Личный кабинет
Адрес e-mail:
Регистрация Забыли пароль?

Динамика и управление механическими системами

Печать DOC PDF

Программа курса динамика и управление механическими системами для студентов 2–4 курса МФТИ


Лектор: Ткачев Степан Сергеевич

Курс посвящен знакомству студентов с современными методами моделирования и управления движением космических аппаратов. Курс разделен на три части. В первой части даются необходимые для усвоения материала теоретические знания, а также рассматриваются различные модели воздействующих на космический аппарат сил и моментов. Вторая часть посвящена особенностям численного моделирования изученных ранее моделей движения. Наконец, третья часть является экспериментальной: в ней на специальном макете студенты будут калибровать датчики и реализовывать алгоритмы управления ориентацией.

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.


Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях