Задачи, решаемые системой управления полетом СА - Спуск и посадка космических аппаратов на планеты без атмосферы
Таким образом, основное назначение системы управления полетом СА - компенсация возмущений, возникающих в полете или являющихся результатом неточности выведения СА на орбиту ожидания. СА стартует обычно с орбиты ожидания, поэтому задачи управления естественно разделить на следующие группы:
- 1. управление на участке предварительного торможения; 2. управление на пассивном участке; 3. управление на участке основного торможения; 4. управление на "верньерном" участке; Более удобна классификация задач по функциональному назначению.
Основной навигационной задачей является измерение навигационных параметров и определение по ним текущих кинематических параметров движения (координат и скорости) , характеризующих возмущенную траекторию (орбиту) движения СА.
В задачу наведения входит определение потребных управляющих воздействий, которые обеспечивают приведение СА в заданную точку пространства с заданной скоростью и в требуемый момент времени, с учетом текущих кинематических параметров движения, определенных с помощью решения навигационной задачи, заданных ограничений и характеристик объекта управления.
Задачу управления можно проиллюстрировать примером алгоритмом управления мягкой посадкой СА на Луну. Радиодальномер измеряет расстояние r до лунной поверхности вдоль определенного направления, обычно совпадающего с направлением продольной оси СА. Доплеровский локатор дает информацию о текущем векторе скорости снижения V, инерциальные датчики измеряют вектор Q углового положения СА, а также вектор кажущегося ускорения V.
Результаты измерений поступают на выход управляющего устройства, в котором составляются оценки координат, характеризующих процесс спуска (в частности, высоты СА над поверхностью Луны) , и формируются на их основе управляющие сигналы U, U, U, обеспечивающие терминальное управление мягкой посадкой (O - связанная система координат СА) . При этом U, U задают ориентацию продольной оси СА (и, следовательно, тяги двигателя) и используются как уставки для работы системы стабилизации, а управляющий сигнал U задает текущее значение тяги тормозного двигателя.
В результате обработки сигналов U, U, U, тормозным двигателем и системой стабилизации полет СА корректируется таким образом, чтобы обеспечить выполнение заданных терминальных условий мягкой посадки. Конечная точность посадки считается удовлетворительной, если величина вертикальной составляющей скорости в момент контакта с поверхностью планеты не вызывает допустимой деформации конструкции СА, а горизонтальная составляющая скорости не приводит к опрокидыванию аппарата.
Задачи ориентации и стабилизации как задачи управления СА относительно центра масс формулируется следующим образом:
- 1. совмещение осей спускаемого аппарата (или одной оси) с осями (или осью) некоторой системы координат, называемой базовой системой отсчета, движение которой в пространстве известно (задача ориентации) ; 2. устранение неизбежно возникающих в полете малых угловых отклонений осей космического аппарата от соответствующих осей базовой системы отсчета (задача стабилизации) .
Заметим, что весь полет СА разбивается, по существу, на два участка: активный (при работе маршевого двигателя); пассивный (при действии на СА только сил гравитационного характера).
Решения перечисленных задач (навигации и наведения, ориентации и стабилизации) на активных и пассивных участках имеют свою специфику.
Например, процесс управления полетом на пассивных участках характеризуется, как правило, относительной медленностью и большой дискретностью приложения управляющих воздействий.
Совершенно иным является процесс управления полетом на активном участке, например, при посадке на Луну. Непрерывно, начиная с момента включения тормозного двигателя, на борту решается навигационная задача: определяются текущие координаты СА и прогнозируются кинематические параметры движения на момент выключения двигателя.
Так же непрерывно вычисляются и реализуются необходимые управляющие воздействия (момент силы) в продольной и поперечной плоскости наведения. Процесс управления на этом этапе характеризуется большой динамичностью и, как правило, непрерывностью. В некоторых случаях задача наведения может решаться дискретно, причем интервал квантования по времени определяется требованиями к динамике и точности наведения.
Для решения перечисленных задач система управления по летом СА последовательно (или параллельно) работает в режимах ориентации, стабилизации, навигации и наведения.
Приборы и устройства, обеспечивающие выполнение того или иного режима управления и составляющие часть всего аппаратурного комплекса системы управления, обычно называют системами навигации, наведения, ориентации и стабилизации.
Наиболее часто на практике системы, управляющие движе нием центра масс космического корабля, называют системами навигации и наведения, а системы, управляющие движением космического корабля относительно центра масс, - системами ориентации и стабилизации.
Похожие статьи
-
Спуск и посадка космических аппаратов на планеты без атмосферы
Изучение Солнечной системы с помощью космических аппаратов вносит большой вклад в развитие естественных наук. Большое внимание к Солнцу определяется...
-
Типичные схемы спуска - Спуск и посадка космических аппаратов на планеты без атмосферы
Посадка космических аппаратов на поверхность безатмосферной планеты (например, Луны) обычно производится по схеме полета, предусматривающей...
-
Решение актуальных задач управления с течением времени нуждается в поиске и разработке все более новых теоретических и подтвержденных на практике методов...
-
Уравнения движения относительно центра масс МКА При рассмотрении движения относительно ЦМ КА используют уравнения Эйлера: JXWX + (JZ-JY)wYWZ = MXy + MXв...
-
Здесь рассматривается межорбитальная транспортная система по своему построению аналогичная той, что исследована в работах [1, 2], однако дополнительно...
