авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

УДК 629.786.2.05(075.8)

ББК 39.62

С60

Издано при финансовой поддержке

Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям

в рамках

Федеральной целевой программы «Культура России»

Р е це н зе н ты:

кафедра «Информационно-управляющие комплексы»

Московского авиационного института

(государственного технического университета)

(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. М.Н. Красильщиков);

д-р техн. наук, проф. В.И. Лобачев;

д-р техн. наук, проф. В.Г. Кравец Соловьёв В. А.

С60 Управление космическими полетами : учеб. пособие :

в 2 ч. / В. А. Соловьёв, Л. Н. Лысенко, В. E. Любинский ;

под общ. ред. Л. Н. Лысенко. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Бау мана, 2009.

ISBN 978-5-7038-3350-6(075.8) Ч. 1. – 476, [4] c. : ил.

ISBN 978-5-7038-3351-3(075.8) (ч. 1).

Впервые в учебной литературе систематизированно изложены теоре тические основы и научно-технические задачи управления полетами как пилотируемых, так и беспилотных космических аппаратов, выводимых на околоземные и межпланетные орбиты. В первой части рассмотрены общие вопросы технологии управления, системно-теоретические основы построе ния автоматизированной системы управления и планирования космиче ских полетов. Во второй показаны основные этапы и виды обеспечения управления космическими полетами на разных стадиях их подготовки и осуществления, рассмотрены прикладные аспекты адаптации контура управления полетами к решению целевых задач на борту космических ап паратов и орбитальных комплексов. Выполнен анализ проблем управления полетами перспективных космических аппаратов и показаны пути решения этих проблем.

Содержание учебного пособия соответствует курсам лекций, читаемых авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Для студентов старших курсов и аспирантов, слушателей, адъюнктов и курсантов военных учреждений высшего профессионального образования.

Может быть полезно специалистам в области управления космическими полетами, в том числе зарубежным, принимающим участие в выполнении совместных космических программ.

УДК 629.786.2.05(075.8) ББК 39. © Соловьёв В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е., ISBN 978-5-7038-3351-3(075.8) (ч. 1) © Оформление. Издательство МГТУ ISBN 978-5-7038-3350-6(075.8) им. Н.Э. Баумана, ПОСВЯЩЕНИЕ Трудно представить, как непросто приходилось творцам ра кетно-космической техники в 1950–1970-х годах. Понятия «жизнь» и «работа» были для них синонимами. О работе они помнили всегда, даже в редкие минуты отдыха.

Они жили, как обычные советские люди, и только некото рые, самые яркие, удостаивались за свой труд почетных званий и высоких государственных наград, о наличии которых при их жизни было известно только близким да коллегам.

Но они обладали огромной привилегией – знали, во имя чего жертвуют здоровьем, а в ряде случаев и жизнью. Оставаясь доб ровольными пленниками долга, они обеспечивали будущее своей Родины, опередив европейских и американских специалистов по большинству направлений наиболее наукоемкой области техники.

Но несмотря на трудности, они были счастливыми людьми: их успехи, их небольшие победы позволили России стать ведущей державой в освоении космического пространства.

Те, кто пришел им на смену, работают в совершенно другой обстановке и с иной мотивацией. Тем не менее подавляющее большинство наших коллег не изменили себе, не польстились на возможность примкнуть к делающим большие и легкие деньги, не покинули России, не сменили скромных кабинетов НИИ, КБ и вузов, спартанскую обстановку испытательных лабораторий, полигонов и центров на роскошь и удобства престижных сего дня офисов коммерческих компаний и банков.

Всем им, бескорыстным служителям нашего общего дела, знакомым и незнакомым, поставившим целью своей жизни сохра нение и приумножение космического потенциала страны, научно го и научно-технического наследия наших учителей и старших товарищей, посвящается эта книга.

ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемая вниманию читателя книга представляет собой единственное в своем роде учебное пособие, авторы которого ставили перед собой цель максимально полно и системно изложить относительно новый и исключительно динамично развивающийся раздел космонавтики, полу чивший условное название «Управление космическими по летами».

Начало его становления, как нетрудно догадаться, сов падает с началом космической эры, т. е. фактически с мо ментом запуска первого искусственного спутника Земли, а содержание и направленность всегда однозначно дикто вались практическими нуждами. Знаменательной вехой, определившей пути современного развития этого раздела, стало появление пилотируемой космонавтики.

Сегодня осуществление длительных околоземных орби тальных, а тем более межпланетных экспедиций просто невозможно представить без детальной проработки и ре шения всей совокупности задач управления космическими полетами.

Данное пособие является результатом труда авторского коллектива, каждый из членов которого внес посильный вклад в его написание. Тем не менее следует отметить, что основной вклад, определивший замысел и содержание ра боты, принадлежит В.А. Соловьёву, обладающему уни кальными возможностями проникновения в обсуждаемые проблемы как в качестве летчика-космонавта, входившего в состав третьего основного экипажа орбитального комплек са на базе пилотируемой станции «Салют-7» и первого основного экипажа ОПС «Мир», так и бессменного руково дителя полетов ОК «Мир» и Российского сегмента между народной космической станции.

Предисловие В 1989 г. в рамках специальности «Динамика и управ ление движением ракет и космических аппаратов» в МГТУ им. Н.Э. Баумана было начато обучение студентов по управлению космическими полетами на кафедре «Балли стика и аэродинамика» (ныне «Динамика и управление по летом ракет и космических аппаратов»). Для постановки со ответствующих курсов удалось привлечь многих известных ученых-практиков, принявших активное участие в учебном процессе: д-ров наук Н.М. Иванова, Б.С. Скребушевского, В.В. Ивашкина, М.Ю. Беляева, Ю.Л. Кузнецова, Ю.Н. Ра зумного, В.В. Бетанова, В.Е. Любинского и др. Единствен ным курсом, на который не удавалось найти преподавателя нужной квалификации, оставался в течение длительного времени центральный, в определенном смысле стержневой курс – «Планирование и оперативное управление пилоти руемыми космическими полетами».

