Программный комплекс для проектирования алгоритмов управления движением сервисного модуля на геостационарной орбите

Авиационная и ракетно-космическая техника

Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов

2020. Т. 27. № 4. С. 192-205.

DOI: 10.34759/vst-2020-4-192-205

Авторы

Фёдоров А. В.*, Хоанг В. Т.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: alexanderf@mail.ru
**e-mail: natuvtan@gmail.com

Аннотация

Приведено описание программного комплекса проектирования и анализа алгоритмов управления движением центра масс модуля системы обслуживания геостационарных спутников связи. Комплекс позволяет моделировать алгоритмы, разрабатываемые в рамках детерминированного и стохастического подходов. В статье представлены рабочие алгоритмы и результаты моделирования движения сервисного модуля на этапах его приведения в рабочую позицию целевого модуля и удержания его в границах рабочей позиции целевого модуля.

Ключевые слова:

обслуживание на орбите, автоматический космический аппарат, моделирование, алгоритм управления, сервисный модуль, программный комплекс

Библиографический список

  1. NASA. On-Orbit Satellite Servicing Study Project Report. 2010. URL: https://nexis.gsfc.nasa.gov/images/NASA_Satellite%20Servicing_Project_Report_0511.pdf

  2. Airbus. O.Cubed Services. URL: https://www.airbus.com/space/Services/on-orbit-services.html

  3. S7 Space. Орбитальный космодром. URL: http://s7space.ru/about/doc17/sopov_vizionerstvo.pdf

  4. Иванов В.М. Основные положения концепции орбитального обслуживания перспективных автоматических космических аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2008. Т. 15. № 3. С. 5-7.

  5. Баранов А.А., Козлов П.Г., Малышев В.В. и др. Космическая обслуживающая система и способ ее построения. Патент RU 2535760 C1. Бюл. № 35, 20.12.2014.

  6. Баранов А.А., Разумный В.Ю. Планирование обслуживания разнородных спутниковых систем // Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2016. № 4. с. 16-26.

  7. Разумный В.Ю., Разумный Ю.Н. Проектирование орбитального построения космической системы для обслуживания космических аппаратов системы Globalstar // Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2019. Т. 20. № 2. С. 111-122.

  8. Баранов А.А., Будяский А.А., Разумный Ю.Н. Управление движением космического аппарата при подлете к крупногабаритному объекту космического мусора // Космические исследования. 2017. Т. 55. № 4. С. 285–289.

  9. Баранов А.А., Гришко Д.А. Рыльцова Е.А., Гагарин О.Д., Рзаев А.Ф. Перелёты между объектами космического мусора в окрестности геостационарной орбиты // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2018. № 190. с. 1-27.

  10. Баранов А.А., Гришко Д.А. Способ определения последовательности перелётов между объектами космического мусора при значительном отличии в долготе восходящего узла их орбит. Патент RU 2688120 C1. Бюл. № 14, 17.05.2019.

  11. Асланов В.С., Юдинцев В.В. Стыковка с объектом космического мусора при помощи разворачиваемой упругой балки-ленты // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 2. С. 16-24.

  12. Асланов В.С., Юдинцев В.В. Выбор параметров системы увода космического мусора с упругими элементами посредством тросовой буксировки // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 1. С. 7-17.

  13. Юдинцев В.В. Динамика захвата сетью вращающегося объекта космического мусора // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 4. С. 37-48.

  14. Flores-Abad A., Ma O., Pham K., Ulrich S. A review of space robotics technologies for on-orbit servicing // Progress in Aerospace Sciences. 2014. Vol. 68, pp. 1-26. DOI: 10.1016/j.paerosci.2014.03.002

  15. Rupp T., Boge T., Kiehling R., Sellmaier F. Flight dynamics challenges of the German on-orbit servicing mission DEOS // 21st International Symposium on Space Flight Dynamics. Toulouse. 2009.

