Метод решения многоцелевой задачи управления движением околоземной пилотируемой станции на больших временных интервалах

• Автор: Мельников, Евгений Константинович
• Шифр специальности: 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Глава 1. Особенности управления движением центра масс

околоземных пилотируемых станций

# 1.1. Основные особенности задач управления орбитальным

движением станции

1.2. Зависимость формируемых параметров орбиты станции

от протяженности интервала маневрирования

1.3. Виды манёвров орбитальных пилотируемых станций

1.4. Классификация задач формирования рабочих орбит

1.5. Постановка задачи долговременного планирования формирования орбит

Глава 2. Долговременное планирование управления движением станции при мопотерминалыюм условии формирования рабочей орбиты

2.1. Качественный анализ задачи

ф 2.2. Алгоритм модели планирования манёвров
2.3. Решения вспомогательных задач
Глава 3. Влияние атмосферы на высоту полёта орбитальных
станций и прогнозирование расположения их трасс
3.1. Влияние верхней атмосферы Земли на высоту полёта орбитальных станций
3.2. Оценка снижения высоты орбиты станции по результатам анализа статистических данных
3.3. Математическая модель прогнозирования трассы полёта
Глава 4. Метод решения задач выбора схем формирования
рабочих орбит станции
4.1. Проектирование схемы управления движением станции
р 4.2. Подготовка исходных данных задачи
4.3. Метод решения задачи планирования схем
4.4. Оценка влияния различных факторов на области решений
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Основные понятия, определения и сокращения
Приложение 2. Таблицы статистических данных
Приложение 3. Примеры исходных данных программы полета
и построения областей решений
Полёты долговременных пилотируемых станций начались в 1971 году. Станции первых двух поколений («Салют-1», «Салют-3», «Салют-4», «Салют-5») имели ограниченный ресурс, не превышавший 180 суток для станций второго поколения.
Единственная американская станция «Скайлэб», не имеющая собственных двигателей, находилась в космосе в течение б лет вследствие её выведения на высоту 430 км и трёх поддержаний орбиты средствами транспортных кораблей «Аполлон», доставлявших экипажи экспедиций на станцию.
Таким образом, до 1977 г. в мировой практике обеспечения функционирования станций рассматривались только задачи поддержания орбиты.
В сентябре 1977 г. была выведена на орбиту долговременная станция «Салют-6» третьего поколения, снабженная двумя стыковочными узлами и предусматривающая дозаправку топливом, доставляемым грузовыми кораблями «Прогресс». Это позволило увеличить время активного функционирования станции до нескольких лет.
Впервые перед баллистиками была поставлена задача обеспечения не только поддержания высоты полёта, но и формирования рабочей орбиты (ФРО) станции перед выведением транспортного корабля (ТК) «Союз». Необходимость ФРО была обусловлена высокими требованиями к точности фазового рассогласования между станцией и ТК «Союз» в момент выведения при односуточном сближении. Вероятность случайного выполнения указанного требования составляла менее 10%.
В дальнейшем появились дополнительные требования к параметрам орбиты станции, связанные с обеспечением оптимальных условий сближения
со станцией грузовых ТК и прохождением трассы станции через определенные районы земной поверхности.
Возникла необходимость планирования совокупности манёвров, времена и значения которых нельзя было рассматривать независимо друг от друга. Потребовался новый концептуальный подход к управлению движением станции при ФРО, в соответствии с которым должен осуществляться поиск совместных решений задачи для ряда независимых требований программы полёта к параметрам орбиты.
С появлением международной космической станции (МКС) возникли дополнительные требования к баллистическим условиям полёта со стороны членов кооперации. В практику управления полётом была введена процедура уклонения от космического «мусора», повышающая неопределенность условий решения задачи ФРО.
Таким образом, потребовалось решение новой задачи планирования управляемого движения станции, не имевшей аналогов среди существовавших задач баллистического обеспечения. Особенностями новой задачи являлись многомесячные интервалы маневрирования и наличие разнесенных по времени (политерминальных) требований к параметрам орбиты.
Политерминальность условий задачи, влияние случайных вариаций плотности атмосферы и возмущений орбиты в процессе функционирования станции требовали рассмотрения всего множества возможных решений задачи с целью последующего выбора решения, устойчивого к условиям неопределённости исходных данных.
Таким образом, условия функционирования околоземных пилотируемых станций и особенность планирования их работы, связанная с распределением операций на больших интервалах времени, позволяют
2.2. Алгоритм модели планирования манёвров
Алгоритм решения задачи планирования схемы маневрирования включает в себя определенную последовательность рассмотрения следующих вспомогательных задач:
- прогнозирование параметров движения станции на дату выполнения условий ФРО;
- определение матрицы ковариаций ошибок ТФ (8 Л, 8Т) при заданных датах начального участка маневрирования и дате прицеливания (£)/ и £>*), автокорреляционной функции плотности атмосферы и среднеквадратической ошибки исполнения модуля импульса
(при расчёте матрицы ковариаций дата начального участка выбирается из середины разрешимого диапазона дат, а в дальнейшем матрица ковариаций считается известной, т.к. смещение даты £)/ вследствие её уточнения незначительно по сравнению с продолжительностью полного интервала ФРО);
- при заданной матрице ковариаций ТФ (5Л, 8Т) на прицельном витке определяются величины математических ожиданий
рассогласований по долготе (АХп) и периоду (ДГп), обеспечивающие выполнение вероятностного условия:
Р,(АЛи<0 П АТИ>0) = РИаа;
о о
- при заданных матрице ковариаций ошибок ТФ (8А, 8Т) и
математических ожиданиях ДЛц и ДГп определяются математическое ожидание и дисперсия даты проведения манёвра в конечном участке;