Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Опыт применения наборакоэффициентов, полученных из разных организаций, показал дляодних и тех же расчетов при одинаковых начальных значениях, что ужечерез 5-10 часов полета вектора состояния, полученные с использованием разного набора коэффициентов, начинают существенно отличаться друг от друга. Поэтому при математическом моделированииобычно используют набор коэффициентов, выданный Заказчиком каксоответствующее приложение к техническому заданию (ТЗ) на БСУ.В связи с тем, что описанная задача требует при ее полной реализации без упрощений большого количества вычислений и высокойточности расчетов, ее реализация на борту затруднительна. Поэтомуодним из существенных вопросов при разработке бортового ПО является вопрос о допустимости ввода в расчетную схему разного родаупрощений для уменьшения количества вычислений без значимой потери точности. Для проверок возможности ввода упрощений необходимо наличие «эталона» – программы, способной проводить наперсональном компьютере точные вычисления вектора состояния влюбой момент полета.
Наличие такого эталона позволяет вводить вполную расчетную схему разного рода упрощения и из сравнения с«эталоном» делать выводы о возможности или невозможности введения данных упрощений. Желательно в приложении к ТЗ определить,что является эталоном для решения описанных задач навигации.8.7. Расчет целеуказаний для управленияостронаправленной антеннойРасчет вектора направления остронаправленной антенны на наземный измерительный пункт производится на каждом такте БЦВСпо известным значениям параметров вектора состояния КА, полученным при помощи бортового прогноза (подход к организации бортового прогноза изложен выше), параметрам текущей ориентации КА изаданным координатам НИП.CИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯТак как вектор состояния считается на борту в системе координатJ2000, а параметры НИП задаются в Гринвичской системе координат,то для определения требуемого положения оси диаграммы направленности ОНА (прямой «КА–НИП») необходимо предварительно пересчитать координаты НИП в систему координат J2000.
Решение этойзадачи выполняется с учетом матриц прецессии и нутации Земли и текущего значения звездного времени.По известным координатам КА и НИП требуемое положение осидиаграммы направленности ОНА относительно системы координатJ2000 после этого вычисляется из геометрических соотношений. Вовремя орбитального полета по данным ГИВУС постоянно вычисляется кватернион ориентации связанной системы координат КА относительно инерциальной системы координат J2000.
Положение осидиаграммы направленности ОНА пересчитывается в связанную систему координат КА с использованием указанной матрицы ориентации. После этого выполняется расчет значений углов наведения ОНАотносительно ПСК ее поворотного устройства.Погрешность расчета углов (без учета погрешности начальногозадания параметров орбитального движения КА) определяется точностью баллистического прогноза, текущего звездного времени, ориентации КА и геодезических координат НИП.Требуемый уровень точности будет обеспечиваться за счет надлежащей частоты обновления начальных условий указанных выше параметров из НКУ. Типовые процедуры подобных коррекций подлежатопределению в процессе рабочего проектирования.201202БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ9.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СМЕЖНЫМИ СИСТЕМАМИСистема управления смежными системами (СУСС) – это программно-аппаратный комплекс, основным назначением которого является управление смежными системами через блоки силовойавтоматики, в том числе получение данных от этих систем.В перечень задач СУСС входят вопросы управления и диагностики такими смежными системами, как аппаратура ориентации солнечных батарей (АОСБ), система обеспечения тепловых режимов(СОТР), аппаратура регулирования и контроля средств электроснабжения и другие, а также некоторые вспомогательные задачи управления целевой аппаратурой.Ниже приводится описание задач, решаемых СУСС для обеспечения функционирования отдельных систем.9.1. Взаимодействие с разгонным блокомПодсистема взаимодействия с разгонным блоком (РБ) функционирует на этапе совместного полета РБ и космического аппарата (КА).Взаимодействие бортовой системы управления (БСУ) с разгонным блоком осуществляется по командам «Вкл.
СУ» и «КО» («Отделение КА от РБ») и сигналу «СУ включена» (рис. 9.1).Ориентировочно за 25 минут до расчетного времени «КО» разделения космического аппарата с разгонным блоком из СУ РБ в блокуправления и контроля (БУК) через разъем связи «РБ–КА» по тремнезависимым каналам поступает импульсная команда «Вкл. СУ».Команда «Вкл. СУ» в БУК запоминается и мажоритируется, приэтом одновременно подается питание на все четыре тракта питаниявычислительного ядра (ВЯ) БУК и блокируется выдача команд в подсистемы СУ и смежные системы.По включении вычислительного ядра БУК проводит расширенный тест встроенного контроля.
После окончания тестирования ВЯБУК формирует в каждой грани слово состояния грани и признак«СС» (состояние ВЯ БУК) и формирует команду на включение бортовой цифровой вычислительной системы (БЦВС).CИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СМЕЖНЫМИ СИСТЕМАМИРББСУРис. 9.1 Схема электрического взаимодействия БСУ и РБПосле завершения тестов контроля БЦВС формирует признак готовности вычислительного ядра («Гот. ВЯ») и передает его в БУК.По этому признаку в БУК производится разблокировка силовой электроники, формируется телеметрический параметр в систему телеметрической информации РБ «СУ включена» и начинается аппаратныйконтроль перемычки «КО» от РБ.При отделении КА от РБ происходит разрыв трех перемычек вразъеме связи «КА–РБ».
