卫星电缆稳定系统
这个例子演示了一个系统的创建,通过控制连接到平台的电缆的长度来稳定卫星的角度位置。 借助有限自动机实现的控制单元控制电缆卷绕和放卷的速度。 该系统允许您减少相对于平台的小卫星的振动幅度。
正在研究的过程的描述
让我们考虑使用电缆系统控制卫星角动量的问题。 电缆稳定([Yo-yo despin](https://en.wikipedia.org/wiki/Yo-yo_de-spin 它通常用于降低卫星的角动量,故意在加速过程中稳定。 但我们的系统将控制卫星在太空平台周围的振荡。
该系统包括通过长电缆连接到平台的小卫星。 当由于各种影响,连接到平台的卫星开始像钟摆一样振荡时,稳定系统被激活。 为了减少振荡效应,稳定系统将改变电缆的长度,当卫星处于振荡轨迹的中间时将其释放到其最大长度(这降低了其角速度),并在卫星角速度接近零时将
角运动模型
此模型显示了电缆的长度 影响角速度 卫星运动。
块中计算卫星的总能量 Total Energy 根据公式:
在街区里 Compute theta_dot_dot 卫星的角加速度是在其移动距离期间计算的 从平台:
信号值到0的转换是用块记录的 HitCross,它们在我们系统状态的向量中形成额外的变量。
最后,这个向量的所有5个变量都被转移到稳定控制单元,实现为有限状态机,使用组件 сhart.
控制单元
下面是使用该块实现的控制系统的图 chart.
当卫星处于其周期性轨迹的中间时(在 ),系统切换到状态 ReelMovingOut. 当卫星已经达到与平台的最大距离时,系统切换到 ReelStop. 然后,当卫星的角速度通过0标记时,系统切换到 ReelMovingIn. 当电缆达到最小允许长度时,系统切换回 ReelStop.
当用于计算卫星总能量的单元返回足够小的值时,稳定系统切换到 Inactive.
显示结果
运行模型可以看到稳定系统状态的所有变量:电缆的长度 l,卫星角度 theta 及其衍生物。
modelName = "satellite_yo_yo_model";
model = modelName in [m.name for m in engee.get_all_models()] ? engee.open( modelName ) : engee.load( "$(@__DIR__)/$(modelName).engee");
# Запустим модель
s = engee.run( modelName, verbose=false )
using Plots, LaTeXStrings
plot( s["theta"].time, s["theta"].value, xlabel=L"t, c", ylabel=L"\theta, рад" )
我们使用数据检查器在一个窗口中方便地排列所有图形。
正如我们所看到的,系统的能量和角振荡的幅度随着稳定系统的运行而下降。 在蓝色图表上,我们可以看到电缆的长度如何变化-从最大允许到最小。
结论
通过在一个Engee画布上组合几种类型的模型,我们能够可视化控制小型卫星电缆稳定系统的过程。