Такой курс не читался в полном объеме ни в одном из вузов страны. В МВТУ им. Н.Э. Баумана попытка поста новки близкого по содержанию курса предпринималась на кафедре «Проектирование ракет-носителей и крупногаба ритных космических конструкций», возглавляемой в тече ние длительного времени сподвижником С.П. Королева, крупным советским ученым, чл.-корр. АН СССР, Героем Социалистического Труда, проф. В.И. Феодосьевым. В раз ные годы к осуществлению этой попытки в рамках чтения общего курса проектирования привлекались сотрудники НПО «Энергия» В.Г. Кравец и В.Е. Любинский – участники разработки общей концепции и непосредственного управле ния космическими полетами большинства орбитальных ко раблей, аппаратов и станций, созданных в объединении.

Содержанию курса частично соответствовал материал, опубликованный в их монографии «Основы управления космическими полетами» [44], отражавший сложившуюся на тот период времени практику управления полетами (что, очевидно, было достаточным для специалистов-проекти ровщиков и конструкторов ракетно-космической техники), но не отвечавший на главные вопросы: как следует подхо дить к решению обсуждаемых задач, почему принято то или Предисловие иное решение и какие резервы существуют и должны учи тываться при совершенствовании методологии, средств и методов управления космическими полетами. Материал, изложенный в изданных примерно в те же и более поздние годы работах П.А. Агаджанова [1], Г.Ю. Максимова [64], А.П. Разыграева [86], А.С. Елисеева [28], В.Г. Кравца [45], авторского коллектива сотрудников ЦСКБ [41], возглавляе мого Генеральным конструктором Д.И. Козловым, и других, где рассматривались как отдельные аспекты создания эле ментов бортового и наземного комплексов управления поле тами, так и управления движением космических аппаратов, также не содержал исчерпывающего ответа на поставленные вопросы.

Приглашенным для постановки и чтения курса В.А. Со ловьёвым было подготовлено и выпущено в свет Издательст вом МГТУ им. Н.Э. Баумана несколько методических посо бий [92, 93], посвященных отдельным фрагментам обсуж даемой учебной дисциплины.

Потребовалось, однако, более десяти лет, прежде чем был наработан достаточный материал, позволивший присту пить к написанию учебного пособия, удовлетворяющего сформулированным выше требованиям. Отчасти этому спо собствовало появление в последние годы ряда работ, в том числе и учебных пособий для слушателей высших учебных заведений Министерства обороны – главным образом ВИКИ им. А.Ф. Можайского и ВА им. Ф.Э. Дзержинского (ныне ВА РВСH им. Петра Великого).

Существенным импульсом на завершающем этапе работы над книгой послужила защита В.Е. Любинским докторской диссертации и его переход для работы по со вместительству на профильную кафедру. При написании пособия был использован частично опубликованный в статьях В.А. Соловьёва (например, [16, 55, 63, 94, 95]) и его докторской диссертации материал, а также данные работ В.Н. Калинина [36–38], В.В. Бетанова [12–15, 97], приве денные, в частности, в разд. 2–4, Б.В. Соколова [91], автор ских коллективов, возглавляемых Д.А. Ловцовым и Б.И. Глазовым [71, 83], В.Д. Бабишиным [3]. При написа Предисловие нии разд. 6, 7 использованы результаты сотрудников РКК «Энергия» им. С.П. Королева кандидатов технических наук А.А. Коваленко, М.М. Матюшина и В.И. Станиловской.

При этом материал излагается, естественно, с позиций соб ственного видения авторов настоящего пособия.

Круг вопросов, освещаемых в предлагаемом учебном пособии, ограничивается в основном изложением проблем управления полетами пилотируемых и беспилотных аппа ратов в околоземном космическом пространстве. Вопросы управления полетом перспективных пилотируемых меж планетных космических кораблей, имеющие определенную специфику, рассматриваются только в гл. 20 и 21.

Хотя содержание книги базируется на исследованиях, от раженных в докторских диссертациях В.А. Соловьёва и В.Е. Любинского, что давало основание рассматривать ее как монографию, позднее авторы пришли к выводу, что более полезным будет издание имеющегося материала в форме учебного пособия, ориентированного на студентов. Выпуск такого пособия представлялся актуальным, прежде всего, в связи с началом целенаправленно ориентированной подго товки на кафедре в 2008/09 учебном году специалистов соот ветствующего профиля.

В результате рукопись была подвергнута определенной ревизии. Вместе с тем отказаться от многого из написанно го оказалось психологически сложно. Часть этих материа лов носит сугубо теоретический характер, не получивший пока практического воплощения. Более того, в отдельных случаях они ориентированы на перспективу и для освоения требуют специальной математической подготовки. Все же было решено оставить эти материалы для факультативного рассмотрения, выделив их в тексте петитом.

Изложенными обстоятельствами объясняется и наличие в книге существенного количества ссылок на литературные источники, число которых превосходит обычно привлекае мое при написании учебной литературы.

В силу того, что учебное пособие, учитывая его цели и задачи, не имеет аналога, в списке литературы, который к обеим частям учебного пособия приводится в каждой из час Предисловие тей работы, звездочками отмечены работы, рекомендуемые в качестве основных для углубленного изучения лекционных курсов дисциплины.

Большой вклад в совершенствование содержания учеб ного пособия внесли рецензенты – заслуженный деятель науки Российской Федерации, лауреат Государственной премии и премии СМ СССР д-р техн. наук, проф.

