Модельные задачи для класса систем взаимного позиционирования космического аппарата и полезной нагрузки

Abstract

Рассмотрен класс систем взаимного позиционирования космического аппарата и полезной нагрузки, к которому могут быть отнесены как существующие транспортные системы перемещения полезного груза относительно орбитального корабля при помощи антропоморфного манипулятора (механизма последовательной кинематики), так и перспективные системы высокоточного позиционирования полезной нагрузки с использованием манипуляционного механизма параллельной кинематики. Цель работы состояла в разработке для данного класса систем модельных задач, в которых для анализа исследуемых процессов выделены наиболее существенные элементы, и которые позволяют выявить особенности динамики управляемого движения рассматриваемых систем, произвести выбор и отработку алгоритмов управления их движением. Использование представленных в работе модельных задач дает также возможность исследования колебательных процессов в механизме параллельной кинематики при учете подвижности его основания в инерциальном пространстве и взаимовлияния движения системы в целом и ее относительного движения.

Розглянуто клас систем взаємного позиціонування космічного апарата і корисного навантаження, до якого можуть бути віднесені як існуючі транспортні системи переміщення корисного вантажу відносно орбітального корабля за допомогою антропоморфного маніпулятора (механізму послідовної кінематики), так і перспективні системи високоточного позиціонування корисного навантаження з використанням маніпуляційного механізму паралельної кінематики. Мета роботи полягала в розробці для даного класу систем модельних задач, в яких для аналізу досліджуваних процесів виділені найбільш істотні елементи, і які дозволяють виявити особливості динаміки керованого руху розглянутих систем, зробити вибір і відпрацювання алгоритмів керування їхнім рухом. Використання представлених в роботі модельних задач дає також можливість дослідження коливальних процесів у механізмі паралельної кінематики при врахуванні рухливості його основи в інерціальному просторі і взаємовпливу руху системи в цілому і її відносного руху.

The class of systems for mutual positioning a spacecraft and payload is considered. It can include the existing systems for transportation of a payload relative to an orbital spacecraft using an anthropomorphic manipulator and the advanced systems with a manipulative parallel-kinematics mechanism. The present work deals with the development of model problems for the above class. To attain this, the most significant elements have been specified to analyze the processes under consideration. Those model problems are able to reveal the special features of the dynamics of a controlled motion of the systems under consideration, to select and develop algorithms of the motion control. Studies of oscillation processes in the parallel-kinematics mechanism, taking into account the mobility of its base in the inertial space and the mutual effects of the entire system motion and its relative motion, are carried out based on the presented model problems.