Учёный МАИ предложил новые подходы к устранению колебаний космических конструкций

Московский авиационный институт, 3 ноября 2021 года

Доцент кафедры 602 «Проектирование и прочность авиационно-ракетных и космических изделий» МАИ и старший научный сотрудник Института прикладной механики Российской академии наук (ИПРИМ РАН) Сергей Владимирович Русских работает над докторской диссертацией, где предлагает инновационные решения важных фундаментально-прикладных задач в области линейной и нелинейной механики управляемых космических конструкций.

Одна из прикладных задач, над которыми работает маёвец, – терминальное управление механическими упругими системами. Речь о перемещении системы из одной точки пространства в другую за заданное время. При движении возникают достаточно сильные колебания, которые могут привести к поломке техники. Сергей задался вопросом найти более эффективные способы решения проблемы остаточного колебания через физическое воздействие. Предложенные им методы уникальны тем, что позволяют получать простые управляющие импульсы, удобные для практической реализации, и управлять системами с переменными параметрами и нелинейными нестационарными колебаниями.

При этом решение маёвца универсально: его можно использовать как в космическом, так и земном или безвоздушном пространстве. Оно применимо к различным техническим приложениям (автоматизированные операции сборки, краны, подъёмно-транспортные устройства, быстродействующие роботы-манипуляторы и прочее).

Главной задачей управления является подбор управляющего импульса. Ранее в работах известных учёных в области робототехники и космических систем предлагались подходы, основанные на разложении импульса по собственным частотам колебаний. Импульсы при этом получались высокочастотными и не удобными для практического применения. В комплексной работе Сергея Владимировича для различных систем предлагается несколько подходов.

Для линейных систем с постоянными параметрами используется разложение нестационарных движений по собственным формам колебаний (так называемое решение в нормальных координатах), полученные уравнения решаются аналитически точно. Управляющее воздействие ищется при этом в виде конечного ряда простых с точки зрения реализации финитных функций времени. Также для подобных систем, совершающих многократно однотипные операции, устранение колебаний в конце каждой операции с помощью одной «простой» заданной управляющей функции осуществляется за счёт «настройки» нескольких низших собственных частот колебаний системы на эту функцию путём варьирования параметров системы.

Для нелинейных систем или систем с переменными параметрами Сергей Владимирович впервые предложил подход, основанный на разложении обобщённых координат системы по заданным базисным функциям времени с неизвестными коэффициентами, которые определяются по методу Бубнова-Галёркина во временной области. Этот метод позволяет свести решение дифференциального уравнения к решению более простой математической проблемы. Управляющая функция на интервале управления при этом ищется в виде конечного ряда по синусам. Все обобщённые координаты необходимо разложить по известным заранее функциям времени с неизвестными коэффициентами. Перемещение раскладывается аналогично. Получается нелинейное алгебраическое уравнение, решив которое мы получим коэффициенты, которые определяют углы поворота и параметры управляющего воздействия. Благодаря этому методу будет происходить гашение колебания не только с точки зрения перемещения, но и скорости.

"Эту фундаментальную работу отличает её практикоориентированность. Это оригинальные и новые методы, которые достаточно просты, чтобы было легко реализовать их на практике", – отмечает учёный.

К данной разработке уже проявили интерес предприятия, которые занимаются вопросами производства и эксплуатации соответствующей техники. Особенную практическую пользу методов маёвца отметил Ракетно-космический центр «Прогресс».




Сообщения компаний:

В МАИ прошла встреча представителей Ростеха с первокурсниками программы «Проектирование беспилотных авиационных систем»
Московский авиационный институт

Авиационный учебный центр Геоскана сертифицирован для подготовки международных специалистов в сфере авиации
ГК "Геоскан"

Utair выполнил первый рейс в Шарм-Эль-Шейх из Тюмени
ПАО "Авиакомпания "ЮТэйр"

AZUR air возобновила полёты на Шри-Ланку
Авиакомпания AZUR air

«Вертолеты России» поставили МЧС России новый вертолет Ми-8МТВ-1
Холдинг "Вертолеты России"

Red Wings открыла программу полетов в Израиль на летний сезон 2027 года
АО "Ред Вингс"

Аэровокзал «Южно-Сахалинск» вошёл в национальный топ удобных аэропортов для путешествий с детьми
АО «Аэровокзал Южно-Сахалинск»

Международный аэропорт Хабаровск возглавил топ лучших аэропортов России для путешествий с детьми в своей категории
АО "Хабаровский аэропорт"

Поезда и экспресс-автобусы Аэроэкспресса будут курсировать по стандартному расписанию в День народного единства
ООО "Аэроэкспресс"

Лучшие российские аэропорты для путешествий с детьми: итоги масштабного исследования Аэрофлота, Общественной палаты РФ и Общественного совета при Минтрансе РФ
ПАО "Аэрофлот"

В МАИ создали плазменный двигатель с почти неограниченным ресурсом
Московский авиационный институт

Аэрофлот объявляет финансовые результаты по РСБУ за 3 квартал и 9 месяцев 2026 года
ПАО "Аэрофлот"

ОДК наградила лучших молодых ученых и будущих инженеров
АО "ОДК"

Аэроэкспресс снизил цену билетов в аэропорты на 30% по субботам и воскресеньям
ООО "Аэроэкспресс"

Авиамаршрут «Минск – Жуковский» успешно запущен после длительного перерыва
Международный аэропорт Жуковский

Роман Чуев стал генеральным директором Red Wings
Авиакомпания Red Wings

В России определили ведущие колледжи по подготовке специалистов промышленной отрасли
АО "Газпромнефть-Аэро"

АО «ГТЛК» опубликовало промежуточную бухгалтерскую отчетность по РСБУ за 9 месяцев 2026 года
АО "ГТЛК"

Вьетнам становится ближе: у аэропорта Иркутска новый международный партнёр
АО "Международный аэропорт Иркутск"

«РТ-Техприемка» представила возможности собственной ИИ-платформы для управления качеством
АО "РТ-Техприемка"