CC BY
24Решетневскуе чтения. 2017
УДК 342.511.6
ФОРМИРОВАНИЕ МОДЕЛИ ВЫБОРА МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ
К. И. Шаповалова*, Н. А. Кузьмина
Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 E-mail: [email protected]
Рассмотрено формирование модели выбора метода управления космическим аппаратом. По результатам построенной модели экспертной системы была составлена методика по выбору метода управления космического аппарата на этапе проектирования, состоящая из семи этапов и учитывающая каждый этап жизненного цикла космического аппарата. Использование данной методики по выбору метода управления космического аппарата позволит на более раннем этапе проектирования из существующего разнообразия методов управления определить именно тот, который будет учитывать все возможные трудности при процессе управления космического аппарата.
Ключевые слова: космический аппарат, метод управления космическим аппаратом, модель выбора, модель экспертной системы.
FORMING A MODEL TO CHOOSE THE CONTROL METHOD OF SPACECRAFT
K. I. Shapovalova*, N. A. Kuzmina
Siberian Federal University 79, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation
*E-mail: [email protected]
The article discusses the selection model method to control the spacecraft. According to the results of the constructed model of the expert system the methodology is developed to choose a method to control spacecraft at the design stage, consisting of seven stages and tailored to each stage of the life cycle of a spacecraft. The use of this methodology to choose a method to control the spacecraft will allow an earlier stage of the design of the existing diversity management practices to determine the one that will take into account all possible difficulties in the process control of the spacecraft.
Keywords: spacecraft, method of controlling spacecraft, model choice, model of the expert system.
Современный космический аппарат (КА) - это дорогостоящая, сложная и многофункциональная система, удаленная от Земли на значительное расстояние и работающая в сложной внешней среде. Без должного контроля и разумного вмешательства в работу его систем со стороны наземной инфраструктуры управления КА может прекратить своё существование.
Операции контроля и выдачи в бортовые системы любых управляющих воздействий являются основными операциями управления, как процесса, направленного на обеспечение работоспособности КА [1].
Управление КА в полёте - процесс поддержания их в работоспособном состоянии с момента запуска на орбиту и на протяжении всего срока активного существования. Процесс управления КА происходит благодаря реализации полётных операций, которые включают в себя подготовку наземной инфраструктуры системы управления, получение информации с бортовой аппаратуры (БА) КА, оценку состояния БА и полёта КА и принятие решения по управлению [2].
По мере разработки и эксплуатации новых, более совершенных образцов космических аппаратов
совершенствуются и технологии их управления [3]. Вместо первых спутников простейшей конструкции появились современные космические аппараты, представляющие собой сложные электронно-механические устройства. Помимо этого, был значительно увеличен срок активного существования КА (для первых КА -не более года, для КА, разрабатываемых в настоящее время - 15-20 лет), что дополнительно усложняет процесс управления [4].
Одной из проблем при проектировании космических систем является необходимость выбора наиболее подходящего метода управления, который, являясь наиболее технически и экономически целесообразным, позволит решать все поставленные задачи [5].
Метод управления зависит от наличия систем на борту КА, которые отвечают за необходимость автономного определения и прогнозирования местоположения КА и необходимость автономных вычислений [6]. Также для выбора метода управления КА необходимо определить параметры КА, связанные с НКУ: оперативность реагирования НКУ на изменения состояний параметров БА КА, возможность
Системы управления, космическая навигация и связь
ретрансляции и частоту сеансов радиосвязи КА с НКУ. Таким образом, методика по выбору метода управления КА состоит из восьми этапов:
Этап 1. Определить значения всех исходных параметров по техническому заданию на КА.
Этап 2. Перевезти качественные значения исходных параметров в количественные. Это делается для удобства при расчёте метода управления КА в уже существующей программе, разработанной специально для экспертных систем, так как она работает только с количественными параметрами.
Этап 3. Используя значения исходных параметров и продукционные правила, определить необходимость автономного определения и прогнозирования местоположения КА, которая в дальнейшем будет определять возможности КА вне зоны радиовидимости.
Этап 4. По значениям исходных параметров и продукционным правилам определить необходимость автономного функционирования КА для выявления возможности БЦВМ КА принимать решения вне зоны радиовидимости, используя ранее заложенную с Земли логику.
Этап 5. Используя значения исходных параметров и продукционные правила, определить оперативность реагирования НКУ на изменившиеся состояния параметров БА КА.
Этап 6. По значениям исходных параметров с помощью продукционных правил определить возможность ретрансляции информации КА от НКУ через другой КА.
Этап 7. Исходя из значений исходных параметров и продукционных правил, определить частоту сеансов радиосвязи НКУ с КА за определённый промежуток времени.
Этап 8. По значениям промежуточных гипотез с помощью продукционных правил выбрать метод управления КА.
Для каждого КА данную методику необходимо повторить пять раз, так как одним из исходных параметров является этап жизненного цикла, т. е. для каждого этапа необходимо выбирать свой метод управления КА.
Использование данной методики по выбору метода управления КА позволит на более раннем этапе проектирования из существующего разнообразия методов управления определить именно тот, который будет учитывать все возможные трудности при процессе управления КА. Так как все нюансы каждого метода управления известны, то в последствии возможно значительное сокращение времени на этапе испытаний КА.
Библиографические ссылки
1. Зюзина В. И., Космынина Н. А. Методы управления автоматическими космическими аппаратами // Молодежь и современные информационные технологии. 2016. Т. 1. С. 253-254.
2. Кирилин А. Н. Научно-технические исследования и практические разработки ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс» : науч. изд. Самара : Космическое аппара-тостроение, 2011. 280 с.
3. Лапушкин В. Н. Основы управления космическими аппаратами в полёте : учеб. пособие. Красноярск : АО «ИСС» им. акад. М. Ф. Решетнева», 2012. 382 с.
4. Зюзина В. И. Поле знаний для выбора метода управления космическим аппаратом // Молодёжь и наука: проспект Свободный. 2016. С. 24-27.
5. Использование сеансно-временного метода при обращении к спутнику в задаче мониторинга животных в заповедниках [Электронный ресурс] : курсовая работа по экологии // Библиофонд : Электронная библиотека. Режим доступа: http://knowledge.allbest.ru/ ecology.
6. Управление полётом космического аппарата [Электронный ресурс] // Космос-журнал : электронный журнал. Режим доступа: http://www.cosmos-journal.ru/articles/936.
References
1. Zyuzin V. I., Kosmynina N. A. Methods of control of automatic space vehicles // Youth and modern information technologies. 2016. Vol. 1. Pp. 253-254.
2. Kirilin A. N. Scientific and technical research and practical development of the HNP RCC "TsSKB-Progress" : scient. ed. Samara : the Space vehicle building, 2011. 280 p.
3. Lapushkin V. N. Fundamentals of spacecraft control in flight: training. manual. Krasnoyarsk : ^С "ISS" named after acad. M. F. Reshetnev, 2012. 382 p.
4. Zyuzin V. I. Field of knowledge to select the control method for the spacecraft // Youth and science: Avenue Free. 2016. P. 24-27.
5. The use of session cookies-temporary method, when referring to the satellite in the task of monitoring animals in national parks [Electronic resource] : course work in ecology // The electronic library "Bibliofond". Mode of access: http://knowledge.allbest.ru/ecology.
6. Flight control of the spacecraft [Electronic resource] // Electronic journal "Cosmos magazine". Mode of access: http://www.cosmos-journal.ru/articles/936.
© Шаповалова К. И., Кузьмина Н. А., 2017
