4.2. Система активной стабилизации

В конфигурации космического лифта внутренняя конструкция будет выполнена вдоль линейной оси, такой что сумма центробежных, гравитационных и внешних сил минимизируется в горизонтальных осях. Масса конструкции и других вертикальных сил нейтрализуется давлением газа в ячейках внутренней конструкции. Оборудование для активного управления требуется, чтобы стабилизировать конструкцию от изгиба или падения и связать возмущающие крутящие моменты в других осях. Гироскопическая стабилизация также желательна, чтобы вызвать возмущающие крутящие моменты, приложенные к лифту, чтобы вызвать вращательные колебания во внутренней конструкции лифта, а не продольные перемещения. Рисунок 3 показывает обычную стратегию модального управления. Первичное управление приводится в действие при первом варианте изгиба внутренней конструкции. Лифт с центром масс на высоте ниже деформации путём внешнего изгибающего момента B должен использовать закон управления и систему привода, для того чтобы регулировать центр масс так, чтобы положение внутренней конструкции находилось под углом к нормали, для того чтобы нейтрализовать возмущение. Другие изгибающие конструкцию моменты существенно не перемещают центр масс внутренней конструкции. Следовательно, внутренняя конструкция может управляться независимо путём изменения давления в сегменте вдоль внутренней конструкции с длиной волны и периодом, характеризующим вариант изгиба. Следовательно, расширенный фильтр Калмана, который не требует вычисления производных модели [10], может использоваться, чтобы предсказать амплитуду и фазу вариантов изгиба при помощи нелинейных моделей, разработанных для описания структурного поведения. Геодезические датчики измеряют точность ориентирования конструкции лифта и быстроты её изменения. Измерения давления в ячейке и нагрузки также производятся вычислительным устройством, которое выдаёт оценку настоящего состояния системы. Вдобавок к этому, ветровые нагрузки и другие силовые факторы измеряются, чтобы улучшить динамический отклик.

Наличие системы гироскопической стабилизации будет вызывать колебание , которая полезна для управления, так как это обеспечивает сохранение эффективной энергии изменения во времени крутящих моментов В, как показано на рисунке 3; колебания могут ослабляться пневматическими демпферами, которые изменяют давления отсека с гармоническими частотами внутренней конструкции, так чтобы активно ослабить колебания. Энергия, которая может извлекаться при ослаблении, получается как результат быстроты изменения давления и суммы объёмов отсека. Обычно система управления действует на первых шести изгибающих моментах внутренней конструкции, или пока варианты изгиба конструкции не станут пренебрежительно малыми. Эффект ослабления может достигаться активно при использовании линейно-вентиляционной распределительной системы высокого давления и пассивно путём допущения перехода поддерживающего газа из отсека в отсек вдоль связывающей линейной сети. Для первичного варианта изгиба сила, действовавшая поперёк внутренней конструкции, определяется как . Следовательно, для здания при угле крена сила составляет 1/57 силы веса. Пирсон предвидел пиковую скорость ветра , дающую обычное динамическое давление , возникающее на 3-километровом вертикальном интервале. Для нашей 15-километровой конструкции это соответствует общей динамической силе давления , возникающей на приблизительно 1,5 км над основанием конструкции.

Предполагая силу веса единственным средством управления стабилизацией, центр тяжести конструкции (7,4 км над основанием) будет необходимо наклонить на от вертикали, чтобы уравновесить эту силу. Расположенная на высоте 5 км, крайне маловероятно, что конструкция будет сталкиваться с таким большим возмущением на самом деле. Максимально управляемые силы, которые должны использоваться для стабилизации внутренней конструкции, определяются погрешностью угла крена в первичном варианте изгиба, как показано в таблице 1. Поэтому если погрешность положения внутренней конструкции может сохраняться менее чем , то максимальная сила реакции, требуемая для системы активного контроля, составляет (или 1400 тонн массы эквивалентной силы).