Отзыв оппонента (Автономное управление движением центра масс геостационарного космического аппарата на этапах довыведения, перевода в рабочую позицию и удержания)

САМАРСКИЙ У1Ч Р В ~::РСИтЕТ Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.125.12 к.т.н. Старкову А.В. 5 АК4А В А '" ' "Еаааоиа ' М ЕДЕОС' ОЕ~ " ' " Ое 'иИОМИ 44 обое оооссоеное уноемдеиис сне;а.со обаоеаееиие ЕСЕМЕО КИИ Неднаноаьиые ИССОЕдаае",ЕаиСКИй ЕНИЕЕОСИСЕ имени академию с.п. Ьоооаеоее рс Москоеское сеоссе, д. 34,;. Самоне, 443066 Тео ~ 7 1646) 336.18-26, фокс..

16461 336-16 36 СЕИС. КИИЕЕЕЕЕОно, Е-Саек с „юадкоеа.,"Е :: КПО 020664! О, ОГРН 102Н ' о . '168310, ИНН 6316000632, ХС50 Г 4 '601001 ! ',6, ",44 Ж 14а Уд' Г6 ',1'м Нв ИЯ О гомо не днссертеиюо Вояскоеакого А,П. ОТЗЫВ официального оппонента д.т.н., профессора Ьелоконова Игоря Витальевича на диссертаци1о Войсковского Андрея Павловича «АВ1ономное управление двиккением центра масс геостационариого космического аппарата на этапах довь1ведепии, перевода в рабочую позпци1о и удержания», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.09 «Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов» Актуальность темы диссертационного исследовании 11эемление к аВтономности уг1равлен1151 движением космическОго аппарага 1КА)„входящего в структуру той илн иной космической системы, является устойчивой тенденцией на современном этапе развития систем связи„использующих геостационарные спутники. Переход к автономному упраВлению преследует цель снижения расходОВ на содержание наземной инфр11структуры и повышения наде.кности функционирования КА путем исключеиля человеческого фактора.

Для реализации автономного высокоточного управления движением центра масс КА необходима разработка алгоритхюв, способных вырабатьпгать управляющие воздействия непосредственно на борту КА, используя текущую информацию о векторе его состояния, формируемую бортовой (т.е. тоже автономной) навигационной системой. Все сказанное выше относится ко всему жизненному циклу геостационарного КА, вклю поющему этапы довыведения на ГСО, перевода в рабочую позицию, удер кания в рабочей позиции, перевода в другую орби- тальную позицию, захоронение. Наибольшее внимание должно уделяться этапам ловыведения и удер'кания как самым длительным в рамках жизненного цикла с учетом того, что стабилизация положения центра масс КА в рабочей позиции на ГСО должна обеспечиваться с точностью по долготе не хуже 0.05 градуса, а по наклонению не хуже 0.1 градуса.

Анализ публикаций на эту тему показывает, что в период с 1970 г. по 1990 г. по данной тематике авторским коллективом ЧАИ бь!л вьшолнен существенный объем работ, основные рсз~5!ьтаты которых опубликованы в моно1рафиях с участием специалистов предприятия - Индустриального партнера АО ИСС имени академика М.Ф. Решетнева. Особенностью выполненных работ являлось параллельное исследование проблем управления движением центра масс и навигации. При этом требование автономности предъявлялось только к еис!Сме навигации.

Алгоритмы управления решали задачу управления на этапе приведения КА в рабо г:1О позицию в детерминирова!П1О11, етохасти~!еской 1вс1эоятг!11стг!Ой) и гарантиру!О!цей постановках. Замыкание системы обратной связью по навигации предусматривало использование средств наземного комплекса управления. 'рахим образом, отсутствовало обобщение, позволяющее разрабатывать новые и модифицироват1 1занее созданные !151горитыы ЙВтономнОГО управления 5! нави!"Йции для ип1егрированных систем управления.

Д1!сеертационная работа Войековекого А.П., посвященная разработке алгоритмов автономного оптимального у!!равления движением центра масс в стохастической постановке и их интеграции с автономной системой наВиГации В едином прОГраммно-математическом Ооеспечении„В Опреде" ленной степени заполняет:!тот пробел и поэтому является актуальной.

С! ру!сгура и содержание работы Изложение материала в диссертации построено методически грамотно. Работа содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы, Во введении сформулированы цели исследований, их актуальность, научная новизна и обоснована практическая значимость, а также достоверность 1юлученных результатов, В первой главе диссертации приведена постановка технической задачи, !1РОВеден анализ сос'105!!11!я ООсуждаемой В раооте проолемы с учетом россий!скОГО и междунаро,'и!ОГО Опыта. В результате тйкОГО анализа ВыяВ- лены наиболее актуальные тенденции совершенствования методов и алгоритмов высокоточного автономного стохастического управления применительно к геоетационарному КА, а также анализируются наиболее сложные технические ~~да~и, решение которых Ооеспечивает необходиму!о точность управления движением центра масс гсоетационарного КА на раесматршгаемых этапах его жизненного цикла.