В вычислительном ядре БУК формируетсяпризнак контакта отрыва, по которому разворачивается дальнейшаяциклограмма работы СУ на участке автономного полета КА.9.2. Управление подсистемой подрыва пиросредствПодсистема подрыва пиросредств представляет собой функциональный тракт управления и контроля пироустройств (ПУ) и включает:203204БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ– устройство соединительное контроля (УС контроля);– устройство коммутации силового питания (УКСП);– формирователь шин пиротехнических устройств (ФШПУ);– устройство коммутации пиротехнических устройств (КМПУ-1);– устройство контроля пиротехнических устройств (УКПУ);– устройство интерфейсное.УС контроля служит для подачи питания 27 В от системы электроснабжения (СЭС) и содержит логическую цепочку, которая можетиспользоваться как ступень защиты ПУ от несанкционированногоподрыва.УКСП содержит мажоритарную схему подключения напряжения27 В, которая управляется командами К1 и К2, выдаваемыми из вычислительного ядра СУ, и является ступенью защиты ПУ.ФШПУ содержит мажоритарную схему подключения напряженияпитания 27 В, которая управляется командой К3, выдаваемой из вычислительного ядра СУ, и является ступенью защиты ПУ.КМПУ-1 служит для коммутации команд управления на подрыв ПУ,которые также являются мажоритарными, и формирует сигнал для фиксации факта прохождения тока через нити пиропатронов (эхо-контроль)УКПУ содержит генератор безопасного тока и цифровой мультиметр, что позволяет производить контроль целостности ПУ при наземных испытаниях.Программное обеспечение (ПО) управления пиросредствамивключает в себя программные модули, обеспечивающие подрыв ПУ вполете и ПО наземного контроля.При работе на орбите программа обеспечивает:– формирование шин ПУ и подачу напряжения 27 В на шины;– требуемую задержку до момента выдачи команд на подрыв пиропатронов;– выдачу команд из ВЯ СУ на подрыв групп пиропатронов;– анализ сигналов эхо-контроля прохождения тока через каждуюнить и, в случае отсутствия эхо-сигналов, троекратное повторение команд на подрыв;CИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СМЕЖНЫМИ СИСТЕМАМИ– формирование признака «Отказ» в случае отсутствия эхосигналов;– формирование признака «Подрыв ПЭ» для блокирования повторного включения программы.В процессе работы программы на орбите регистрируется телеметрическая информация, которая содержит данные о выдаче команд наподрыв пиропатронов и запись эхо-сигналов о прохождении тока черезкаждую нить пиропатронов или признаки отказа.Структура ПО СУСС обеспечивает возможность повторной выдачи команд на подрыв ПУ.
В этом случае подрыв инициируется командно-программной информацией, формируемой и передаваемой наборт КА наземным комплексом управления (НКУ) по результатам анализа телеметрической информации (ТМИ).Наземный контроль функционального тракта ПУ для проверочных включений в составе системы включает:– контроль исходного состояния шин ПУ, наличие напряжения иподключение УКПУ;– контроль напряжения между шинами ПУ;– контроль сопротивления утечки между шинами + 27 В и – 27 В,между шиной + 27 В и корпусом и между шиной – 27 В и корпусом;– контроль мажоритаров команд К1 и К2;– контроль мажоритара команды К3;– контроль мажоритаров команд управления ПУ для каждойнити ПУ токами обтекания;– контроль разобщенности групп ПУ между собой и отсутствияпосторонних сигналов.Регистрация результатов прохождения контрольных тестов припроведении испытаний производится следующим образом:– во время прохождения теста все контролируемые параметры(счетчик этапов теста, контролируемые напряжения и сопротивления,таблицы эхо-сигналов о прохождении безопасного тока через нити пиропатронов, признаки прохождения штатных программных модулей)выводятся на экран монитора пульта управления;205Рис.
9.2 Функциональная схема контроля и управления тракта пироэлементов206БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИCИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СМЕЖНЫМИ СИСТЕМАМИ– во время проведения тестов контроля производится регистрация результатов теста в протоколе НКПА (наземной контрольно-проверочной аппаратуры);– во время проведения испытаний производится запись ТМИ.По результатам прохождения тестов на экран НКПА выводятсясообщения о нормативности (или отказе) конкретной проверки.Функциональная схема контроля и управления тракта пироэлементов (ПЭ) приведена на рис. 9.2.9.3. Управление системой электроснабженияБортовая система управления (БСУ) передает в систему электроснабжения управляющие команды и принимает от нее сигналы, характеризующие состояние СЭС. Количество команд управления исигналов диагностики определяется типом СЭС, устанавливаемой наборту КА, однако принципы организации взаимодействия одинаковыдля всех КА.Управление СЭС осуществляется по сигналам (по кодовым командам) от НКУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
