Лазарев Ю.Н. Управление траекториями аэрокосмических аппаратов (2007) (1246773)
Текст из файла
Ю.Н. ЛазаревУПРАВЛЕНИЕТРАЕКТОРИЯМИАЭРОКОСМИЧЕСКИХАППАРАТОВСАМАРАСАМАРСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТРРОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК2007ББК 39.61УДК 629.7.015.07Ю.Н. Лазарев. Управление траекториями аэрокосмических аппаратов. –Самара: Самар. науч. центр РАН, 2007. – 274 с.ISBN 978-5-93424-286-3В книге обобщены результаты исследования управления траекториямиаэрокосмических аппаратов. Сформулирована задача управления траекториями,рассмотрено состояние проблемы, обосновано применение метода последовательнойлинеаризациипри формировании управления траекториями аэрокосмическихаппаратов.
Приведены теоретические основы и алгоритмы формированиямногоканального управления траекториями с учётом ограничений на параметрытраектории и управляющие зависимости. Изложены результаты решения задачформирования управления траекториями аэрокосмических аппаратов при спуске ватмосфере, движении по суборбитальным траекториям и повороте плоскости орбитыв атмосфере.Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов истудентов, занимающихся исследованием механики полёта и управления движениемлетательных аппаратов, и может быть полезна специалистам в области управлениясложными техническими системами.Рецензент: д-р физ.-мат.наук, проф. Ю.Ф. ГолубевПечатается по решению редакционно-издательского советаСамарского научного центра Российской академии наукISBN 978-5-93424-286-3© Ю.Н.
Лазарев, 2007Оглавление_____________________________________________________________________________________________________________ОГЛАВЛЕНИЕПредисловие ………………………………….……………………….5Введение ……………………………………………………..….…..…7Глава 1. Общие вопросы управления траекториями ……...……151.1. Задача управления траекториямиаэрокосмических аппаратов …..…………………………....151.2. Состояние проблемы управления траекториямиаэрокосмических аппаратов ...……………….…………….251.3. Базовый метод формирования управления ……….....……381.4. Модель движения аэрокосмического аппарата ……….….44Глава 2. Теоретические основы формирования управления ….482.1.
Метод последовательной линеаризациии способ дифференцирования функционалов …...…..……482.2. Конечномерная аппроксимация ……….…….......................522.3. Решение задачи линейного программирования …….….…652.4. Учёт ограничений на управление …………………….……712.5. Учёт ограничений на параметры траектории …………......752.6. Решение многокритериальной задачи …………….….……812.7.
Классификация численных методов …………...………..…95Глава 3. Формирование управления траекториями ...……….…983.1. Требования к алгоритмическому обеспечению ………......983.2. Формирование номинального управления …….……...….1003.3. Формирование командного управления ………………….110Глава 4. Траектории спуска в атмосфере ………………..……...1184.1.
Траектории спускаемого аппарата с несущим корпусом..1184.2. Траектории орбитального корабля ……………………….1374.3. Формирование траекторий на основе решениямногокритериальной задачи ………………..……….……1484.4. Трёхканальное управление траекториями ………..……...1644.5. Стохастическое моделирование управлениятраекториями …………………………..……………...…...1693Лазарев Ю.Н. «Управление траекториями аэрокосмических аппаратов»_____________________________________________________________________________________________________________Глава 5.
Суборбитальные траектории …………………….....….1785.1. Суборбитальные траектории орбитального корабля ……1795.2. Суборбитальные траектории орбитального самолёта …..2175.3. Траектории суборбитального самолёта ……………..…...230Глава 6. Траектории поворота плоскости орбитыв атмосфере ……………………………………………..2396.1.
Траектории манёвра ………………..…..………………….2396.2. Номинальное двухканальное управление ….…………....2446.3. Номинальное трёхканальное управление ……......………250Основные обозначения ……….………………………………..…259Список литературы …………………………..……………...……2614Предисловие_____________________________________________________________________________________________________________ПРЕДИСЛОВИЕВ книге рассмотрена проблема управления траекториями аэрокосмических аппаратов.
