3. Методы наведения КА при выполнении корректирующего маневра (1245721)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МЕТОДЫ НАВЕДЕНИЯ КАПРИ ВЫПОЛНЕНИИ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО МАНЕВРАСодержание лекций:1. Постановка задачи о коррекции траектории2. Классификация различных способов коррекции3. Выбор корректируемых параметров4. Определение области рассеивания в пространстве корректируемых параметров5. Математические основы двухпараметрической коррекции6. Связанные коррекции7. Изохронные производные8. Трёхпараметрическая коррекция1. Постановка задачи о коррекции траекторииПри полётах к планетам действительная траектория после выведения КАвсегда отличается от расчётной (номинальной). Это объясняется тем, что какпри выведении, так и в свободном полёте на КА действуют возмущающие силы, оцениваемые, как правило, максимальными величинами.Такими возмущениями могут быть отклонения, возникающие в концеучастка выведения из-за ошибок:- в системе управления;- неточного определения астрономических констант и полей тяготенияпланет, вследствие аномалий гравитационных полей;- влияние внешних возмущений, не учтённых в основных уравнениях,например, воздействие давления солнечного света;- работы двигателей системы управления (СУ) и системы ориентации(СО).Следовательно, для выполнения поставленной перед КА задачи возникаетнеобходимость коррекции (исправления) его траектории.

Коррекция можетпроводиться в реальном полёте только после того, как в результате обработкиизмерений с достаточной степенью точности будет определена наземными илиавтономными навигационными средствами действительная траектория движения.Под системой коррекции понимается совокупность средств, обеспечивающих выполнение коррекции. Эта совокупность включает:- двигательная установка (ДУ) с запасом топлива;- средства ориентации в пространстве;- средства управления ДУ при его работе.При проектировании КА и разработке основных требований к системекоррекции в первую очередь исследуются следующие вопросы.1. Определяются величины потребных корректирующих импульсов скорости, от которых зависят в свою очередь запасы топлива (топливо, как правило, составляет основную массу всей системы коррекции), при этом выявляютсяоптимальные способы проведения коррекций и время коррекций.2.

Изучаются схемы ориентации при выполнении коррекции, определяются наиболее подходящие для ориентации светила, определяется набор звёздных и планетных датчиков.3. Рассматриваются возможности системы измерений и прогноза траекторий или автономных средств навигации.4. Изучается влияние ошибок при исполнении коррекции на окончательные результаты.5. Рассматриваются требования к ДУ и её СУ: время работы ДУ, её тяга,импульсы последействия, число необходимых включений и т.п.6. Исследуются стратегии проведения коррекций и способы обеспечениянадёжности выполнения задачи наведения.2.

Классификация различных способов коррекцииКоррекция траектории представляет собой её целенаправленное изменение для получения с требуемой точностью определённых элементов орбитыКА и проводится путём приложения силы тяги к аппарату с помощью включения реактивного корректирующего двигателя.Способы коррекции траектории можно классифицировать по следующимпризнакам.1. По величине корректирующего ускорения коррекция может быть импульсной или непрерывной. С точки зрения энергетических затрат важно,чтобы характеристическая скорость Vк , сообщаемая КА при коррекции быламинимальной, что соответствует минимуму расхода топлива, затрачиваемого накоррекцию. Известно, что величина Vк минимальна при бесконечно большомускорении, сообщаемом КА корректирующим двигателем (КД), поэтому теоретически самым выгодным является случай импульсного изменения скоростиполёта при коррекции.Поскольку ускорение, сообщаемое КА КД всегда конечно, то предположение о мгновенности изменения скорости при коррекции справедливо лишьтогда, когда ошибки в параметрах движения, обусловленные этим предположением, соизмеримы с ошибками метода расчёта траектории КА.

Во многих случаях при расчёте коррекции справедливо использование гипотезы о мгновенности изменения скорости.2. В общем случае с помощью одного импульса скорости, приложенногок КА в некоторой точки траектории, варьируя три составляющие этого импульса, т.е. величину и направление импульса скорости, можно скорректировать трипараметра траектории, например, три координаты или три составляющие скорости движения КА. Такая коррекция называется трёхкомпонентной.

Для еёреализации на КА устанавливается специальная система, позволяющая ориентировать ось двигателя в любом заданном направлении.Если при коррекции могут варьироваться одна или две компоненты корректирующего импульса, то такие коррекции называют соответственно однокомпонентными или двухкомпонентными.Однокомпонентная коррекция соответствует случаю, когда направлениекорректирующего импульса фиксировано (с точностью до знака) и может меняться только его величина. Такое направление может быть коллинеарнонаправлению на Солнце, звёзду или какую-нибудь планету.Двухкомпонентная коррекция имеет место, если:а) задана плоскость, в которой должен лежать корректирующий импульси в этом случае будут варьироваться лишь два параметра: величина импульса иположение импульса в плоскости, которой может быть, например, плоскость,ортогональная направлению на Солнце;б) величина импульса фиксирована, но свободным является его направление в пространстве.3.