В.И. Лобачев (ЦНИИмаш) и лауреат Государственной пре мии СССР д-р техн. наук, проф. В.Г. Кравец (РКК «Энер гия» им. С.П. Королева), взявшие на себя труд внимательно ознакомиться с рукописью и сделавшие конструктивные критические замечания. Ряд пожеланий, учтенных автора ми при доработке рукописи, был высказан и в отзыве ка федры МАИ «Информационно-управляющие комплексы»

(зав. кафедрой, заслуженный деятель науки Российской Федерации д-р техн. наук, проф. М.Н. Красильщиков).

Всем им авторы выражают искреннюю признательность.

Авторы выражают благодарность ректору МГТУ им. Н.Э. Баумана академику РАН, проф. И.Б. Федорову за постоянное внимание к их работе и помощь в решении организационных вопросов по изданию пособия.

Большую роль в подготовке книги к изданию сыграли Н.А. Шевелкина и Н.И. Аникеева, выполнившие компью терный набор рукописи.

Учебное пособие состоит из двух частей, содержащих восемь разделов, включающих 21 главу. В первую часть во шли разд. 1–3 (гл. 1–11), во вторую – разд. 4–8 (гл. 12–21).

В процессе работы над пособием авторы имели возмож ность выслушать пожелания и конструктивную критику мно гих признанных специалистов в данной области, что безус ловно способствовало улучшению содержания пособия.

Учитывая, что завершающий этап работы над пособием потребовал детального совместного обсуждения и поиска наилучших решений практически по всем рассматривае мым в нем вопросам, авторы сочли возможным считать, что они несут солидарную ответственность за все включен ные в книгу материалы.

Предисловие Авторам небезразлична оценка их работы коллегами, по этому они будут благодарны всем, кто сочтет возможным высказать свое мнение о прочитанном. Замечания и пожела ния просьба направлять по адресу: 105005, Москва, 2-я Бау манская ул., 5, Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Авторы пытались написать интересную и полезную кни гу, вложив в нее знания, накопленный опыт, стремление за разить читателя собственной увлеченностью предметом, наукой, которую они представляют. Насколько это удалось – судить читателям.

Заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии Президента РФ д-р техн. наук, профессор Л.Н. Лысенко Сокращения и основные обозначения CОКРАЩЕНИЯ* И ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Сокращения АББД – автоматизированный банк баллистических данных АОИ – аппаратура обмена информацией АСБНО – автоматизированная система баллистико навигационного обеспечения АСИТО – автоматизированная система информационно телеметрического обеспечения АСКПО – автоматизированная система командно программного обеспечения АСОИ – автоматизированная система обмена информа цией АСУ КП – автоматизированная система управления косми ческим полетом БА – бортовая аппаратура ББ – базовый блок БВК – бортовой вычислительный комплекс БИ – буфер измерений БД – база данных БИС – бортовая информационная система БКАУ – бортовой комплекс автоматического управления БКУ – бортовой комплекс (контур для схемных решений) управления _ * В список включены общепринятые и наиболее часто используемые в книге со кращения, расшифровка вспомогательных приводится непосредственно в тексте.