Изложение начинается с технической формулировки проблемы, её формализации и выбора математическогометода решения. В начале приведены основные результаты исследований из работ других авторов, опубликованных в последние десятилетия и имеющих отношение к рассматриваемой проблеме.Основная часть книги посвящена применению метода последовательной линеаризации при решении задач управления траекториями аэрокосмических аппаратов. Приведены теоретические основы иметодики применения последовательной линеаризации при решении задач многоканального управления с учётом ограничений нарежимы движения и управляющие зависимости. Значительнаячасть книги содержит формулировки и результаты численного решения задач управления траекториями аэрокосмических аппаратов.Получены закономерности формирования многоканального управления траекториями спуска в атмосфере, траекториями поворотаплоскости орбиты в атмосфере и суборбитальными траекториями,построены области достижимости и возможного попадания, расширены представления о манёвренных возможностях аэрокосмических аппаратов.В книге рассмотрены в основном траектории движения аэрокосмических аппаратов в атмосфере Земли в диапазоне высот между 20 и 100 километрами, в задачах поворота плоскости орбиты ватмосфере отдельные участки траектории находятся на большейвысоте.
Исследованы как траектории квазистационарного планирования, так и траектории с рикошетами – отражениями от плотныхслоёв атмосферы. Сведения и разработки, приведённые в книге, могут быть использованы при расчётах траекторий различных типовлетательных аппаратов, в том числе самолётов, а методики решенияобщих вопросов управления – при решении разнообразных задачуправления сложными динамическими системами.Вне книги осталось описание компьютерного программногообеспечения и вычислительных приёмов, с помощью которых проведено математическое моделирование и получены все приведённые результаты. Рассмотрение вычислительной технологии могло5Лазарев Ю.Н.
«Управление траекториями аэрокосмических аппаратов»_____________________________________________________________________________________________________________изменить направленность книги и увести в сторону от рассматриваемой проблемы. Однако именно получение достоверных численных результатов решения задач динамики и управления траекториями аэрокосмических аппаратов представляет значительнуютрудность.
В некоторой степени многие из приведённых в книгесведений имеют отношение к решению задач с помощью вычислительной техники. Эта сторона исследования будет интересна читателю, заинтересованному в получении конкретных конечных результатов.Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, занимающихся исследованием механики полёта и управления движением летательных аппаратов, и можетбыть полезна специалистам в области управления сложными техническими системами.В книге нашли отражение результаты, полученные автором самостоятельно и совместно с В.Л.
Балакиным, Т.А. Баяндиной, М.И.Гераськиным, Е.А. Филипповым. При подготовке рукописи учтенызамечания рецензента Ю.Ф. Голубева. Всем им автор выражаетблагодарность. Результаты исследований, составившие основу книги, получены на кафедре динамики полета и систем управленияСамарского государственного аэрокосмического университета. Законченную форму монография обрела в Самарском научном центреРоссийской академии наук при выполнении федеральной целевойпрограммы «Интеграция науки и высшего образования России».Книга издана на средства губернского гранта в области науки итехники правительства Самарской области.Автор глубоко признателен академику РАН В.П. Шорину ипрофессору В.Л. Балакину за многолетнюю поддержку, благодарякоторой эта книга написана и издана.6Введение_____________________________________________________________________________________________________________ВВЕДЕНИЕТехнически развитые страны проводят исследования космического пространства с целью его всестороннего использования прирешении экономических и оборонных задач.
В современных условиях возрастает важность разработки транспортных космическихсистем полностью или частично многократного применения, обеспечивающих выполнение целевой задачи полёта с наименьшимизатратами.Рассматриваются три основные технические концепции построения полностью или частично многоразовых транспортныхкосмических систем: ракетно-космические системы для выведенияорбитальных космических кораблей; авиационно-космические системы, использующие дозвуковые самолеты-носители; воздушнокосмические системы, реализующие гиперзвуковые скорости движения в атмосфере.Последней ступенью или полезной нагрузкой многоразовыхсистем является аэрокосмический аппарат. Его форма обеспечиваетсоздание аэродинамической подъёмной силы при движении в атмосфере. Благодаря этому при автономном движении в атмосфере аэрокосмические аппараты обладают большими манёвренными возможностями и могут реализовать траектории спуска с орбиты спутника Земли, суборбитальные траектории и траектории поворотаплоскости орбиты в атмосфере.
Особенностями управления траекториями аэрокосмических аппаратов являются многоканальностьуправления; наличие многочисленных и разнообразных ограничений на управление, режимы движения, фазовые координаты и параметры аппарата; необходимость учёта характера типичных траекторий движения в атмосфере с отражениями от её плотных слоёв.Проблема управления траекториями аэрокосмических аппаратов находится в стадии решения.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
