Автореферат (Синтез алгоритмов управления космическими аппаратами с учетом требований безопасности проведения динамических операций), страница 5

Процесс интеграции намеренно упрощен достепени вызова определенных процедур (не более десятка) из специальнойбиблиотеки (интерфейсного модуля), основной функцией которой являетсяобеспечение «быстрой» передачи данных между приложением и Диспетчером.На третьем этапе проводится моделирование, состоящее из представленияобъекта моделирования с необходимыми программными модулями в памятикомпьютера (компиляции проекта) и непосредственно самого моделирования собеспечением возможностей «быстрого» обмена данными и событиями.Таким образом, результатом третьей главы можно как считать методикусоздания, так и программную реализацию ядра ПМК, используя которые можносформировать объектно-ориентрованное представление моделируемого объекта илогику взаимодействия его подсистем.

Отличительной особенностью такогоподхода является разнесение операций по формированию программной структурымоделируемой системы и реализация конкретных модулей.Иллюстрация практического применения разработанной методики посозданию моделирующего комплекса для отработки средств проведениядинамических операций КА представлена в четвертой главе. С использованиемПМК решены следующие практические задачи: Проведена отработка средств выведения КА с промежуточной круговой нарабочую орбиту. Проведена отработка средств выведения КА на круговую орбиту. Проведена отработка средств проведения динамических операций навысокоэллиптических орбитах. Проведена отработка средств проведения динамических операций на круговойгеостационарной орбите.16Отработка средств выведения КА с промежуточной круговой на рабочуюорбиту проиллюстрирована на примере выведения КА системы ГЛОНАСС.Исследуется участок траектории разгонного блока «Фрегат» с низкой круговойорбиты высотой Н180км до рабочей круговой орбиты с высотой 19135км.

На этомучастке проводятся два включения двигательной установки разгонного блока.Первый активный участок формирует эллиптическую орбиту с высотой апогеяравной высоте рабочей орбиты КА ГЛОНАСС, а второй переводит КА на почтикруговую рабочую орбиту. На первом участке циклограмма выведения заданажестко, т.е. обратной связи по измерениям параметров траектории нет.

На второмучастке может использоваться как жесткая циклограмма выведения, так иобобщенный терминальный алгоритм управления. На рис. 3-5 представлен характеризменения по времени орбитальных параметров как при отсутствии возмущение, таки при наличии предельных возмущений.Рис. 3. Изменение радиусаапоцентра по времени.Рис. 4. Изменение радиусаперицентра по времениРис. 5. Изменениеэксцентриситета по времениНиже представлены разбросы конечных параметров орбит при использованиина втором участке как жесткой циклограммы выведения (см. рис. 6), так иобобщенного терминального алгоритма (см.

рис. 7)Жесткая циклограмма выведенияАлгоритм терминального управленияРис. 6. Разбросы радиусов перицентра иапоцентра при жесткой циклограммевыведенияРис. 7. Разбросы радиусов перицентра иапоцентра при использовании алгоритматерминального управленияОтработкасредствпроведениединамическихоперацийнавысокоэллиптических орбитах связанных с изменение высоты перигея орбиты ипериода обращения КА.На рис. 8-11 показаны результаты изменения периода обращения и перигеяорбиты с учетом и без учета проведения маневров:17Рис. 8. Эволюция периода обращенияРис. 9. Изменение периода обращения послепроведения коррекции10181016Высота перигея, км.10141012101010081006100410021000Рис. 10.

Эволюция высоты перигея0246810Виток1214161820Рис. 11. Изменение высоты перигея послепроведения коррекцииОтработка средств проведения динамических операций на круговойгеостационарной орбите. Для их проведения имеется бортовая корректирующаяустановка малой тяги, причем вектор тяги ориентируется вдоль нормали к радиусвектору и по бинормали. Коррекции средней долготы и наклонения осуществляютсянезависимо, причем алгоритмкоррекции наклонения – заранеевыбраннаяпрограммакомпенсации суточного ухода. Вэтом случае процесс выполнениядинамическойоперациипредставляетсобойпоследовательность коррекцийнаклонения, на фоне которыхосуществляетсякоррекциясреднейдолготы.Началоочередного сеанса коррекцийсреднейдолготы,ихпродолжительностьрассчитывается в соответствии салгоритмом,описаннымвчетвертой главе.

