Файл: Шаталов, В. А. Применение ЭВМ в системе управления космическим аппаратом.pdf

дания в момент U в район точки Xi=yi— Zi— 0 с заданной точ­ ностью. Кроме того, одним из условий, определяющих возмож­ ность исполнения импульса, является его сравнение с минималь­ ным импульсом двигательной установки, соответствующим нарастанию и спаду тяги (рис. 3. 16). Время, соответствующее нарастанию и спаду тяги, может находиться в интервале от нескольких миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от размеров и конструкции двигательной установки [25].

Ускорение на интервале времени [/0, £у] для КА постоянной массы можно записать как

а на интервале спада [^у, ^к]

__t_

(3.69)

«с = и0е

Приращения скорости КА для этих же интервалов равны

Ч

где Гн и Тс— соответственно постоянные времени нарастания и спада тяги.

Проинтегрировав уравнения (3.70), получим окончательно

ветствует оценке времени установления номинального режима двигательной установки с точностью до 5% (справедливо только для принятой аппроксимации переходных процессов).

Для достижения высокой точности наведения применяют несколько коррекций. В этом случае необходимо строить схему наведения такой, чтобы минимизировался конечный промах при ограничениях на расход топлива. Во многих вариантах простую схему наведения построить не удается. Имеются факторы, застав­

80

ляющие выполнять коррекцию как можно раньше (требование сокращения расхода топлива), или факторы, заставляющие выполнять маневр как можно позже (необходимость обработки большего количества данных для получения лучшей оценки орбиты).

В целом задача выбора величины корректирующих импуль­ сов и моментов их исполнения сложна, поскольку при выполне­ нии одной коррекции необходимо принимать в расчет всю буду­ щую схему наведения и наблюдения. Для облегчения условий работы бортовой ЦВМ предварительно в наземных условиях статистическим моделированием определяют приближенно схему коррекции, которую затем при помощи БЦВМ уточняют в про­ цессе полета на основании реальных данных о параметрах дви­ жения и располагаемого запаса характеристической скорости КА. Однако при аварийных ситуациях, вызывающих изменение общей схемы полета, может возникнуть и задача выбора схемы коррек­ ций только на бортовой ЦВМ. Поэтому необходимо на борту иметь программу выбора схемы коррекции.

Рассмотрим кратко задачу многоимпульсной коррекции в предположении, что измерения, накапливаемые на всем протя­ жении полета, и точность определения параметров движения КА известны и не зависят от схемы наведения. Статистические харак­ теристики ошибок исполнения коррекций также считаются изве­ стными. За показатель качества 1Ц, подлежащий минимизации в любой момент времени tj, можно принять ожидаемое значение суммы неопределенности Ne оценки траектории наведения непо­

где Dk — дисперсия конечной ошибки в определении траектории после коррекции в моменты времени tj и 4;

Аги — оценка промаха непосредственно после выполнения коррекции в момент времени 4.

Неравенство АгиФО имеет место, когда в момент времени 4 запас АН является недостаточным для выполнения полной кор­ рекции ошибок наведения. Устанавливается последовательность моментов принятия решений tj, когда должна проверяться воз­ можность выполнения коррекции.

Считается, что состояние системы в любой момент времени определяется:

—оценкой нескорректированной ошибки попадания в задан­ ную точку;

—дисперсией ошибки в этой оценке;

81

— количеством топлива (выраженным через запас характе­ ристической скорости ДУ), которое предназначено для корректи­ рования траектории на оставшемся участке полета.

Программу наведения можно построить, пользуясь методами динамического программирования по следующей схеме.

1. Вычисляют показатель качества, соответствующий полным коррекциям только в моменты времени tj и 4, т. е.

Рис. 3. 17. Блок-схема алгоритма выбора схемы коррекции

82

с>к Л'

2. Вычисляют показатель качества, соответствующий одной

времени 4 осуществляется переход к следующему моменту при­ нятия решения 4+ 1 без коррекции.

Если же это неравенство не выполняется, то переходят

кпункту 4.

4.Вычисляют показатель качества, соответствующий полным коррекциям только в момент времени 4-и и 4, т. е.

83

5. Составляют функцию переключения

ряется, но уже с новой оценкой в точке 4, полученной на основе действий, совершенных в момент tj, и данных измерений, прове­

денных в интервале времени [4 , 4+1].

На рис. 3. 17 приведена блок-схема алгоритма многоимпульс­ ной коррекции, а на рис. 3.18 — функциональная схема коррек­ ции траектории КА.

Определение корректирующих импульсов при одно- и двухимпульсной схемах требует расчета частных производных и три­ гонометрических функций. Для хранения промежуточных резуль­ татов и массивов определителей соотношений (3. 61) необходимы значительные объемы ЗУ. Диапазон изменения рассчитываемых величин достаточно широк. Текущие параметры КА обычно характеризуются большими величинами, а аргументы тригоно­ метрических функций и рассчитываемые приращения скоро­ сти —■величинами на несколько порядков меньшими.

Выбор схемы многоимпульсной коррекции предъявляет

кБЦВМ повышенные требования как по быстродействию, так

ипо объему ЗУ. В указанном варианте выбор схемы коррекции представляет собой задачу динамического программирования. Реализация такой задачи требует многократных повторений решения задачи с учетом поступления новой информации и хра­ нения большого количества промежуточных данных для даль­ нейшего их анализа в выборе схемы коррекции.

3.4. СБЛИЖЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Управление сближением необходимо как при полетах в около­ земном космосе, так и при межпланетных полетах. Необходи­ мость сближения космических аппаратов может быть вызвана:

—проведением спасательных работ в космосе;

—созданием исследовательских орбитальных станций и под­ держанием их функционирования;

—ремонтом и заменой спутников;

—обеспечением межпланетных полетов.

По мере освоения космического пространства появляются все новые задачи, решение которых требует сближения космических аппаратов.

В настоящее время имеется значительное число работ, в кото­ рых изложены методы управления на участке сближения косми­ ческих аппаратов. Однако осветим характерные методы сближе­ ния, которые могут быть реализованы в бортовой ЦВМ.

84