-
Исходные данные Номинальная орбита, необходимая для выполнения задач МКА, имеет следующие параметры: - круговая, e = 0. - солнечно-синхронная, скорость...
-
Математическая модель Для описания движения КА по ограниченной орбите введем вращающуюся систему координат, связанную с точкой L2. Центр системы...
-
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Математическая модель Для описания движения КА по ограниченной орбите введем вращающуюся систему координат, связанную с точкой L2. Центр системы...
-
Требуется Определить : проектные параметры ЭДК СМТ, соответствующие максимуму принятого показателя качества (вероятности выполнения задачи) - PВВЗ при...
-
1. Одним из наиболее перспективных путей снижения затрат на развертывание высокоорбитальных группировок КА является создание средств межорбитальной...
-
Необходимость разработки принципиально новых средств межорбитальной транспортировки (СМТ) связана со следующими причинами: размещением значительной части...
-
Метод оскулирующих элементов - Возмущенное движение космического аппарата
Метод оскулирующих элементов сводится к тому, что исследование возмущенной траектории КА может быть сведено к анализу совокупности невозмущенных...
-
Введение - Улучшение мотивации труда работников аппарата управления на предприятии "Строй-Маркет"
Мотивирование-это процесс воздействия на человека для побуждения его к конкретным действиям посредством побуждения в нем определенных мотивов. Чтобы...
-
Для моделирования движения КА на гало-орбите был разработан сценарий в пакете GMAT. Он позволяет моделировать движение КА по ограниченной орбите с...
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Система вентиляции спускаемого аппарата - Космический аппарат "Зенит"
Система вентиляции предназначена для предупреждения чрезмерного повышения температуры после приземления СА. Система включает (рис. 13 на с. 10 [1]) два...
-
Парашютная система - Космический аппарат "Зенит"
Парашютная система предназначена для обеспечения требуемой допустимой скорости приземления СА (10-12 м/с), позволяющей сохранить и повторно использовать...
-
Алгоритм подбора начальной скорости и величины корректирующего импульса Описанные алгоритмы были реализованы в программе GMAT (General Mission Analysis...
-
Как было сказано выше, в реальности существуют технические ограничения на точность определения положения КА, скорости КА, а также величину и направление...
-
В рамках данной работы производился расчет параметров отлетного вектора при заданных ограничениях на геометрию орбиты. С учетом заданных характеристик Az...
-
В настоящем курсовом проекте представлена концепция развития средств выведения проведен анализ рынков отечественных и зарубежных ракет носителей,...
-
Орбиты, для которых были рассчитаны направления неустойчивости в предыдущем разделе, лежат в плоскости эклиптики (плоскости XY). Однако также необходимо...
-
Зависимость направления неустойчивости от координат X, Y КА образует поверхность, проекции которой представлены на рис. 36-38. Рис. 36. Точки, для...
-
Для решения системы линейных уравнений (4.18) воспользуемся итерационным методом Гаусса-Зейделя. Перепишем (4.18) в матричном виде: (4.14) Матрица А...
-
Постановка задачи - Моделирование воздействия теплового излучения на элементы космического аппарата
В качестве предполагаемого места высадки космического аппарата в составе миссии Луна-Глоб, рассматривается несколько возможных мест посадки космического...
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Космические зонды Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА. В 1973 и 197 мимо Юпитера прошли "Пионер-10" и "Пионер-11" на расстоянии (от облаков)...
-
Небесная механика и некоторые ее задачи - Классические теории гравитации
Раздел механики, изучающий движение тел в пустом пространстве только под действием гравитации, называется небесной механикой. Наиболее простой задачей...
-
Введение - Космический аппарат
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
1) Возмущающееся ускорение, вызванное нецентральностью гравитационного поля Земли. Рассмотрим потенциал поля притяжения Земли. При точном расчете...
-
Описание стратегии удержания КА - Космический аппарат
Как было сказано в предыдущем разделе, для длительного удержания КА на гало-орбите требуется, чтобы коэффициент перед возрастающей компонентой равнялся...
-
Образование Вселенной - Земля - планета Солнечной системы
Земля - одна из 9 планет Солнечной системы, а Солнце представляет собой самую рядовую звезду типа желтого карлика, находящуюся в Галактике Млечного Пути,...
-
Гипотезы образования планет солнечной системы - Гипотезы образования планет Солнечной системы
Современная наука располагает богатым материалом о физико-химической основе жизни, о путях, которые могли несколько миллиардов лет привести к...
-
Управление записями это процедура, которая обеспечивает сбор и сохранение управленческой информации в системе качества. За счет этой процедуры становится...
-
В работе любой организации случаются ситуации, когда возможно отступление от установленных правил и требований работы. Эти ситуации могут возникать по...
-
Математическое описание модели Прямое солнечное излучение на модели КА рассчитывается аналогичным образом как для поверхности Луны, т. е. делая допущения...
-
Мегамир солнечная система Вопросами происхождения планет Солнечной системы занимается космогония. Полного и исчерпывающего ответа на этот вопрос наука не...
-
Структура документации системы менеджмента качества, построенной по стандарту ИСО 9001:2008 (ИСО 9001:2000), представляет собой иерархическую систему...
Задачи, решаемые системой управления полетом СА - Спуск и посадка космических аппаратов на планеты без атмосферы