воздействие солнечных активных явлений на околоземное космическое пространство и возможность их прогноза // Сложные системы. 2012. № 4 (5). С. 21-41.
- 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. C. 92-97.
- Панич А. Е. Пьезокерамические актюаторы. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2008. 159 с.
- 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).
- 3D-сканеры RangeVision [Электронный ресурс]. URL: https://printer-plotter.ru/ 3d-oborudovanie/3d-scanners/rangevision/?yclid=5975775935832053836 (дата обращения: 10.10.2021).
- 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.
- Справочник по теории автоматического управления / под ред. А. А. Красовского. М. : Наука, 1987. 712 с.
- Кабанов С. А. Оптимизация динамики систем при действии возмущений. М. : Физмат-лит, 2008. 200 с.
- Кабанов Д. С. Оптимальное управление ядерным реактором с учетом случайных возмущений // Приборостроение. 2009. № 5. С. 27-30.
- Кабанов С. А. Управление системами на прогнозирующих моделях. СПб. : Изд-во СПбГУ, 1997. 200 с.
- Кабанов С. А., Митин Ф. В. Оптимизация процессов раскрытия и создания формы трансформируемого рефлектора космического базирования // Изв. РАН. ТиСУ. 2021. № 2. С. 106-125.
- 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.
- Малышев В. В., Красильщиков М. Н., Карлов В. И. Оптимизация наблюдения и управления летательных аппаратов. М. : Машиностроение, 1989. 312 с.
- 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.