Сокращения и основные обозначения БНО – баллистико-навигационное обеспечение БПП – бортовой план полета БРТК – бортовой радиотехнический комплекс БРТС – бортовая радиотехническая система БСП – баллистическая схема полета БЦ – баллистический центр БЭС – баллистическая экспертная система ВТИ – внешнетраекторные измерения ВТО – вторичная обработка (информации) ВК – вычислительный комплекс ВЦ – вычислительный центр ГАП – группа автоматизированного планирования ГДПР – группа детального планирования и реализации программы полета ГКНПЦ – государственный космический научно-произ водственный центр ГКПУ – группа командно-программного управления ГОГУ – главная оперативная группа управления ГП – группа планирования ГСО – гироскопическая система ориентации ДОС – долговременная орбитальная станция ДПО – двигатели причаливания и ориентации ДПП – детальный план полета ДУ – директива управления, двигательная установка ЕЦП – единый цифровой поток ЗРВ – зона радиовидимости ИВК – информационно-вычислительный комплекс ИД – исходные данные ИМО – информационное медицинское обеспечение Сокращения и основные обозначения ИОДЭ – информационное обеспечение деятельности экипажа ИП – измерительный пункт ИРС – интегрированный Российский сегмент МКС ИОЦП – информационное обеспечение выполнения целевой программы ИСЗ – искусственный спутник Земли ИТНП – измерение текущих навигационных параметров ИТО – информационно-телеметрическое обеспечение КА – космический аппарат КВМ – координатно-временные методы КГС – коэффициент глобальной связи КДО – контрольно-диагностическое обеспечение КИК – командно-измерительный комплекс КИП – командно-измерительный пункт КИС – командно-измерительные средства, контрольно испытательная станция КК – космический корабль КМ – координатные методы КМК – каталог матричных команд КМС – комплексный моделирующий стенд КП – космический полет КПИ – командно-программная информация КПУ – командно-программное управление КПО – командно-программное обеспечение КРЛ – командная радиолиния КС – контрольная сумма, комплексный стенд КСП – каталог свободной памяти КСС – конец сеанса связи ЛИ – летные испытания Сокращения и основные обозначения ЛКИ – летно-конструкторские испытания ЛПР – лицо, принимающее решение ЛУ – логическое условие МКС – Международная космическая станция ММД – математическая модель движения МНК – метод наименьших квадратов МО – математическое обеспечение, математическое ожидание МЦИ – массив цифровой информации НАКУ – наземный автоматизированный комплекс управления НБЗ – навигационно-баллистическая задача НИП – наземный измерительный пункт НКО – наземный комплекс отладки НКУ – наземный комплекс (контур) управления НРТК – наземный радиотехнический комплекс НСС – начало сеанса связи НУ – начальные условия НЭК – несгоревшие элементы конструкции ОВС – определение вектора состояния ОДУ – объединенная двигательная установка ОЗУ – оперативное запоминающее устройство ОК – орбитальный комплекс ОМО – общее математическое обеспечение ОНА – остронаправленная антенна ОНКЗ – обобщенная некорректная задача ОНП – обобщенные наблюдаемые параметры ОП – оперативный план ОПД – определение параметров движения Сокращения и основные обозначения ОПП – оперативный план полета ОПС – орбитальная пилотируемая станция ОС – орбитальная станция, операционная система ОУ – операция управления, объект управления ПБО – подсистема баллистического обеспечения ПВО – первичная обработка (информации) ПВМ – программно-временные методы ПВУ – программно-временное управление ПДЦМ – параметры движения центра масс ПЗС – план задействования средств (НКУ) ПЗУ – постоянное запоминающее устройство ПК – персональный компьютер, пульт космонавтов ПМК – пилотируемый межпланетный корабль ПМО – программно-математическое обеспечение ПО – программное обеспечение, полетная операция ПР – пункт-ретранслятор ПРО – предварительная обработка (информации) ПС – полиномная среда ПСС – программа сеанса связи РГ – радиограмма РК – разовая команда РКО – радиоконтроль орбиты РКП – резервные коммутационные приборы РН – ракета-носитель РП – рабочая программа РСС – расписание сеансов связи РТО – радиотехническое обеспечение СА – спускаемый аппарат Сокращения и основные обозначения САС – система аварийного спасения СБИ – система бортовых измерений, стандартная баллис тическая информация СДУ – система дифференциальных уравнений (движения) СЕВ – служба единого времени СКДУ – сближающе-корректирующая двигательная установка СКО – среднее квадратическое отклонение СлБ – служебный борт СМО – специальное математическое обеспечение СМЦИ – совокупность массивов цифровой информации СНУ – система нормальных уравнений СОИ – средства отображения информации СП – суточная программа СП КПИ – система передачи командно-программной информации СПО – специальное программное обеспечение СПП – суточная программа полета СР – спутник-ретранслятор СРП – сменный руководитель полета СС – сеанс связи ССКУ – спутниковая система контроля и управления ССС – система спутниковой связи ССПД – система связи и передачи данных СТС – сложная техническая система СУ – система управления СУБА – система управления бортовой аппаратурой СУБД – система управления базой данных СУБК – система управления бортовым комплексом Сокращения и основные обозначения СУД – система управления движением СУДН – система управления движением и навигации СУУ – система условных уравнений СЭ – сообщение экипажа ТВ – телевизионный ТГУ – технологический график управления ТДУ – тормозная двигательная установка ТК – транспортный корабль ТЛФ – телефонный ТМИ – телеметрическая информация ТМО – телеметрическое обеспечение ТНП – текущие навигационные параметры ТО – технологическая операция ТП – технологический процесс ТУ – технология управления ТУЗ – таблица узловых значений ТЦ – технологический цикл (обработки, управления) ТЦУ – технологический цикл управления УВ – управляющее воздействие УИВК – управляющий информационно-вычислительный комплекс ФМ – функциональный модуль ФПС – функциональная подсистема ФЯ – функциональное ядро ЦБД – центральная база данных ЦБЗ – целевая баллистическая задача ЦИ – цифровая информация ЦМ – целевой модуль, центр масс (аппарата) ЦПК – Центр подготовки космонавтов Сокращения и основные обозначения ЦУ – целеуказание ЦУП – Центр управления полетами ЦУС – центральный узел связи ЭВМ – электронная вычислительная машина ЭС – экспертная система ЭТД – эксплуатационно-техническая документация ЯП – язык программирования Основные обозначения Векторы выделены прямым полужирным шрифтом;

матрицы обозна чены прописными прямыми полужирными буквами (А, В, С) либо пред ставлены в виде частных производных от векторов f.

x Скалярные или векторные функции скалярных или векторных пере менных записаны следующим образом: x(t);

x(t);

f(x);

f(x, t).

Кроме частных случаев, обусловленных стремлением обеспечить преемственность по отношению к установившимся обозначениям, мно жества изображены прописными светлыми курсивными буквами, напри мер X, Y, U.

При математическом описании движения аппаратов с учетом влияния атмосферы использованы обозначения, соответствующие ГОСТу 20058– «Динамика летательных аппаратов в атмосфере»;

ГОСТу 4401–81 «Атмо сфера стандартная. Параметры»;

ГОСТу 25645.000–2001, устанавливающе му модель плотности атмосферы Земли в диапазоне высот 120…1500 км для различных условий солнечной активности при известных дате и време ни полета ИСЗ, а также ГОСТам 25645.202–83 «Методика расчета характе ристик вариаций плотности» и 25645.302–83 «Методика расчета индексов солнечной активности».

Обозначения параметров Земли соответствуют принятым в норма тивных документах:

• Параметры Земли. 1990 г. М.: Координац. науч.-информ. центр, 1998;

• World Geodetic System. 1994, Technical Report NIMA, TR 8350.2, Third Edition, 1997.

