Новини кафедри гірничих машин та інжинірингу

Конкурс МАН. Визначення оптимального закону управління двигуном для транспортування секції сонячної батареї на МКС

На кафедрі гірничих машин та інжинірингу Національного гірничого університеті відбулося засідання другого етапу Всеукраїнського (обласного) конкурсу -захисту науково- дослідницьких робіт учнів - членів Дніпропетровського відділення Малої академії наук України по відділенню «Технічні науки».

Дослідницьку роботу на тему «Визначення оптимального закону управління двигуном для транспортування секції сонячної батареї на МКС» виконала Келбукова Світлана Анатоліївна, учениця 11 класу КСВ «Дніпропетровський обласний ліцей-інтернат фізико-математичного профілю». Науковий керівник Жупіев О.Л., старший викладач ВНЗ "Національний гірничий університет.

Науково-дослідницька робота є закінченою науковою роботою, в якій вирішена актуальна наукова задача, що полягає у визначенні оптимального закону управління рушієм та розробці концепції рушія секції сонячної батареї.

Основні наукові результати, висновки і рекомендації.

1. При транспортуванні невеликих вантажів, наприклад, секції сонячної батареї між Space Shuttle і МКС, можлива доставка у вигляді реактивного рушія. Як показують результати моделювання в SolidWorks Motion, при невдалій конструкції ракетного рушія секція сонячної батареї не буде коректно доставлена на МКС, крім того, при некоректному управлінні рушієм можливі збільшені динамічні навантаження.

2. В якості концептуальної моделі реактивного рушія рекомендовано прийняти рушій з симетрично встановленими щодо осей двома ракетами, за умови, що рівнодіюча реактивних сил проходить через центр мас ТС.

3. Так як ТС рухається поступально, то її можна моделювати матеріальною точкою масою М, з початковими нульовими умовами на початку і в кінці траєкторії з кінцевою нульовою швидкістю руху.

4. Для визначення закону зміни тягового зусилля, необхідно розглянуту задачу сформулювати як завдання оптимізації за критерієм мінімального значення динамічні навантаження. Для цього необхідно сформувати клас функцій множини X і з них вибрати оптимальну за критерієм мінімальної амплітуди функцію.

5. Для заданих граничних умов і необхідності досягнення рівного максимального навантаження при розгоні і гальмуванні, випливає, що функція управління повинна бути непарною.

6. З класу функцій множини 𝕏 за критерієм мінімальності амплітуди функції управління єдиним оптимальним розв’язком є П- подібна функція виду

7. Рекомендовано закон зміни тягового зусилля ракетного рушія приймати у вигляді:

Аналіз результатів комп'ютерного експерименту з дослідження руху ТС, виконаного в SolidWorks Motion, показав, що похибка у визначенні переміщення не перевищує 0,7%.