Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Также разгрузка может бытьпроведена принудительно при получении соответствующей кодовойкоманды (КК).Система управления смежными системами (СУСС) предназначена для осуществления непосредственного управления бортовымиустройствами (измерительными и исполнительными), а также дляобеспечения взаимодействия со смежными системами, такими, как система энергоснабжения (СЭС), система обеспечения тепловых режимов (СОТР) и т.д.Управление основной частью исполнительных и измерительныхприборов производится СУСС по указаниям СИО и ССО.
Со стороныСУД задается только соответствующий режим работы. Непосредственное взаимодействие СУД и СУСС включает в себя:– формирование для СУСС целеуказания (заданного угла установки) для солнечных батарей;СТРУКТУРА И ТИПОВЫЕ РЕЖИМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА– формирование для СУСС команд для управления двигательнойустановкой (ДУ) в режимах выдачи корректирующего импульса;– формирование для СУСС параметров управления ОНА (целеуказаний, режимов работы);– получение от СУСС признаков состояния части аппаратуры бортовой системы управления, в т.ч.
признаков состояния ДУ, отказовСОСБ, СЭС с целью обеспечения работы КА в нештатной ситуации.Взаимодействие с бортовой аппаратурой командно-измерительной системы (БАКИС) осуществляется при помощи передачи командной (ПЗ, КК) информации, полученной от наземного комплексауправления (НКУ), потребителям и передачей телеметрической информации от подсистем БСУ через БАКИС в НКУ.Система управления движением через БАКИС получает от НКУмассив данных полетного задания, который записывается в специально выделенную область оперативного запоминающего устройства(ОЗУ), одновременно формируя соответствующий признак. Второйвид командной информации, получаемой СУД от БАКИС, – кодовыекоманды. Они реализуются в виде переменных ОЗУ, которым БАКИСприсваивает определенные значения в заданный с НКУ момент времени.
По получении кодовой команды СУД должна начать выполнениепредписываемых действий. Телеметрическая информация в частиСУД формируется системой взаимодействия БАКИС в соответствии сперечнем и передается в НКУ. Она включает в себя признаковые массивы (формируются при обновлении информации), разовые срезы(формируются под управлением СУД в определенные моменты времени), массивы, формируемые с заданной частотой.Система обеспечения вычислительного процесса (СОВП) предназначена для реализации циклограммы вычислений БЦВС, контроля работоспособности БЦВС и при необходимости проведения операций повосстановлению рабочей конфигурации БЦВС, в частности проведенияреконфигурации.
В процессе реконфигурации СОВП производит перевод граней бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) илиблока управления и контроля (БУК) в/из состояния активных или резервных, что может потребовать определенного времени и в некоторыхслучаях привести к кратковременному прерыванию вычислительного113114БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИпроцесса.
В связи с этим процедура реконфигурации производитсятолько на тех участках полета, когда она минимально влияет на процессы управления, например вне участков разворота. Таким образом,взаимодействие СУД и СОВП заключается в формировании запретовна реконфигурацию на определенных участках полета.6.2. Управление движением космического аппаратаСтруктура системы управления движением КА является иерархической (рис. 6.4). Для разработки и анализа соответствующих алгоритмов используются элементы языка графического моделированияUML [5].Элементарными операциями, которые могут быть реализованыСУД, являются типовые полетные операции, определяющие способзадания ориентации КА, например разворот вокруг заданной оси назаданный угол. ТПО реализуются подсистемой СУД – системой программного управления (СПУ).
Последовательности ТПО, реализуемые с целью выполнения какой-либо функциональной задачи,определяют режим работы СУД, например режим построения солнечной ориентации. Все режимы работы СУД реализуются группой алгоритмов-диспетчеров режимов через имеющийся набор ТПО.Управление переходами СУД в различные режимы осуществляется алгоритмами-диспетчерами управления режимами в зависимости от текущего способа управления режимами СУД, например поциклограмме начального участка или по ПЗ.6.2.1.
Типовые полетные операцииУниверсальным элементарным способом задания ориентации КАявляются типовые полетные операции системы программного управления. С помощью последовательностей ТПО реализуются все режимы управления, кроме режимов демпфирования и закрутки,подготовительного режима и режима неориентированного полета.ТПО определяет способ задания конечной ориентации КА и способперехода из начальной ориентации в конечную.Система программного управления ориентацией КА, являясь подсистемой СУД КА, обеспечивает во взаимодействии с СУД, системойУправление движением КАntusudСпособ управления режимами движения142Управлениена начальномучасткеАвтономноеуправление3Управлениепо ПЗУправление вНШСФункциональные режимы управления движения1013ВыдачаИнерциальнаяПодготовительныйкорректирующегоориентациярежимимпульса (ВКИ 1/2)ИНО - 823(ОСК+АКР)ИнерциальнаяДемпфированиеориентацияугловых скоростейИНО-1.. ИНО- 8(ОСК/ИСК+АКР/АКД)5….Построениесолнечнойориентации14АК против Солнцаnrsud16Неориентированныйполет13ИНО (ИСК) E сб max20ИНО (ИСК) в НШС18АстродиагностикаГИВУС15АК изнеориентированногоположения25Режимстабилизациина АДГиростабилизацияТиповые полетные операции системы программного управления40Стабилизация текущейориентации в ИСК1Торможение5Ориентация по заданномукватерниону (ИСК),(ωн≠0, ωк ≠ 0)62Одноосное нацеливание3Ориентация пофиксированномукватерниону (ИСК )Ориентация пополиномиальнымзависимостямОриентация пофиксированномукватерниону (ОСК )7Поворот на заданный уголвокруг заданной оси8Стабилизация в ОСКс ограничениемугла между осью OУ1и направлением на СолнцеРис.