Сокращения и основные обозначения А – азимут a – большая полуось эллиптической орбиты V – скорость полета РН или движения КА по орбите J – момент инерции КА m – масса притягивающего тела, масса КА K – кинетический момент M – масса Земли, математическое ожидание M – средняя аномалия;

момент, действующий на КА – гравитационный параметр Земли f – знак функции, гравитационная постоянная Земли g – ускорение свободного падения на заданной высоте g0 – ускорение свободного падения у поверхности сферической Земли R – радиус гравитирующего тела, радиус поверхности сферической Земли Rэ – экваториальный радиус Земли U – потенциал силы земного притяжения (силовая функция) r – расстояние от центра Земли до текущей точки rij – коэффициент корреляции H – геопотенциальная высота, функция Гамильтона (гамильтониан) Hкр – высота круговой орбиты I – критерий оптимальности (качества) – плотность атмосферы на заданной высоте, расстояние от начала системы координат до центра масс КА либо стыковочного агрегата ОС 0 – плотность атмосферы на уровне моря – логарифмический градиент плотности Сокращения и основные обозначения – сжатие земного эллипсоида, угол атаки, прямое восхождение – угол крена, угол места на параметре в задачах определения ЗРВ – угол тангажа, истинная аномалия – широта текущей точки, угол асимптоты гиперболы – долгота текущей точки, неособенная переменная – склонение, вариация параметра – угол наклона траектории к местному горизонту, состояние автоматизированной системы управления – угол рыскания, сопряженная переменная – аргумент перигея, угловая орбитальная скорость КА на круговой орбите, входное воздействие u – аргумент широты, управление i – наклонение плоскости орбиты – восходящий узел орбиты p – фокальный параметр орбиты e – эксцентриситет орбиты – время прохождения КА через перицентр (перигей), текущее время сближения КА, время нахождения системы в заданном состоянии t – текущее время tсущ – время существования КА на орбите Т = tк – полное полетное время, период обращения КА на орбите Тз – звездные сутки Ти – истинные солнечные сутки Тс – средние солнечные сутки Сокращения и основные обозначения Т – истинное солнечное время P – тяга, вероятность события Pуд – удельная тяга q – скоростной напор, угол между линий визирования и базовым направлением q – угловая скорость линии визирования D – наклонная дальность, дисперсия Kб – аэродинамическое качество спускаемого аппарата Kt – корреляционная матрица Xa – аэродинамическая сила лобового сопротивления Ya – аэродинамическая подъемная сила с – скорость света;

величина, эквивалентная We в задачах оптимального по быстродействию сближения КА Сха – коэффициент аэродинамической силы лобового сопротивления Суа – коэффициент аэродинамической подъемной силы h – текущая высота полета КА над поверхностью Земли ha – высота в апоцентре hп – высота в перицентре Px – приведенная нагрузка на лобовую поверхность x – баллистический параметр Sм – площадь миделевого сечения n – суммарная перегрузка nx – осевая перегрузка ny – перегрузка, перпендикулярная осевой перегрузке ср = п – среднее движение – малый параметр Е – эксцентрическая аномалия Wе – эффективная скорость истечения газов W – показатель эффективности Э() – элемент орбиты в функции независимой переменной Сокращения и основные обозначения Нижние индексы к – конечная величина ср – среднее значение ц – цель Верхние индексы – единичный вектор (орт), оптимальное значение т – знак транспонирования вектора или матрицы Прочие обозначения, принятые в учебном пособии, пояснены в тексте.

Введение ВВЕДЕНИЕ Выведение космических аппаратов на орбиту стало возможным после создания в нашей стране первой межконтинентальной балли стической ракеты Р-7 [58], модификации которой до настоящего вре мени широко используют при решении задач практической космо навтики. В 1956 г. были приняты постановления правительства об осуществлении в СССР комплексной программы по разработке и запуску первых искусственных спутников Земли. Реализация про граммы создания отечественных ИСЗ, существенно скорректиро ванной в ходе выполнения в силу жесточайшей конкуренции с США в области достижения приоритетных целей покорения космоса, выдвинула принципиально новую задачу управления полетом спут ника, а также получения и обработки на Земле результатов его функ ционирования на орбите.

В конце 1956 г. в Институте ракетных войск Министерства обороны [18, 34, 39] был разработан эскизный проект командно измерительного комплекса (КИК) для первых советских ИСЗ. Зна чительный вклад в создание КИК внесли и сотрудники основанного С.П. Королевым ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия» им. С.П. Королева), работавшие в подразделениях, руководимых Б.Е. Чертоком, а также сотрудники ЦНИИмаш, в структуре которого впоследствии был создан Центр управления полетами, известный как ЦУП-М.

В результате проведенных исследований был определен [1] состав КИК:

• совокупность средств внешнетраекторных измерений, пред назначенных для определения параметров орбиты;

• комплекс средств приема с ИСЗ телеметрической информации;

• командно-программные радиолинии;

• комплекс средств службы единого времени;

Введение • информационный комплекс передачи, обработки и отобра жения данных.

В дальнейшем к перечисленным средствам был добавлен ком плекс средств радио- и телевизионной связи с экипажем.

После проведения большого количества расчетов орбит и соот ветствующих им трасс ИСЗ, а также географического и экономи ческого анализа возможных условий размещения наземных изме рительных пунктов КИК, были определены районы их дислокации на территории СССР.

Усложнение космической техники, высокие требования к опе ративности и эффективности полетов, специфика решаемых задач и многоплановость конечных целей полета способствовали выде лению проблемы управления космическими полетами в самостоя тельное научное направление.

При этом в силу сложившихся представлений под «управле нием космическими полетами» стали понимать весь комплекс мероприятий по планированию полета, обеспечению требуемого движения аппаратов в пространстве, сбору измерительной инфор мации, ее контролю, моделированию полетных ситуаций, выра ботке управляющих команд, принятию решений по оперативной коррекции планов при возникновении аномальных (нештатных) ситуаций либо изменению условий ресурсного обеспечения, обра ботке и интерпретации результатов экспериментов и исследований в космосе, выполняемых непосредственно на борту КА и (или) с использованием наземных средств.

Центральное место в управлении космическими полетами за нимает планирование полета, которое является обязательным, не отъемлемым элементом этого процесса. Планирование полета конкретного аппарата начинается на этапе проектирования при определении летных характеристик и параметров бортовых сис тем. В процессе последующей реализации жизненного цикла КА видоизменяется и план полета, приобретая тот вид, который ис пользуется на стадии управления полетом.

