Разработка алгоритмического обеспечения систем управления космическими летательными аппаратами

• Автор: Ким Чжэ Су
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ НАВИГАЦИИ КЛА.

1.1. Навигационные системы

1.2. Погрешности автономных навигационных систем

1.3. Погрешности корректируемых навигационных систем

1.4. Анализ погрешностей навигационных систем КЛА.

1.5. Принципы и варианты построения интегрированных инерциальноспутниковых систем

1.6. Постановка задачи

Выводы к главе 1

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ И

ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТИЕМ УПРАВЛЕНИЯ КЛА
2.1. Анализ состояния разработок в области интеллектуальных систем
2.2. Основные фазы системогенеза интеллектуальных систем
2.3. Разработка общей концепции синтеза систем управления.
2.4. Общий подход к управлению динамическими системами
2.5. Разработка системы управления возращающегося в атмосферу КЛА.
2.6. Системогенез псевдоинтеллектуальных систем.
Выводы к главе 2
Глава 3. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛЕЙ МЕТОДОМ САМООРГАНИЗАЦИИ
3.1. Построение прогнозирующих моделей.
3.2. Алгоритмы самоорганизации.
3.3. Метод Группового Учета Аргументов МГУА
Выводы к главе 3.
Глава 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗА ДЛЯ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И НАВИГАЦИИ КЛА.
4.1. Синтез алгоритма прогноза для системы управления КЛА
4.2. Модификация нейронной сети Вольтерра с помощью метода самоорганизации
4.3. Алгоритм построения краткосрочной прогнозирующей модели
4.4. Алгоритмические методы сокращения вычислительных затрат
4.5. Расчет силы тяжести
4.6. Прогнозирование параметров гравитационного поля
4.7. Разработка алгоритма построения моделей для долгосрочного
прогнозирования.
Выводы к главе 4
Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Математическое моделирование разработанных алгоритмов
5.2. Анализ результатов моделирования.
Выводы к главе 5.
Выводы и заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Реализация алгоритма самоорганизации предполагается на борту KJ1A. Поэтому к алгоритму предъявляются повышенные требования по быстродействию и потребляемому объему памяти. Разработан высокоточный алгоритм, отличающийся повышенным быстродействием. Ускорение работы алгоритма осуществляется за счет использования нейросетевой структуры на первом этапе функционирования алгоритма. В качестве нейросетевой структуры использована сеть Вольтерра. Таким образом, разработаны алгоритмы самоорганизации для определения навигационных параметров КЛА и параметров внешней среды в различных практических приложениях. В пятой главе представлены результаты моделирования разработанных алгоритмов прогнозирования. Для проверки работоспособности алгоритмов самоорганизации использована тестовая математические модели гравитационного ускорения и погрешностей ИНС. Анализ результатов моделирования показал достаточно высокую точность разработанных алгоритмов. В заключении представлены основные новые результаты работы и общие выводы. В приложении содержится акт об использовании результатов диссертационной работы. Глава 1. Успешное решение задач управления сложными техническими системами во многом определяется уровнем развития измерительной техники. Эксплуатационные характеристики динамического объекта в большой степени определяются совершенством бортового оборудования, в частности, качеством информационно-измерительных сигналов, используемых для управления объектом. Источником информационноизмерительных сигналов о местоположении, ориентации, скорости и других параметрах движения является навигационный приборный комплекс. В данном разделе рассматриваются различные схемы построения навигационных систем, которые применяются в КЛА. Классификация навигационных систем проводится по типу чувствительных элементов, используемых в системах, иначе по принципу действия, а также по точностным характеристикам. Наиболее широко используются навигационные системы, основанные на принципах гироскопической стабилизации. Самым распространённым типом навигационных систем в настоящее время являются системы, в которых используется гиростабилизированная платформа (ГСП). На ГСП возлагаются задачи по управлению и стабилизации специальных бортовых приборов, таких как антенны бортовых радиолокационных станций, чувствительные элементы пеленгаторов, координаты цели, аэрофотоаппаратура, акселерометры и т. ГСП удерживает стабилизируемый объект на заданных направлениях в пространстве. ГСП имеет по1решности, обусловленные типом применяемых гироскопов и конструкцией платформы. Специфические погрешности, присущие различным типам гироскопов успешно компенсируются, а динамический дрейф ГСП, достигающий в современных системах значительных величин по сравнению с остаточными (после компенсации) погрешностями, как правило, не компенсируется. На базе ГСП строится самая распространенная навигационная система - инерциальная навигационная система (ИНС). Бесплатформенные ИНС (БИНС) для получения навигационной информации относительно выбранной системы координат моделируют математический маятник с периодом Шуллера посредством информации о линейных ускорениях и угловых скоростях несущего объекта. БИНС могут включать акселерометры, которые жёстко крепятся на борту КЛА, либо перехмещаются по заданному закону, или акселерометры и измерители, и измерители угловых скоростей. Достоинствами БИНС по сравнению с платформенными ИНС обычно считаются большая надёжность, простота эксплуатации и меньшая стоимость. Хотя требования к точностным характеристикам акселерометров и гироскопов более высокие, так как чувствительные элементы БИНС жёстко закреплены непосредственно на корпусе, ДА находятся в чрезвычайно жёстких условиях эксплуатации. ИНС и ГСП в зависимости от ориентации осей акселерометров в пространстве могут быть выполнены по геометрической, полуаналитической и аналитической кинематическим схемам. ИНС, построенные по геометрической схеме, представляют собой платформу с акселерометрами, измерительные оси которых ориентированы в географической системе координат.