Заметим„что на всех рассматриваемых в работе этапах движения КА для управления движением его центра масс используется электроракетная двигательная установка (ЭРДУ) малой тяги. Во второй главе приведена математическая формализация задач автономного управления движением центра масс геостационарного КА.

Обосновываются математические модели управляемого возмущенного движения центра масс КА на этапах довывсдения на ГСО, перевода в рабочую позицию и удержания в точке стояния. Модель движения центра масс КА учитывает притяжение Земли по разложению гравитационного потенциала по сферическим функциям вплоть до 70-го порядка из актуальных бюллетеней 1ЕЮ, а также притяжение Луны и Солнца, давление солнечного света на КЛ, приливные возмущения в теле Земли, прецессию и нутацгно Земной оси. Модель управляемого движения центра масс КА учитывает случайные ошибки модуля тяги ЭРДУ, углового отклонения вектора тяги относительно оси двигательной установки и ориентации связанных осей КА относительно орбитальных. С учетом особенностей используемых моделей формализованы две исходные задачи автономного управления движением, решаемые в последующих главах работы.

Первая задача заключается в формировании алгоритма автономного управления движением центра масс КА от окончания этапа довыведения до приведения в окрестность рабочей орбитальной позиции на ГСО с использованием данных навигационной системы и с учетом случайных ошибок вектора тяги ЭРДУ. Рабочая окрестность задана параллелепипедом допустимых отклонений координат КА вдоль орбиты, по радиусу и по бинормали размером 7З"72х36 км„что соопгетствует перспективным требованиям Всемирной адхшнистративной конференции по радиосвязи ~ВАКР). Вторая задача заключается в формировании алгоритма автономного управления коррекциями удерэкания КА в окрестности рабочей ороитальной позиции на длительном интервале времени по данным наип.ационной системы с учетом случайных ошибок тяги двигателей коррекции и систематических возмущений от гравитации Земли, Луны и Солнца.

Все задачи автономного управления формализуются и стохастической постановке как задачи управления по полным данным в рамках известной теоремы разделения. Третья глава содержит описание используемого в данной работе алгоритма автономного управления движением КА на этапе довыведения, а также разрабатываемых алгоритмов автономного управления на этапах приведения и удержания. Па этапе довыведепия используется квазиоптимальный алгоритм управления с обратной связью.

Этот алгоритм устанавливает ~исленную зависимость ориентации вектора тяги ЭРДУ от вектора состояния КА в детерминированной постановке. Важно отметить, что в данной работе для формирования текущего направления вектора тяги ЭРДУ упомянутый алгоритм использует не точные значения компонент век- тора состояния КА, а результаты решения навигационной задачи, формируемые блоком навигации, включенным в замкнутый контур управления движением.

Алгоритмы управления на этапах приведения в рабочую позицию и удержания создаются путем решения стохастической задачи синтеза оптимального управления квазилинейной дискретной стохастической системой по полным данным с использованием принципа оптимальности Ьеллмана — метода динамического программирования. Основная трудность применения этого метода в случае использования двигателей малой тяги заключается в неявной зависимости уравнений движения от величины упрйвляющего прирйшения хйрактеристической сггорости коррекций (управляющего воздействия) от времени работы двигателя.

Формально линейная относительно векторов состояния и управления модель движения оказывается существенно нелинейной по времени, в течение которого реализуегся необходимое приращение характеристической скорости. Это приВодит к е!ВООходимости использовйния метОда последоВательных приближений. В предыдущих опубликованных работах такой метод был назвйн методом стйтистической лиггеаргззаггии., так кйк при уточнении вре~ени коррекции ~с~о~~з~~а~~~ь линеаризовйнная модель упрйвления. Существенным отличием данной работы является использование на этом этапе нелинейной модели, учитывающей основные неслучайных возмущений, что позволило исключить дальнейшее уточнение параметров закона управления.

Кроче того, проведен детальный анализ возможных схем приведения КА в рабочую позицию, на результатах которого построен алгоритм поиска начального приближения для метода последовательных приближений. В четвертой главе приведено описание разработанного автором программно-математического комплекса, его архитектуры, состава модулей и их назначения, На мой взгляд, автором профессионально реализованы графы ел'гссов, Отвеча!Ощие принципам Объектно-ОриентированнОГО прО- грамыирования„что делает разработанное ПМО гибким, расширяемым и настраиваемым. Проведен статистический анализ точности работы замкнутой системы автономного управления движением геостационарного КА на рассматриваемых в работе этапах его функционирования. Приведенные в четвертой главе результаты моделирования наглядно подтвер кдают состоятельность используемых автором методов и средств решения поставленных задач, так как отвечают предъявляемым гребованиям к терминальной точности управления.

Научнаи новизна и практическая значимость результатов К новым научным результатам, полученным автором, следует отнести алгоритм автономного управления движением центра масс КА при переводе в рабочую позицию в стохастической постановке с учетом детер- минированных возмущений от гравитационного поля Земли, гравитации Луны и Солнца и случайных ошибок управления и навигации. Кроме того, «сквозное» статистическое моделирование всех участков жизненного цикла с использование алгоритмов автономного управления и автономной навигации, а также полученные в результате рекомендации являются новыми.