Учитывая изложенное, обсуждение проблем управления кос мическими полетами должно включать:

• научно-технические аспекты формулировки и решения сис темных задач в реально функционирующей сложной многоуров невой системе управления космическим полетом;

Введение • математические и модельные аспекты функционирования ав томатизированной системы управления космическим полетом (АСУ КП) в целом и ее отдельных подсистем;

• организационно-техническую сторону оперативного управле ния полетом, в том числе обеспечение взаимодействия специали стов и служб на всех этапах полета, а также руководство действия ми экипажа и бортовых систем, передачу на борт всей необходимой информации, дистанционное управление КА с Земли, координацию работы наземных средств слежения за КА и систем обработки по ступающей информации;

• формулировку методологии разработки всех видов информа ционного обеспечения управления полетом (баллистико-навига ционного (БНО), контрольно-диагностического (КДО), командно программного (КПО) и т. д.) и доведения их до уровня программно математического обеспечения (ПМО) АСУ КП, представляющего собой совокупность алгоритмов, системных и прикладных про грамм, описаний и инструкций, гарантирующих эффективное управ ление полетом при рациональном распределении функций между бортовым и наземным комплексами управления.

Не умаляя значения других видов информационного обеспече ния, следует признать, что одно из центральных мест в задаче управ ления космическими полетами отводится БНО. Вообще говоря, термин «обеспечение» условен и недостаточно полно отражает су щество решаемых задач получения и использования совокупности баллистических данных, необходимых для планирования, подготов ки к запуску, пуска и полета беспилотного или пилотируемого КА либо их группировки [66, 97]. Навигационная составляющая подчер кивает приоритетность определения и уточнения в процессе управ ления полетом орбиты КА по результатам внешнетраекторных и (или) автономных измерений текущих навигационных параметров, а также расчета данных различных динамических операций (напри мер, коррекции орбиты, наведения при сближении, спуске с орбиты).

Исторически термин «обеспечение» был введен по аналогии с понятиями математического или программного обеспечения, оп ределяющих совокупность прикладных компьютерных программ, используемых для решения баллистических задач [66].

Введение Учитывая, что понятие БНО (как и КДО, КПО, ПМО и др.) считается общепринятым [12, 31, 34], а альтернативное отсутству ет, оно используется и в настоящем пособии.

Указанные виды информационного обеспечения управления полетом в значительной степени влияют через фундаментальные свойства динамических систем, такие как управляемость и на блюдаемость, на структуру КИК и АСУ КП в целом.

При этом любая из возможных структур АСУ КП должна обла дать высокой целевой готовностью, живучестью, способностью нормально функционировать в условиях ограниченных ресурсов [3, 42] и обеспечивать как централизованное, так и децентрализован ное управление. В зависимости от решаемых задач АСУ КП может функционировать в разных режимах, перерабатывая большие ин формационные потоки, что обусловливает необходимость центра лизованной координации и иерархического управления челове ко-машинными комплексами командно-измерительных средств и средств связи.

В связи с этим анализ процессов функционирования, а тем бо лее проблем синтеза оптимальных в определенном смысле струк тур АСУ КП немыслимы без построения не только концептуаль ной, но и достаточно полной и корректной математической модели либо совокупности моделей составных элементов, адекватно от ражающих свойства объекта моделирования.

Практически единственно возможным подходом к построению единой математической модели функционирования АСУ КП, от носящейся к классу сложных (больших) технических систем (СТС), является использование информационно-кибернетического системного (ИКС) подхода [71, 83].

Следует также иметь в виду, что пуск любого космического аппарата представляет собой уникальное событие, характеризуе мое присущими только ему особенностями. Данное обстоятельст во дает повод интерпретировать КА в структуре АСУ КП как опытный образец, информацию о котором, в том числе и инфор мацию о его текущем состоянии, следует рассматривать как сто хастическую, а в ряде случаев и как неопределенную в силу боль шого числа действующих недостаточно изученных факторов и объективно присутствующих случайных ошибок измерений. Важ Введение ным обстоятельством является и то, что в качестве элементов структуры в контурах управления разных иерархических уровней (наземного и бортового, а также экипажа для пилотируемых КА) выступают операторы ГОГУ и летчики-космонавты, реакцию ко торых на случайные процессы также следует оценивать, используя вероятностные либо неопределенно-множественные методы.

В совокупности все это будет характеризовать исследуемую АСУ КП как систему, обладающую высоким уровнем априори не устранимой неопределенности информации о ее текущем состоянии.

Хотя операторы вне зависимости от принадлежности к какому либо контуру управления обладают способностью к самообучению в процессе работы и способны принимать оперативные решения исхо дя из складывающейся ситуации (это дает основание отнести АСУ КП к классу систем с адаптивным детерминированным регулято ром), часть необходимой командно-программной информации будет оставаться неопределенной в течение всего времени функциониро вания АСУ КП либо ее отдельных элементов. Указанное обстоятель ство делает необходимым обращение к методам решения, характер ным для игровых задач управления и наблюдения [25, 30].

Математическое моделирование динамики СТС, обладающих столь высоким уровнем сложности и неопределенности, как из вестно, возможно лишь при теоретико-множественном их описа нии, т. е. использовании на начальной стадии достаточно абст рактных моделей.

Представляется, что применение методов математического мо делирования, осуществляемого в рамках общей теории систем, явля ется весьма конструктивным подходом, позволяющим объединить различные типы математических моделей на единой методологиче ской основе и обеспечить выявление основных фундаментальных свойств и функциональных связей АСУ КП как СТС.

