Алгоритмическое и программное обеспечение прямого метода формирования программных управлений рабочими режимами орбитального телескопа

• Автор: Воронов, Всеволод Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава 1. Прямой подход к проблеме формирования программных управлений для нелинейных динамических объектов .

Введение в главу

1.1. Постановка двухточечной краевой задачи

1.2. Структура алгоритма

1.3. Решение двухточечной краевой задачи для линейной системы

1.4. Условия сходимости

1.5. Решение двухточечных краевых задач на подпространстве уиравояемых переменных .

Глава 2. Модификации алгоритма решения задачи перенацеливания для орбитального телескопа с гиросиловыми исполнительными органами.

2.1. Постановка задачи перенацеливания для модели жесткого орбитального

телескопа.
2.2. Линеаризованная система уравнений.
2.3. Решение линейной задачи по части фазовых переменных.
2.4. Вариант алгоритма с результирующим управлением, удовлетворяющим дополнительным условиям.
2.5. Различные способы выбора базисных функций.
2.6. Редуцированный алгоритм
2.7. Расчт программного движения жесткого орбитального телескопа .
2.8. Расчет программного управления для модели нежесткого телескопа с использованием редуцированной модели
2.9. Серии контрольных примеров
Глава 3. Прямой подход к решению маршрутной задачи. Алгоритмическое и программное обеспечение.
Введение в главу
3.1. Постановка маршрутной задачи
3.2. О прямом методе решения маршрутных задач .
3.3. Решение маршрутной задачи через последовательность двухточечных краевых
3.4. Различные способы формирования разбиения
3.5. Примеры расчета управления
Глава 4. Программная реализация.
4.1. Увеличение быстродействия.
4.2. Символьные вычисления.
4.3. Используемые численные методы
4.4. Реализация алгоритмов решения маршрутной задачи
4.5. Влияние погрешности численных расчетов.
Заключение.
Список литературы


Новизна и важное практическое значение предлагаемого диссертантом метода и алгоритма решения задачи расчета программных управлений силовыми гироскопами - исполнительными органами системы управления телескопом - заключается в том, что в результате расчета управлений по новой, "прямой технологии" эти управления бесконфликтно исполняются при наличии так называемых "сингулярных состояний" гиросистемы. Эти особые состояния представляют проблемы как при расчете управлений по технологии обратных задач динамики, так и при их эксплуатации. Прямые управления" выполняют свои функции, не требуя "подстраховки" в виде дополнительных управлений настройки гиросистемы при ее попадании в процессе исполнения рабочего режима в особые состояния, что часто приводит к его остановке и, как следствие, - к потере времени и точности. Объяснением положительного эффекта исполнения "прямых" программных управлений служит свойство управляемости системы, лежащее в основе алгоритмов расчета этих управлений. Такой путь расчета управлений гарантирует, что при вычисленных управлениях в силу обеспечения управляемости системы имеется траектория объекта, осуществлению которой не препятствуют имеющиеся сингулярные состояния. Принципиально важно, что траектория, исполняемая "прямым"управлением, всегда (по построению такого управления) находится в пределах окрестности заданного маршрута движения оптической оси телескопа, определяемой точностью его реализации. Диссертация выполнена единолично, в ней представлены результаты, принадлежащие лично автору. Представленные в главах 2 и 3 результаты в части модернизации прямого метода, полученные совместно с научным руководителем соискателя Э. И. Дружининым, неделимы. В публикациях соискателя и опубликованных докладах на конференциях совместно с его научным руководителем Э. И. Дружининым диссертанту принадлежат все модернизации алгоритмов, их программное обеспечение и численное тестирование модифицированного прямого метода на примерах, опубликованных в этих работах . Из работ с другими соавторами в диссертации использованы только личные результаты соискателя. Результаты диссертации докладывались и обсуждались на VI ( г. VIII ( г. IX ( г. Конференции молодых ученых ЦНИИ «Электроприбор», СПб. XI ( г. XIII ( г. XIV ( г. Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам; IX Международной Четаевской конференции, ИДСТУ СО РАН, г. Иркутск, г. I Международной конференции “Космос - человечеству”, г. Королев, г. XXVI конференции памяти Н. Н. Острякова, СПб, - октября , а также на семинарах ИДСТУ СО РАН. По результатам работы имеется публикаций. Статьи [, ] опубликованы в журнале, входящем в список ВАК. Работа состоит из Введения, четырех глав и Заключения. Во введении раскрыты необходимые вопросы, позволяющие представить суть предлагаемой к защите диссертационной работы соискателя ученой степени кандидата технических наук. В первой главе приведена общая постановка двухточечной краевой задачи. Описаны алгоритмы, соответствующие основному и модифицированному методам Ньютона-Канторовича. Рассмотрена в общем виде итерационная схема прямого метода расчета программных управлений для объекта, описываемого нелинейной дифференциальной системой обыкновенных уравнений с управлением. Во второй главе содержится описание модификаций, преследующих своей целью адаптацию алгоритма к задаче перенацеливания орбитального телескопа: ускорение сходимости и сокращение времени счета при решении этой задачи, а также выполнение условий, накладываемых на управляющие законы в практических задачах. В частности, найден "дешевый" в смысле вычислительных затрат способ вычисления непрерывных управлений с заданными значениями в начальный и конечный момент. Рассмотрен "редуцированный" алгоритм, позволяющий решать краевую задачу с высокой точностью для математической модели, в которой учитываются колебания нежестких элементов конструкции, причем в сравнении с расчетом управления для модели жесткого телескопа разница в вычислительной трудоемкости невелика.