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

У

Известные методы наведения на участке сближения можно, разделить на две группы [4, 24]:

—методы, использующие уравнения орбитального движения;.

—методы, основанные на измерениях параметров относи­

85

тельного движения, без учета характеристик орбитального дви­ жения.

Для каждой из групп в свою очередь может применяться управление с обратной связью и без обратной связи. При управ­ лении с обратной связью на всем интервале сближения осуще­

При управлении без обратной связи управление осуществляется в начальный и конечный моменты.

Рассмотрим характерные примеры реализации указанных методов.

Методы, использующие орбитальные уравнения движения

Двухимпульсный метод предусматривает расчет составляю­ щих скорости в точке to, при которых КА, двигаясь с выключен­ ными двигателями, в расчетный момент времени t будет находить­ ся в точке встречи. Приращения вектора скорости находятся так же, как в задаче двухимпульсной коррекции траектории движения КА в системе координат o'xyz, начало которой совпадает с цент­ ром масс КА, с которым осуществляется встреча, и который перемещается в пространстве с орбитальной угловой скоро­ стью со. Приращения скорости вычисляются из соотношений (3.66) и (3.67). В отмеченном случае расход топлива будет минимальный по сравнению с другими методами, однако отсут­ ствие управлений между первым и вторым импульсами может привести к большому промаху КА относительно точки встречи из-за неточности отработки импульсов скорости, методических ошибок, погрешности измерений.

Отклонения могут быть уменьшены введением промежуточ­ ных включений двигательной установки или переходом к непре­ рывному управлению. Наиболее удобным в этом случае является способ «затухающего сближения» [24]. Этот способ позволяет существенно уменьшить величину импульса скорости в конце -сближения и компенсировать ошибки, накапливаемые от изме­ рений и отработки импульсов скорости. При этом временной интервал между последующими включениями должен быть не меньше промежутка времени, необходимого для накопления информации об относительном движении космических аппаратов. Общий же временной интервал встречи удлиняется. Требуемые значения составляющих приращений скорости определяются выражениями (3. 66). Однако решение задачи осуществляется каждый раз не для временного интервала

Atj=— j ■ t0 j,

•а для интервала

36

где k3— коэффициент затухания лежит в интервале

Значение k3 подбирают эмпирически, однако БЦВМ позво­ ляет упорядочить этот процесс и построить схему сближения, соответствующую минимальным энергетическим затратам. Зави­

симость затрат суммарной характеристической скорости^] AVf i

При этом возможны случаи, когда:

— экстремальное значение соответствует минимальному зна­

чению k3 (рис. 3.20, а). Здесь следует брать k3 = k3;

— экстремальное значение соответствует максимальному значению k3 (см. рис. 3.20,6). Тогда следует брать значение k3,. соответствующее значению функции k30. Приведенный метод прост при реализации на бортовой ЦВМ. Задача встречи решается аналитически и обеспечивается высокая точность при; реализации встречи.

Рассмотрим возможную реализацию схемы встречи по методу «затухающего сближения» с применением БЦВМ (рис. 3.21). На борту активного КА имеется устройство построения опорной; системы координат o'xyz, оси которой направлены соответственно по местной вертикали КА, по перпендикуляру к ней в плоскости орбиты в сторону движения КА1 и по перпендикуляру к плоскости орбиты. Радиолокатор КА1 осуществляет слежение за КА2,

скоторым осуществляется встреча по относительной дальности

иугловым координатам. При помощи датчиков определяются углы 8i, 82, 8з между равносигнальной осью радиолокатора и ося­

от направлений соответствующих осей орбитальной системы- 1 координат (рис. 3.22). Координаты КА в орбитальной системе координат могут быть записаны в виде

По найденным координатам х, у, z и времени, оставшемуся до встречи, БЦВМ выбирает схему встречи (коэффициент зату­ хания, моменты времени включения маршевого двигателя, зна­ чения приращений скорости AVj для выбранных моментов и ори­ ентации приращений AVj в пространстве). Назначение блока

ъг

Р и с . 3. 20. К выбору коэффициента затухания

!Рис. 3. 21. Функционапьная схема сближения космических аппаратов по методу «затухающего ■сближения» с включением в контур управления БЦВМ

88

выбора схемы встречи состоит в расчете потребных приращений скорости и их ориентации. Логический блок сравнивает рассчи­ танные значения AVj с пороговым значением, при котором подается команда на включение двигательной установки (при ДУ,->АУПор— включено). Кроме того, в этом же блоке сравни­ ваются рассчитанные значения AVj с фактическими прираще­

ниями интеграла вектора кажущегося ускорения J udt, на осно­ вании чего выдаются команды на выключение двигательной уста­

новки (при J udt= AVj).

Определение управляющих импульсов AVj предполагает рас­ чет соотношений (3.65), (3.66). Изменение величин, входящих в эти соотношения, лежит в сравнительно небольшом диапазоне. Математическое обеспечение должно предусматривать возмож­ ность расчета тригонометрических функций. Временные ограни­ чения на выбор схемы встречи и ее реализацию достаточно жесткие, так как при отработке ДУ3-го импульса вновь уточ­ няются параметры движения и на их основании рассчитывается последующий импульс скорости.

модификации метода параллельного сближения [9, 20, 10]. Метод параллельного сближения основан на измерении угловой скоро­ сти линии визирования и поддержании ее значения, близким к нулю. Управление скоростью сближения осуществляется реа­ лизацией одного или нескольких импульсов скорости. Управление в этом случае реализуется по двум каналам: по каналу нормаль­ ной скорости и по каналу продольной скорости.

В первом случае команды на включение двигательной уста­ новки вырабатываются в тот момент, когда угловая скорость линии визирования превысит заданное значение. Импульсы ско-

Рис. 3. 22. Схема плоского сближения косми­ ческих аппаратов

39