При этом, естественно, доведение общетеоретических исследо ваний до практических результатов и рекомендаций остается опре деляющим при оценке разработчиками АСУ КП их значимости – это и является целью создания программно-математического обеспече ния современных АСУ КП как многофункциональных систем. Это возможно только на основе комплексного рассмотрения данных, связанных с созданием и практической реализацией технологий Введение управления всех основных подсистем АСУ КП: баллистико-нави гационной, информационно-телеметрической, командно-програм мной, контрольно-диагностической и т. д.

Все вышесказанное предопределило содержание настоящего по собия, состоящего из двух частей, содержащих 8 разделов, вклю чающих 21 главу.

В разд. 1 (гл. 1 и 2) сосредоточены материалы, объясняющие сущность технологии автоматизированного управления космиче скими полетами.

Главное внимание уделяется основным задачам и методам управления, дается краткое описание информационного обеспечения и структур систем автоматизированного управления полетом КА.

В разд. 2 (гл. 3–5) АСУ КП рассматривается с единых общесис темных позиций как многоуровневая иерархическая СТС. Приво дятся концептуальная и математическая модели функционирования, показываются пути декомпозиции системы, обслуживающего мате матического и программного обеспечений. С позиций выполнения фундаментальных свойств динамических систем анализируются целевые и информационно-технические возможности наземного и бортового комплексов (контуров) управления (НКУ и БКУ).

Задача разд. 3 (гл. 6–11) – познакомить читателя с основами теории оптимизации планирования космических полетов. Рассмат риваются этапы и уровни оптимизации функционирования АСУ КП и реализации основных полетных операций (стандартных и целевых). Подробно обсуждаются принципы оптимизации плани рования работы НКУ АСУ КП и оперативного планирования за вершающего этапа полета ОК, выработавшего свой ресурс.

В разд. 4 (гл. 12–14) показываются пути решения задач БНО, начиная с предполетной подготовки управления движением ракет носителей и КА и кончая анализом областей некорректности опе ративного определения вектора состояния КА, в том числе геоста ционарных (при однопунктной (малопунктной) схеме управления), по измерениям текущих параметров движения при использовании как наземных, так и автономных методов измерений.

Разд. 5 (гл. 15 и 16) посвящен контролю состояния объекта управления (КА), а также подсистем АСУ КП и оперативным ре шениям при управлении пилотируемым полетом.

Введение Основное внимание уделяется получению, обработке и исполь зованию телеметрической информации. Рассматривается примене ние в целях контроля и других видов информации. Показываются возможные разновидности результатов контроля и реакции на них системы управления полетом.

В разд. 6 (гл. 17 и 18) излагаются задачи формирования ко мандно-программного управления и пути их практического реше ния, касающиеся передачи и моделирования КПИ для контроля ее достоверности и повышения надежности функционирования НКУ и БКУ. Приведенные материалы обобщают опыт, накопленный в процессе управления полетом ОК «Мир» и МКС.

В разд. 7 (гл. 19) показаны особенности управления полетом при выполнении международных космических программ, в част ности обобщен опыт взаимодействия российских и американских специалистов, начиная с экспериментальной программы ЭПАС [6] при управлении полетом кораблей «Союз» и «Аполлон», кончая российско-американскими программами 1990-х годов [94] и пило тируемым полетом МКС [67].

Наконец, в разд. 8 (гл. 20 и 21) рассматриваются отличия в управлении полетами перспективных пилотируемых КА от совре менных орбитальных кораблей и станций. К перспективным отно сятся, в частности, межпланетные корабли и корабли, обеспечи вающие спасение экипажей, терпящих бедствие в космосе.

Таким образом, в предлагаемом пособии предпринята попытка системно и с единых позиций изложить вопросы, изучение кото рых позволит приобрести знания, необходимые для глубокого по нимания теоретических и практических задач информационного, научно-технического и технико-организационного характера, воз никающих при управлении полетами КА разного назначения.

Введение Раздел ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ 1.1. Содержание, структура и цели процесса управления Глава ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, СРЕДСТВА И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ 1.1. СОДЕРЖАНИЕ, СТРУКТУРА И ЦЕЛИ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ Подготовка к выполнению космического полета начинается с формулирования цели. Цель полета устанавливается инстанцией, именуемой обычно заказчиком. В прерогативу заказчика входит и изменение цели полета при возникновении обстоятельств, не до пускающих достижения ранее поставленной цели. Космический аппарат, предназначенный для осуществления определенной цели, должен располагать набором необходимых возможностей. Подго товка и проведение полета осуществляются с использованием этих возможностей при соблюдении ограничений, которые установле ны для данного аппарата и не должны нарушаться (например, уро вень безопасности экипажа [9], лимит расходования ресурсов КА по этапам полета, предельно допустимая высота орбиты).

Конечная цель КП (будем называть ее в дальнейшем генераль ной), как правило, многокомпонентна. В число ее компонентов могут входить, например, следующие частные цели:

– доставка полезного груза и/или космонавтов в определенный район космического пространства или на заданную орбиту либо на другой КА;

– выполнение научных исследований и экспериментов в кос мосе;

– решение прикладных задач (например, наблюдение за при родными процессами на поверхности Земли, сближение пилоти 1.7. Организация управления ПКП Глава ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЦИОНАЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ МЕЖДУ ЕЕ ЭЛЕМЕНТАМИ 2.1. ЭВОЛЮЦИЯ ФУНКЦИЙ И ЗАДАЧ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТОМ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Основные черты бортовых и наземных средств управления по летом первых пилотируемых КА были достаточно четко обозначе ны в 1961–1966 гг. – на этапе проектирования космических кораб лей «Восток» и «Восход» и начала подготовки к летным испыта ниям корабля «Союз».

