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

очередь лунная кабина состоит из посадочной и взлетной ступе­ ней. Посадочная ступень остается на поверхности Луны.

Всостав лунной кабины входят следующие основные системы

иагрегаты:

—двигательная установка;

—система жизнеобеспечения;

—система навигации, наведения и управления угловым дви­

жением;

—бортовая цифровая вычислительная машина;

—радиосистема связи;

—энергетическая установка.

Система навигации, наведения и управления угло!вым движе­ нием включает в себя:

—инерциальный измерительный блок;

—телескоп для установки гиростабилизированной платфор­ мы по азимуту (для чего используются опорные светила);

—радиолокатор для определения скорости и высоты полета

лунной кабины у поверхности Луны;

— радиолокатор, обеспечивающий встречу лунной кабины

икомандного модуля на селеноцентрической орбите;

—двигатели стабилизации.

Пилотируемые космические корабли

для будущих межпланетных полетов

Рассматривая возможные варианты пилотируемых межпла­ нетных полетов, можно выделить три основные схемы:

1. Облет планеты назначения без посадки КК на ее поверх­ ность с возможной посылкой автоматического зонда на поверх­ ность планеты и последующим его возвращением на пилотируе­

мый кк .

2. Орбитальный полет КК вокруг планеты назначения с вы­ сылкой автоматического зонда на поверхность планеты и его возвращением на пилотируемый КК.

3. Орбитальный полет вокруг планеты назначения и последу­ ющая посадка пилотируемого отсека КК на поверхность пла­ неты.

Сложность операций при реализации каждого последующего варианта существенно возрастает, что влечет соответствующее усложнение системы управления и оборудования. Наиболее цен­ ную информацию можно получить при орбитальном полете вокруг планеты или при посадке на нее.

Возможный состав основных датчиков межпланетных КК:

—датчики углового положения в пространстве (астронави­ гационный блок, локатор, гиростабилизированная платформа);

—датчик скорости;

—датчик местоположения;

—датчики определения расстояний;

18

—инерциальные и доплеровские приборы;

—лазеры;

—датчики системы жизнеобеспечения;

—датчики научно-исследовательской аппаратуры.

1.3.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ НА БОРТУ КАК ОСНОВНОГО СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

Рассмотренные в предыдущем разделе задачи требуют для своего решения определенных вычислительных средств, разме­ щаемых на борту КА. Первоначально эти средства были органи­ зованы таким образом, что в различных системах аппарата име­ лись свои автономные вычислительные устройства аналоговые или цифровые. Даже качественный анализ позволяет сделать вывод о том, что основным недостатком подобной организации вычислительных средств является ее низкая эффективность. Отдельные задачи, подлежащие решению на борту, должны быть реализованы через большие промежутки времени, например, коррекция траектории, предварительная обработка телеметриче­ ской информации и т. д., что снижает коэффициент использова­ ния аппаратуры и уменьшает ее полезную массу.

Принципиально новой организацией вычислительных средств на борту, устраняющей указанный недостаток и обеспечивающей высокую производительность, точность и надежность вычислений, является использование в качестве основного звена обработки информации и управления бортовой цифровой вычислительной машины.

Цифровая вычислительная машина (ЦВМ) является наибо­ лее совершенным средством автоматизации процесса вычисле­ ний. ЦВМ представляет собой (рис. 1.1) сложный комплексустройств, состоящий из следующих основных частей: процессо­ ра, запоминающего устройства, устройств ввода — вывода, устройства управления. Процессор предназначен для выполнения арифметических или логических операций. Запоминающие

различных задач. Устройства ввода — вывода предназначены для ввода исходных данных, программ и выдачи результатов решения.

Устройство управления предназначено для координации рабо­ ты всех устройств ЦВМ при решении различных задач. Основной чертой ЦВМ является автоматическое управление, которое дости­ гается использованием устройства управления и программы вычислений, т. е. принципа программного управления. Одним из наиболее существенных преимуществ ЦВМ является то, что

19

Рис. 1. 1. Блок-схема цифровой вычислительной машины

переход к решению другой задачи требует лишь замены про­ граммы и исходных данных, необходимых для ее решения. Эта замена сводится к перемещению определенных массивов данных из внешней памяти в оперативную. В более сложных ЦВМ, когда в оперативной памяти хранится несколько программ, для пере­ хода на решение другой задачи достаточно передать управление новой программе.

Целесообразно выделить две области применения цифровых систем, используемых для решения задач на борту КА:

—обработка получаемых данных;

—управление КА.

Первая область применения характеризуется большим пото­ ком поступающих данных и относительно несложной обработкой. Во втором случае ЦВМ используется в контуре автоматического управления (рис. 1.2).

При помощи ЦВМ могут быть решены следующие основные задачи:

—управление пространственным положением КА;

—управление функционированием аппарата;

—контроль за состоянием экипажа;

—контроль за состоянием и работой систем КА;

—перестройка программы на борту при выходе отдельных элементов из строя;

—предварительная обработка экспериментальных данных (сокращает объем передаваемой в наземные центры инфор­ мации).

Эти задачи Можно разделить на две группы. Решение одной группы задач обеспечивает управление аппаратом, другой— позволяет оптимизировать процесс сбора и обработки различных экспериментальных данных, получаемых в процессе полета.

При создании БЦВМ необходимо учитывать следующие фак­ торы.

1. Возможность ввода в бортовую ЭВМ сигналов различных типов, как аналоговых так и цифровых.

20

Существенное влияние на задачи, решаемые при помощи БЦВМ, и требования, предъявляемые к машине, оказывают прин­ ципы построения системы управления КА.

Вавтономных системах (рис. 1.3) основные задачи управле­ ния: навигация, управление движением, функционированием, оперативный контроль за состоянием аппарата и другие решаются на борту. На Землю периодически передаются резуль­ таты эксперимента и телеметрическая информация, характери­ зующая состояние аппарата. С Земли на борт могут переда­ ваться данные, уточняющие цели исследования или программу полета.

Вполуавтономных системах (рис. 1.4) наблюдается более тесная связь корабля с наземным центром обработки. В этом случае на Земле решаются основные наиболее трудоемкие зада­ чи такие, как определение местоположения аппарата, выработка исходных данных, необходимых для управления пространствен­

ным положением аппарата, решение задач по анализу состояния аппарата в интересах управления и т. д. На бортовые средства в этом случае возлагаются такие частные задачи, как своевре­ менная выдача (на основании исходных данных, полученных с Земли) и распределение по системам команд управления, сжа­ тие телеметрической информации, передаваемой с борта в назем­ ный центр обработки, и т. д.

■к ДУ

12

Перспективы развития бортовых средств управления и обра­ ботки информации определяются следующими четырьмя глав­ ными тенденциями, характеризующими развитие космических аппаратов и расширение области их применения:

— увеличением объема оборудования различного назначения,, устанавливаемого на КА, и объемов экспериментов, проводя­ щихся в процессе полетов;

— увеличением продолжительности активного существова­ ния КА;

23