  16. Малышев В.В. Методы оптимизации в задачах системного анализа и управления: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. – 440 с.

  17. Гродзовский Г.Л., Иванов Ю.Н., Токарев В.В. Механика космического полета. Проблемы оптимизации. – М.: Физматлит, 1975. – 704 с.

  18. Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Бобронников В.Т., Нестеренко О.П., Федоров А.В. Спутниковые системы мониторинга. Анализ, синтез, управление / Под ред. В.В. Малышева. – М.: Изд-во МАИ, 2000. – 585 с.

  19. Чернявский Г.М., Бартенев В.А., Малышев В.А. Управление орбитой стационарного спутника. – М.: Машиностроение, 1984 – 144 с.

  20. Лебедев А.А. Введение в анализ и синтез систем: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2001. – 352 с.

  21. Сухой Ю.Г. Коррекции орбит геостационарных спутников: В 3-х частях. Ч. 1. Особенности управления орбитальным движением и возмущения орбит геостационарных спутников: Пособие для специалистов. – М: Изд-во «Спутник+», 2011. – 119 с.

  22. Козорез Д.А., Красильщиков М.Н., Кружков Д.М., Сыпало К.И. Автономная навигация при довыведении космического аппарата на геостационарную орбиту. 1. Концепция автономной интегрированной навигационной системы // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 5. С. 137-146. DOI: 10.7868/S0002338815050078

  23. Войсковский А.П., Козорез Д.А., Красильщиков М.Н., Кружков Д.М., Сыпало К.И. Автономная навигация при довыведении космического аппарата на геостационарную орбиту. 2. Моделирование процессов функционирования интегрированной автономной системы навигации и управления космического аппарата // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2016. № 5. С. 107-117. DOI: 10.7868/S0002338816050139

  24. Красильщиков М.Н., Малышев В.В., Федоров А.В. Автономная реализация динамических операций на геостационарной орбите. I. Формализация задачи управления // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 6. С. 82-96. DOI: 10.7868/S0002338815060116

  25. Войсковский А.П., Красильщиков М.Н., Малышев В.В., Федоров А.В. Автономная реализация динамических операций на ГСО. II. Синтез алгоритмов управления // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2016. № 6. С.107–128. DOI: 10.7868/S0002338816060111

  26. Самарский А.А. Введение в численные методы. – М.: Наука, 1980. – 271 с.

  27. Никольский А.А. О возможности использования нелинейных зависимостей подъемной силы от угла атаки в теории несущей линии // Труды МАИ. 2014. № 78. URL: http://www.trudymai.ru/published.php?ID=53501

  28. Хоанг В.Т., Федоров А.В. Усовершенствованный метод последовательных приближений в задаче синтеза субоптимального управления движением центра масс стационарного спутника Земли // Авиация и космонавтика – 2018: Сборник тезисов 17-й Международной конференции (19-23 ноября 2018). М.: Люксор, 2018. С. 232-234.

  29. Хоанг В.Т., Федоров А.В. Алгоритм синтеза управления движением центра масс сервисного модуля при обслуживании КА на ГСО // Авиация и космонавтика – 2019: Сборник тезисов 18-й Международной конференции (18-22 ноября 2019). М.: Логотип, 2019. С. 112-113.

  30. Хоанг В.Т., Федоров А.В. Алгоритм генерации начального приближения в задаче поиска управления движением центра масс КА комбинированным методом оптимизации // Системный анализ, управление и навигация: Сборник тезисов XXIV Международной конференции (30 июня-07 июля 2019; Евпатория). М.: Изд-во МАИ-Принт. С. 184-186.

  31. Hoang V.T., Fedorov A.V. The synthesis algorithm of motion control of the center of mass of the service module during spacecraft servicing on the geostationary orbit // Journal of Mechanical Engineering Research & Developments (JMERD). 2020. Vol. 43. No. 3, pp. 164-173.

  32. Радионавигационный план Российской Федерации. – М., 2019. – 122 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024