ПроведеноРис. 12. Зависимость скорости дрейфа υ от долготы моделированиепроцессавосходящего узла y.коррекций долготы восходящегоузла спутника на стационарной-4oooорбите: r=42164км, e=10 , Ω=30 , i=4 , λтр=45 . На рис. 12 представлены фазовыепортреты в координатах: долгота восходящего узла – скорость дрейфа для разныхначальных условий и рассчитанной по формуле (10) точкой сходимости процессауправления (y*,υ*).18Таким образом, интерпретация полученных в четвертой главе результатовподтверждает правильность предложенных математических моделей и принциповпостроения программно-моделирующего комплекса для решения задач отработкибезопасного проведения динамических операций КА на наиболее важных орбитах.А в силу открытости архитектуры перечень задач может быть еще более расширен.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ представленной работе сформулирована и решена актуальная научнотехническая задача, связанная с разработкой управления КА с учетом требованийбезопасности их проведения, разработкой и применением методики созданияпрограммно-моделирующегокомплексаотработкисредствпроведениядинамических операций КА, что позволило снизить затраты на их проведение засчет адаптации и совершенствования алгоритмов выполнения необходимыхтиповых операций.

Показано, что решение исходной задачи сводится к рядучастных подзадач, последовательное решение которых позволяет обеспечитьрешение исходной.Для решения упомянутых подзадач автором получены следующие результаты,обладающие научной новизной и практической значимостью:1. Сформированы требования к алгоритмическому и программномуобеспечению средств отработки динамических операций.2. Предложены математические модели бортовых систем КА и внешней среды.3. Сформированы математические модели и синтезированы алгоритмыуправления для проведения динамических операций для КА навысокоэллиптических и круговых орбитах. Предложено использоватьклассическое решения, модифицированный автором алгоритм проведениядинамических операций на фоне решения задачи удержания долготывосходящего узла круговой и высокоэллиптической орбиты и терминальныйалгоритм.4.

Определены новые принципы построения и технический облик программномоделирующего комплекса. С этой целью были созданы: методикаформирования программно моделирующего комплекса для отработкиалгоритмов и программ проведения динамических операций КА, методикаразработки базы данных программно-моделирующего комплекса. По этимметодикам можно сформировать объектно-ориентрованное представлениемоделируемого объекта и логику взаимодействия его подсистем.Отличительной особенностью такого подхода является разнесение операцийпо формированию программной структуры моделируемой системы иреализация конкретных модулей.5. Создан программно-моделирующий комплекс для отработки алгоритмов ипрограмм проведения динамических операций КА.Для апробации полученных результатом проведено математическоемоделирование динамических операций выведения и изменения орбиты КА, котороепоказало, что программно-моделирующий комплекс позволяет отрабатыватьалгоритмы безопасного проведения следующих динамических операций:1.

Вывод КА на расчетную высокоэллиптическую и круговую орбиты, какштатными алгоритмами выведения, так и с помощью терминального метода.192. Выполнение маневров на высокоэллиптической орбите.3. Выполнение маневров на геостационарной орбите.В заключении необходимо отметить, что использованные в работе подходыотличаются от известных повышенной открытостью и вычислительнойэффективностью.Интерпретацияполученныхрезультатовподтверждаетправильность предложенных математических моделей и принципов построенияПМК для решения поставленных в работе задач, перечень которых в силуоткрытости архитектуры ПМК быть еще более расширен, что в конечном итогепозволит использовать ПМК для отработки средств проведения динамическихопераций КА в различных космических системах на различных типах орбит.ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в изданиях из рекомендованного ВАК Минобрнауки Россииперечня:1.2.3.Малышев В.В., Старков А.В., Федоров А.В.Методикаразработкипрограммно-моделирующего комплекса для отработки средств проведениядинамических операций космических аппаратов.

Электронный журнал «ТрудыМАИ», 2012, № 57.Малышев В.В., Старков А.В., Федоров А.В.Программно-моделирующийкомплекс для отработки средств проведения динамических операцийкосмических аппаратов. Вестник компьютерных и информационныхтехнологий, 2012, №9, Москва: Издательский дом «СПЕКТР», с. 7-12.Малышев В.В., Старков А.В., Федоров А.В. Методика актуализации банковданных объектов космического назначения. Вестник МосковскогоАвиационного Института, 2012, №4.