6.4 Структура СУД КА. Управление ориентацией КАktpo116БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИстабилизации и ориентации, системой информационного обеспечениявыработку программной (задающей) информации для управления ориентацией КА.Такое построение системы управления ориентацией КА основанона широко распространенном в теории и практике управления динамическими объектами [1, 2, 14, 15] способе декомпозиции общей задачи управления сложными, в общем случае нелинейными инестационарными, реальными объектами на иерархически организованный ряд существенно более простых частных задач.
При этом частные задачи уже могут быть поставлены и решены достаточно строго,с учетом специфических для них критериев и ограничений. В случаеадекватного учета вышестоящими в иерархии системы управлениязвеньями основных динамических и ресурсных характеристик нижестоящих такой подход к формированию системы управления обеспечивает хорошее качество системы в целом.В рассматриваемом случае управления ориентацией КА решениеобщей задачи обеспечивается разделением на задачу программногоразворота и задачу слежения-стабилизации.Целью программного управления ориентацией является формирование программной, привязанной ко времени траектории переводаориентации КА из начальной ориентации в заданную, с учетом начального и заданного конечного вектора угловой скорости.
При этомдолжны соблюдаться заданные ограничения как на программную ориентацию (сформулированные, в случае необходимости, в виде двухконусов относительно некоторой оси ССК), так и на скорость ее изменения. Кроме этого, ограничения распространяются на управление(угловое ускорение) в полученной редуцированной динамической системе, описываемой системой трех скалярных дифференциальныхуравнений второго порядка. Основным критерием оптимальностиформируемой траектории является минимум времени маневра. Основной выходной программной информацией СПУ для отработкиэтого маневра посредством ССО являются кватернион программнойориентации в ИСК и вектор программной угловой скорости в ССК.СПУ реализует следующие «элементарные» типовые полетныеоперации, характеризуемые кодом:СТРУКТУРА И ТИПОВЫЕ РЕЖИМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТАТПО-0 – стабилизация начальной ориентации.ТПО-1 – торможение (программное демпфирование).ТПО-2 – нацеливание по вектору (обеспечение ориентации целевой оси, заданной в ВСК), по целевому направлению, заданному в целевой (ИСК или ВСК в зависимости от признака ncsk) системекоординат.
Начальная и конечная угловые скорости должны бытьравны нулю. Формируется один пространственный разворот с постоянной осью вращения.ТПО-3 – ориентация по фиксированному кватерниону (заданномув ИСК, начальная и конечная угловые скорости должны быть равнынулю). Формируется один пространственный разворот с постояннойосью вращения.ТПО-4 – ориентация в соответствии с полиномиальными зависимостями по углам Эйлера.ТПО-5 – ориентация по произвольному (фиксированному или переменному) кватерниону, заданному в ИСК. Начальная скорость произвольная. Целевая – постоянная по величине и направлению. Целеваяскорость задана в ИСК.
Реализуется посредством от одного до трех пространственных разворотов с постоянной (для каждого) осью вращения.ТПО-6 – ориентация по кватерниону (фиксированному или незначительно изменяющемуся), заданному в OСК. Начальная скоростьпроизвольная, конечная (целевая) – постоянная по величине и направлению (или незначительно изменяющаяся), но близкая к орбитальной.Реализуется посредством от одного до трех пространственных разворотов с постоянной (для каждого) осью вращения. Данная ТПО используется для организации режима ИНО со стабилизацией в ОСК.ТПО-7 – поворот на заданный угол вокруг оси, заданной в целевой системе координат (ИСК или ВСК). Поворот осуществляется всоответствии со знаком заданного угла.
Величина заданного угла недолжна превышать трех оборотов. Начальная угловая скорость должнабыть равна нулю. Формируется один пространственный разворот с постоянной осью вращения.ТПО-8 – корректировка кватерниона целевой ориентации в режиме стабилизации с учетом недопустимости засветки радиаторахолодильника. Задается автоматически после отработки программного117118БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИразворота в ТПО-6 в случае наличия соответствующего признака.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
