Оптимальное управление спускаемым аппаратом с использованием модели спирального прогноза

• Автор: Ван Хюн Мин
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
Введение,.

1. ХАРАТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ СПУСКА И

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КЛА.

1.1. Характеристика проблемы спуска КЛА.

1.1.1. Характеристика полета КЛА при спуске

1.1.2. Определение задачи спуска КЛА.

1.2. Аэродинамические характеристики КЛА

1.2.1. Выбор конструкции КЛА

1.2.2. Расчет аэродинамических сил

1.2.3. Расчет аэродинамических моментов

1.3. Математические модели динамики движения КЛА
1.3.1. Уравнения движения.
1.3.2. Модель динамики КЛА на безатмосферном участке траектории.
1.3.3. Модель динамики КЛА на атмосферном участке траектории
Выводы
2. АЛГОРИТМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ С МОДЕЛЬЮ СПИРАЛЬНОГО ПРОГНОЗА ПО КРИТЕРИЮ ОБОЩЕПНОЙ РАБОТЫ
2.1. Кинематические уравнения спирального прогноза
2.1.1. Спиральное прогнозирование.
2.1.2. Аналитическое решение уравнений спирального прогнозирования.
2.2. Алгоритм оптимального управления по критерию обобщенной работы
2.2.1. Классические и неклассические целевые функционалы.
2.2.2. Принцип минимума ФОР.
2.2.3. Алгоритм со спиральной прогнозирующей моделью.
2.3. Оптимизация траектории со спиральной прогнозирующей моделью.
2.3.1. Применение алгоритма с моделью спирального прогноза
2.3.2. Оптимизация времени прогнозирования с использованием функционала обобщенной работы.
Выводы.
3. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ИЕРАРХИИ КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА.
3.1. Алгоритм последовательной оптимизации по иерархии
из двух критериев качества
3.2. Стабилизация СА на оптимальной траектории.
3.2.1. Алгоритм оптимальной стабилизации
3.2.2. Метод обратных задач динамики
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


СА по критерию обобщенной работы с учётом ограничений на вектор состояния при использовании модели спирального прогноза; в разработке алгоритма последовательной оптимизации управления по иерархии критериев качества с использованием итерационной процедуры подстройки параметров модели спирального прогноза и коррекцией интервала прогнозирования; в корректности математических преобразований и проверке результатов методами численного моделирования динамики полета СА. С А на основе обзора литературы; строгостью математических выводов и численным моделированием управляемого спуска. СЛ самолетного типа и в учебном процессе университетов. Основные результаты работы доложены и обсуждены на восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, ); на международном конгрессе FIRA Robot World Congress (Сеул, ); на международной научно-технической конференции «Третьи окуневские чтения» (Санкт-Петербург,), а также на международном симпозиуме по математическому моделированию (Вена,). В целом работа докладывалась и обсуждалась на кафедре «аэродинамики и динамики полета» Академии гражданской авиации, на совместном заседании кафедр «плазмогазодимамики и теплотехники» и «процессов управления» на кафедре «систем обработки информации и управления» БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова. Материалы диссертационного исследования опубликованы в четырех научных работах. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка литературы из наименований и приложения на 9 страницах. Работа содержит 6 страниц, рисунков и 9 таблиц. Первая глава содержит характеристику проблемы спуска ЛЛ на поверхность Земли, определение схемы гипотетического СА самолетного типа и расчет его аэродинамических, характеристик, необходимых для исследования динамики полета. Представлены математические модели динамики спуска, позволяющие исследовать пространственное движение СА. Во второй главе разрабатываются алгоритмы траєкторного оптимального по критерию обобщенной работы управления с моделью спирального прогноза при учете ограничений на вектор состояния и коррекции интервала оптимизации. Приведены результаты численного моделирования. В третьей главе предлагаются алгоритмы последовательной оптимизации управления по иерархии критериев качества при наличии ограничений с использованием итерационной процедуры подстройки параметров модели спирального прогноза. Исследованы алгоритмы стабилизации СА на траектории с прогнозированием и на основе обратных задач динамики. В заключении помещены выводы по диссертационной работе. Под спуском па поверхность Земли в общем случае понимают проведение всех операций, связанных с организацией подхода КЛА к плотным слоям атмосферы, безопасным и надежным прохождением атмосферы и мягкой и точной посадкой на взлето-посадочную полосу (ВПП или в выбранном районе). Основные трудности решения этой проблемы определяются тем, что в ходе спуска должна быть погашена вся энергия (потенциальная и кинетическая), уровень которой исключительно высок: удельная энергия (в расчете на 1 кг массы КЛА) исчисляется десятками миллионов джоулей при спуске с орбиты искусственного спутника Земли (ИСЗ). В настоящее время при спуске с орбиты искусственного спутника Земли целесообразным является комбинированный способ гашения скорости. При движении происходит пассивное гашение скорости за счет сил сопротивления атмосферы; тогда при торможении КЛА с использованием аэродинамических сил энергия движения практически полностью переводиться в тепловую. Снижение уровня перегрузок, действующих на КЛА в процессе спуска, относится к числу основных требований. Чрезвычайно высокие перегрузки при спуске автоматического КЛА могут привести к его разрушению или нарушению нормальной работы аппаратуры. Во избежание этого необходимо проводить мероприятия по улучшению прочностных характеристик элементов конструкции КЛА и его аппаратуры, что, как правило, приводит к их утяжелению. В данной главе рассматриваются основные характеристики полета при спуске (в разделе 1. КЛА (в разделе 1. В разделе 1. КЛА.