С точки зрения количества включений КД, коррекции можно подразделить на одноразовые и многоразовые. В свою очередь, многоразовые коррекции делятся на однородные (несвязанные) и неоднородные (связанные).Однородные (несвязанные) коррекции могут использоваться для последовательного уменьшения ошибок движения. В этом случае при каждом включении КД прицеливание производится в одну и ту же точку, т.е. характеристикикоррекции определяются из однородных условий.Неоднородные (связанные) коррекции могут использоваться для сокращения энергетических затрат, а также в том случае, если число корректируемыхпараметров превышает число свободных компонент скорости при одноразовойкоррекции.

При подобной коррекции происходит поочерёдное смещение траектории либо вдоль наиболее эффективных направлений, либо вдоль фиксированных направлений так, чтобы суммарное смещение получилось равным заданному. При каждом включении КД прицеливание производится в новую точку, т.е. характеристики коррекции определяются из различных условий. Необходимый результат в этом случае получается только после проведения всехкоррекций.4. По числу параметров траектории, подлежащих исправлению, коррекция может быть однопараметрической, двухпараметрической и т.д.3.

Выбор корректируемых параметровПараметры траектории, которые подлежат целенаправленному изменению в процессе коррекции называются корректируемыми параметрами и образуют пространство корректируемых параметров (ПКП). Очевидно, чтокаждой реализации реальной траектории в ПКП будет соответствовать конкретная точка. Осуществление коррекции приведёт к смещению этой точки впространстве параметров. Причём целью коррекции будет целенаправленноеперемещение её из начального состояния в заданную область.

Смещение в пространстве корректируемых параметров  1 ,  2 , 3  в общем виде связано с вектором корректирующего ускорения a (t ) соотношениемtк   N t , a (t )dt ,0где N t , a(t ) – нелинейный оператор, t к – время работы ДК.Наличие указанной нелинейности приводит к существенному усложнению анализа. Поэтому на практике корректируемые параметры i (i  1, n) стараются выбирать так, чтобы оператор N t , a(t ) можно было бы заменить линейным относительно a (t ) , т.е.N t , a (t )  N (t )a (t ),tк   N (t )a (t )dt0При этом будет иметь место линейная коррекция.

Для случая мгновенного изменения скорости N (t ) есть матрица производных корректируемых параметров по компонентам корректирующей скорости, определяющих эффективность коррекции 1 1 1  VV y Vz  xN (t )     n  n  n  Vx V y Vz Величина характеристической скорости коррекции будет определятьсякак tк Vк   a (t )dt0При реализации импульсной n -разовой коррекции n   N (ti )Vк i ,i 1где Vк i – вектор импульса скорости при проведении i -й коррекции.При полёте к планетам Солнечной системы одним из источников нелинейности связи корректируемых параметров с корректирующим импульсом является притяжение планеты-цели. Для исключения нелинейного влияния притяжения планеты в качестве корректируемых параметров следует выбиратьоскулирующие характеристики скорости на бесконечно большом удалении отпланеты V и прицельную дальность b планетоцентрического движения, рассчитанные для момента наиболее тесного сближения с планетой по следующимформулам:   V  V sin   cos     ,       b  b cos   sin      ,    гдеab2sin  a 2 , b 2 ,V  V 2 , cos  ,,rVVa2  b2a2  b2 r  V     – интеграл Лапласа,r    r  V – интеграл площадей, – гравитационный параметр планеты, r ,V – радиус- вектор и вектор скорости планетоцентрического движения.Компоненты вектора скорости V и вектора прицельной дальностиb определяют геометрические условия сближения КА с планетой и энергиюпланетоцентрического движения.В качестве корректируемых   параметров можно принять, например, двекомпоненты смещения b  b  bзад в картинной плоскости (КП).В качестве третьего корректируемого параметра выбирается время движения КА до картинной плоскости, проходящей через ц.м.

планеты.При вычислении bзад для отображения точек физического пространствавблизи планеты-цели на КП с координатами 1 и  2 могут быть использованыследующие соотношения41bзад  r sin  1  1  2 ,1cosrV0 01 зад  bзад b 1 ,  2 зад  bзад b 0 20 , 0 V  r  Vb     .V  r  VЗдесь 10 и  20 – единичные векторы, определяющие направления осей вКП,r , – полярные координаты отображённой точки в плоскости заданной траектории.4.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций