Синтез алгоритмов управления космическими аппаратами с учетом требований безопасности проведения динамических операций

• Автор: Старков, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 218 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

БД - база данных

БКУ - бортовой комплекс управления

БЦВК — бортовой цифровой вычислительный комплекс

ГСО - геостационарная орбита

ДУ - двигательная установка

ДСГП - диспетчер событий и глобальных переменных

ИВС - информационно-вычислительная система

КА - космический аппарат

КДУ - корректирующая двигательная установка

КБО - комплекс бортового оборудования

КС - космическая система
J1A - летательный аппарат
НИИ - наземный измерительный пункт
НКО - низкая круговая орбита
НРТК - наземный радиотехнический комплекс
ОПО - общее программное обеспечение
ОС - операционная система
ПАО - программно-алгоритмическое обеспечение
ПМК - программно-моделирующий комплекс
РКТ - ракетно-космическая техника
СЧ — составная часть
СО - система ориентации
СК — система коррекции
СУ - система управления
СУД - система управления движением
ТНП - текущие навигационные параметры

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ требований, предъявляемых к средствам отработки
динамических операций КА для исключения возникновения
опасных ситуаций
1.1. Причины возникновения опасных ситуаций с КА
1.2. Основные направления, пути и средства повышения надёжности и
безопасности управления КА
1.3. Требования, предъявляемые к средствам отработки проведения
динамических операций КА
1.3.1. Требования к алгоритмическому обеспечению
1.3.2. Требования к программно-моделирующему комплексу
1.4. Постановка задач исследования
1.5. Выводы по главе
Глава 2. Математические модели и алгоритмы проведения орбитальных коррекций КА при выполнении динамических операций
2.1. Математическая модель движения центра масс в задаче
высокоточного определения и прогнозирования состояния КА
2.1.1. Системы координат и уравнения движения КА
2.1.2. Невозмущенное движение
2.1.3. Влияние нецентральности гравитационного поля Земли
2.1.4. Влияние гравитационных полей Луны и Солнца
2.1.5. Влияние давления солнечного света
2.1.6. Расчет координат Солнца
2.1.7. Расчет координат Луны
2.1.8. Модель вектора тяги
2.2. Обеспечение изменения трассы путем проведения орбитальных
коррекций
2.2.1. Методика изменения высоты перигея
2.2.2. Методика изменения периода обращения
2.3. Математическая постановка задачи оптимизации управления
2.4. Синтез алгоритма управления при проведении динамических
операций в окрестности опорной орбиты
2.4.1. Стохастический подход
2.4.1. Гарантирующий подход
2.4.3. Совмещение задач удержания и выполнения динамической операции в окрестности опорной орбиты
2.5. Терминальный алгоритм управления движением
2.6. Выводы по главе
Глава 3. Методика построения и технический облик программно-моделирующего комплекса для отработки средств проведения динамических операций КА
3.1. Состав системы ориентации и управления движением

3.2. Состав и структура программно-моделирующего комплекса
3.3. Диспетчер событий и глобальных переменных
3.3.1. Организация данных и дескрипторы
3.3.2. Учет ограничений и моделирование случайных возмущений
3.3.3. Программный интерфейс
3.3.6. Пример
3.4. Основные алгоритмы проведения расчётов в управляющем модуле и организации взаимосвязи между компонентами
программного комплекса
3.4.1. Учет частоты срабатывания бортовых систем КА
3.4.2. Методика интегрирования уравнений движения. Определение текущего шага интегрирования
3.4.3. Организация работы управляющего модуля с использованием диспетчера событий и глобальных переменных
3.5. Методика построения и создание базы данных программно-моделирующего комплекса для отработки средств проведения динамических операций и обслуживания КА
3.5.1. Архитектура базы данных ПМК
3.5.2. Соглашения об элементах реляционной модели данных
3.5.3. Реляционная модель данных
3.5.4. Средства контроля доступа
3.5.5. Организация связи с другими модулями программно-моделирующего комплекса
3.5.6. Интерфейс пользователя базы данных
3.6. Выводы по главе
Г лава 4. Основные результаты
4.1. Использование программно-моделирующего комплекса
для отработки средств выведения КА на высокоэллиптическую орбиту
4.2. Использование программно-моделирующего комплекса
для отработки средств выведения КА на круговую орбиту
4.3. Использование программно-моделирующего комплекса для отработки динамических операций КА
на высокоэллиптической орбите
4.4. Использование программно-моделирующего комплекса
для отработки динамических операций КА на круговой орбите
4.5. Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников

окрестности номинальной круговой или эллиптической орбиты.
Линеаризованная модель представляется в форме [23,28]
**+/=4л+-вЛи*(/+/ъ)+%]+Я*+&> Аг = 7777; (и)

хк вектор отклонений параметров орбиты КА от номинальных;
N количество включений двигателя коррекций; щ управление, характеризующее изменение характеристической скорости в результате коррекции, активное воздействие;
/лк ошибка исполнения коррекции;
Г]к аддитивная ошибка исполнения коррекции;
Ок систематическое возмущение от нецентральности гравитационного поля и торможения в атмосфере;
случайный вектор ошибок оценки вектора состояния хк+ь АкиВк- матрицы коэффициентов линеаризации.
Длительность активного участка тк коррекции связана с ик линейной зависимостью
*к=К Ы, (1.2)
где кт- коэффициент пропорциональности.
В рассмотрение вводится обобщенный вектор управления
и = (и ! /! Р ! ы) (! з)
и его допустимую область
= {1 1к-1к-*к> ктик — гк > к = } (14)

и = {ик,к = 7,ту} — последовательность активных воздействий; т = {к ,к = /, Дг| - последовательность интервалов между коррекциями;
Р = {рк ,к = ТДУ} - последовательность ориентаций КА на коррекциях;
*'к и 1к ~ нижнее и верхнее ограничения длительности к-то пассивного участка;
г* - верхняя граница длительности к-то активного участка.