Введение к работе
,,.,.,,^ Актуальность темы. Объект исследования диссертационной работы -лимитирующие невесомость системы обезвешивания для испытательных с|>сч-(дов космической робототехники, развитие которых является необходимой предпосылкой дальнейшего развития этого раздела робототехники.
' Цель работы - разработка принципов и конкретных научно-технических решений прежде всего в сфере управления для создания этих систем обезвешивания на базе объемного стенда ЦНИИ РТК, ориентированных на средства космической робототехники следующего поколения.
Состояние проблемы и задачи исследования. Проведенный з работе анализ состояния рассматриваемой проблемы показывает, что, насколько можно судить по литературным и другим источникам, объемный стенд ЦНИИ РТК является сегодня одним из лучших по своим функциональным, возможностям специализированным стендом в мире. Неизвестны какие-либо научно-технические проработки и тем более практические реализации более универсальных и более быстродействующих и точных стендов, соответствующих перспективным потребностям космической робототехники.
Вместе с тем существующий стенд ЦНИИ РТК не соответствует быстрорастущим требованиям, предъявляемым перспективным системам космической робототехники.
На основании изложенного задачи, которые должны быть решены в рамках рассматриваемой проблемы заключаются в следующем:
-
Проведение сравнительного анализа известных способов обезвешивания с целью определения наиболее перспективных из них для решения сформулированной выше проблемы.
-
Экспериментальное исследование объемного стенда ЦНИИ РТК с целью определения его предельных возможностей, а также характеристик для разработки математического описания.
-
Разработка математической модели системы активного типа обезвешивания используемой в стенде ЦНИИ РТК и проведение теоретического исследования динамики таких систем, включая синтез алгоритмов их управления.
-
Создание компьютерной модели этих систем обезвешивания и исследование на ней теоретически предельных возможностей систем обезвешивания данного типа.
І5. Разработка предложений по развитию систем активного обез-
- і -
вешивания с целью создания на их основе универсального стенда космической робототехники.
-Научная новизна работы заключается в следующем: !. Предложен критерий качества систем обезвешивния и выведены соответствующие аналитические выражения для него применительно к рассматриваемым тросовым системам активного обезвешивания.
-
Предложена классификация и проведен систематизация и срав- ;| нательный анализ способов обезвешивания и возможностей их комплек-сирования.
-
Разработаны математическая ш компьютерная модели тросовых систем активного обезвешивания и методика обеспечения адекватного і подобия моделей этого типа многомерных электромеханических систем
с позиционно-силовым управлением.
-
С помощью этих моделей исследованы и определены теоретически предельные возможности систем обезвешивания этого типа.
-
Разработаны алгоритмы оптимального двухуровневого управления системы обезвешивания рассматриваемого типа, позволяющие на порядок повысить их точность и расширить функциональные возможности.
& Предложены принципы комплексирования динамических испытательных стендов их компьютерными моделями, создающие принципиально новые возможности' их применения.
Практическая ценность результатов работы:
і. Показаны возможность и конкретные пути создания на базе существующего объемного стенда ЦНИИ РТК универсального стенда для исследования перспективных систем космической робототехники.
-
Разработана поэтапная последовательность реализации этих предложений, которая позволяет постепенно совершенствовать стенд ЦНШ РТК без прекращения его эксплуатации.
-
8 частности, созданная компьютерная модель системы обезве-шивания при ее использовании совместно с этим стендом позволяет на порядок повысить его производительность и достоверность получаемых. результатов, '.'"",;.
і. Применение в системе управления существующего стенда предложенный s работе алгоритмов дает возшжность выполнять на стенде различные контактные операции, являющиеся наиболее типовыми и важными для систем космической робототехники, и таким образом сущест- , венно расширить функциональные возможности такого типа стендов. .-.'
5. Разработанные алгоритмы управления дагут быть применены Л»,создания пространственных динамических разгруяателей различного Назначения.
Реализация результатов работы частично осуществлена на объем-нЩг стенде ЦНИИ РТК и планируется в дальнейшем в ходе его шдерки-зедии. Разработанная компьютерная модель системы обезвешивакия ствНда будет использована в качестве основы его математического обеспечения.
Апробация работы. Результаты работы по мере ее выполнения обсуждались на трех международных конференциях "Робототехника для экстремальных условий".
Разделы работы, касающийся математического и компьютерного моделирования систем обезвешивания, входят в межвузовскую научно-техническую программу "Робототехника для экстремальный условий" Госкомвуза РФ 1993-1996 гг. и приняты Научно-техническим советом программы. Результаты исследования динамики и синтеза алгоритмов управления докладывались также на 13 научно-техническом семинаре "Многопроцессорные вычислительные системы", Геленджик, 23-28 сентября 1995 года.
Публикации. Результаты работы изложены в 16 трудах, в том числе в 7 печатных.
Личный вклад автора. Все научные результаты работы получены лично автором самостоятельно. Экспериментальное исследование объемного стенда ЦНИИ РТК и отработка компьютерной модели выполнялись группами сотрудников ЦНИИ РТК при участии и в основной части этих работ под руководством автора [4,9,10,11].
