© 2001-2017 Московский физико-технический институт
(государственный университет)
Динамика и управление механическими системами
Программа курса динамика и управление механическими системами для студентов 2–4 курса МФТИ
1. Орбитальное движение
- Задача двух тел. Уравнение Кеплера. Оскулирующие и равноденственные элементы. Влияние возмущений на орбитальное движение. Модель движения SGP4. Двустрочные элементы (TLE).
2. Угловое движение
- Способы задания ориентации спутника и их особенности: матрицы направляющих косинусов, углы Эйлера и Крылова, кватернионы
- Уравнения углового движения: динамические и кинематические
- Внешние моменты: гравитационный, магнитный, аэродинамический, от давления солнечной радиации. Подходы к моделированию внешних моментов
3. Модели внешних полей
- Модели магнитного поля: IGRF, наклонный и прямой диполи, осредненная модель
- Модели атмосферы: экспоненциальная модель, ГОСТ, CIRA
- Модели солнечного излучения
4. Управление угловым движением
- Введение в теорию устойчивости. Теоремы Ляпунова. Теорема Барбашина-Красовского
- Пассивные и полупассивные системы управления ориентацией: гравитационные, магнитные, собственным вращением
- Алгоритмы активного управления: оптимальное управление, PD-регулятор, скользящее управление
- Системы активного управления ориентацией: магнитные, гироскопические. Особенности реализации требуемых управляющих моментов
5. Идентификация углового движения
- Особенности работы датчиков и сенсоров, влияние случайных и систематических ошибок
- Методы обработки измерений: метод наименьших квадратов, обычный и расширенный фильтр Калмана
6. Использование пакета MatLab для анализа динамика спутника
- Интерфейс, синтаксис встроенного языка программирования
- Краткое описание дополнительных возможностей (Symbolic Math Toolbox, Optimization Toolbox, Aerospace Toolbox)
Литература
1. Раушенбах Б.В., Овчинников М.Ю. Лекции по механике космического полета. М: МФТИ, 1997. – 188с.
2. Мирер С.А. Механика космического полета. Орбитальное движение. Москва: Резолит, 2007. – 270 с.
3. Яковенко Г.Н. Краткий курс теоретической механики. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2006. – 116 с.
4. Яковенко Г.Н. Краткий курс аналитической динамики. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2006. – 238 с.
5. Овчинников М.Ю., Дегтярев А.А. Применение компьютерных технологий при изучении теоретической механики и исследовании динамики сложных механических систем. Учебно-методическое пособие. МФТИ, 2007, – 56 с.
6. Коваленко А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975. – 248 с.
7. Методы обработки измерений: учеб. пособие / Сост. Платонов А.К., Иванов Д.С. М.: МФТИ. 2013. – 107 с.
8. Бранец В.Н. Лекции по теории бесплатформенных инерциальных навигационных систем управления. М.: МФТИ, 2009. – 304 с.
9. Белецкий В.В., Яншин А.М. Влияние аэродинамических сил на вращательное движение искусственных спутников. Киев: Наукова думка, 1984. – 188 с.
