Stability and control of the heavy solid body motion

Abstract

The solid body motion with one fixed point under gravity action has been studied. The linear change of the variables, which reduced the initial system to the system of the non-dimensional equations with explicitly expressed linear part, had been suggested. The first integral of the norm type was found. The transformed system of the equations was investigated on stability on the first approximation. Analysis of the characteristic roots of this system was carried out. For the case of the instable by Lyapunov solution the control problem was solved. The small forces were found, by addition of which the body motion became asymptotically stable. Change of the first integrals of the controlled system was researched. Nature of the controlling forces was determined and their influence upon the body motion was revealed. W artykule przedstawiono zagadnienie ruchu stałego ciężkiego ciała z jednym punktem mocowania pod wpływem sił grawitacji. Zastosowano liniowe przekształcanie początkowych zmiennych w system bezwymiarowych równań liniowych, jednoznacznie objaśniających część liniową. Określono całkę i normę. Przetestowano stabilność przetransformowanego systemu. Rozwiązano problemy niestabilnego sterowania w sensie Lapunowa. Znaleziono wielkość małych sił, po których dodaniu asymptotycznie stabilizowany jest ruch ciała. Badano zmiany funkcji całkowych sterowanego systemu. Właściwości sterujących sił i ich wpływ na ruch ciał zostały określone.