Как отмечалось ранее, выбранный принцип комбинированного управления предполагал необходимость разделения АСУ КП на БКУ и НКУ, функционально единые в решении задач управления.

Применительно к пилотируемым КА равноправным элементом АСУ КП является также и экипаж, образующий совместно с БКАУ бортовой контур управления.

Бортовой контур управления включал следующие средства:

СУБК – систему управления бортовым комплексом;

БРТК – бор товой радиотехнический комплекс (в том числе систему команд ной радиолинии, сбора и передачи телеметрической информации, траекторных измерений, телефонной связи, передачи телевизион 3.2. Модель процессов управления КП Раздел СИСТЕМНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ 3.2. Модель процессов управления КП Глава НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА СТРУКТУРЫ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ 3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Изложенные в предшествующих главах исходные предпосылки, определяющие основы функционирования АСУ КП, свидетельст вуют, что в условиях непрерывного роста количества жестко регла ментированных по точностным, оперативным и надежностным ха рактеристикам работ по управлению полетом КА разного целевого назначения актуальным является построение такой системы, использование которой повысило бы уровень автоматизации управ ления за счет более эффективного применения современной вычис лительной техники, средств обмена информацией и новейших вычислительных технологий. Это относится как к создаваемым пер спективным АСУ КП, так и к модернизации существующих.

Сложность решения поставленной задачи определяется многи ми факторами. Укажем прежде всего на следующие:

– функционирование системы происходит в реальном масшта бе времени, что предъявляет исключительно высокие требования к производительности вычислительных средств, средств передачи данных и характеру переходных процессов в контуре управления полетом;

– обеспечение целенаправленного функционирования системы даже в условиях выхода из строя отдельных ее элементов (в том числе сбоев, обусловленных так называемым человеческим факто 4.2. Состав, основы и требования к БНО Глава СИСТЕМНЫЕ АСПЕКТЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ БАЛЛИСТИКО-НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАЗЕМНОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ 4.1. МЕСТО БАЛЛИСТИКО-НАВИГАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СТРУКТУРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ Под баллистико-навигационным обеспечением принято пони мать [2, 31, 33, 34, 35] в достаточной степени самостоятельный раздел баллистики и навигации КА, входящий составной частью в теорию управления космическими полетами и отражающий поста новку задач, методов и алгоритмов их решения, а также комплекс технологических и вычислительных процедур, используемых при проведении всего цикла исследовательских, проектно-конструк торских и расчетных работ на этапах подготовки, планирования, получения и анализа промежуточных, а также конечных результа тов космического полета в части, относящейся к динамике движе ния центра масс КА.

Безусловно, БНО наряду с другими элементами – составная часть ТУ АСУ КП. Вместе с тем справедливо и другое утверждение: бал листико-навигационного обеспечение является одним из первооче редных системообразующих элементов планирования процесса управления космическими полетами.

Доказательств тому множество. Ограничимся изложением толь ко двух подтверждающих данный тезис соображений.

5.1. Динамические системы бортового комплекса управления Глава АНАЛИЗ ЦЕЛЕВЫХ И ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОСНОВНЫХ СЛУЖЕБНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ 5.1. СВОЙСТВА ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ Безусловно, наиболее надежным и эффективным методом ана лиза целевых и информационно-технических возможностей БКУ при выполнении основных служебных и динамических операций, как и НКУ, остается метод моделирования с использованием ими тационных моделей, адекватно воспроизводящих функционирова ние реальной системы.

Такой подход при всех его достоинствах тем не менее обладает помимо отмеченных ранее существенным недостатком, связанным с практической невозможностью его применения на начальных стадиях выработки ТТТ и закладки основных параметров при соз дании новой системы, когда подобного типа моделей просто не существует, а применение моделей-аналогов не гарантирует дос товерного воспроизведения работы проектируемой системы.

В этих условиях по аналогии с интегральной оценкой способ ности допустимых ТУ АСУ КП, рассмотренной в § 3.5 и бази рующейся на фундаментальных свойствах динамических систем, 6.1. Общие сведения Раздел ПЛАНИРОВАНИЕ И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ 6.1. Общие сведения Глава ПЛАНИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ 6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Планирование космического полета – одна из отправных точек его практической реализации. В связи с этим разработка плана, начинаемая еще на этапе проектирования, представляет собой ос нову процесса управления полетом. Управление полетом должно осуществляться в строгом соответствии с принятым к исполнению планом, поскольку именно номинальный план, т. е. план, в кото ром фактические характеристики КА и условия полета приняты в пределах расчетных значений или установленных статистических норм, предполагает гарантированное выполнение целевого назна чения полета.

Вместе с тем очевидно, что номинальный план с высокой сте пенью вероятности может оказаться не адекватным фактическим условиям полета. Данное обстоятельство заставляет предусмот реть в методологии планирования, по крайней мере, два направле ния возможных коррекций плана.

Во-первых, уже при разработке исходного плана определяют наиболее сложные с точки зрения управления полетом этапы. Для них заблаговременно разрабатывают резервные варианты выпол нения. Этому направлению в дополетный период уделяется суще ственное внимание, поскольку наличие заранее отработанных эле ментов резервных планов способно значительно повысить надеж ность управления.

Во-вторых, предусматривают оперативное планирование, осу ществляемое непосредственно в процессе полета и ориентируемое на учет текущей информации об условиях его протекания.

6. Планирование космических полетов Глава ОСОБЕННОСТИ ПОСТАНОВКИ И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ПОЛЕТОВ 7.1. ЭТАПЫ И УРОВНИ ОПТИМИЗАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ И РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛЕТНЫХ ОПЕРАЦИЙ Обсуждение названных вопросов может иметь конструктивный характер лишь в контексте проблем, составляющих содержание ма териалов второй и третьей глав настоящего пособия.

Действительно, характер и постановка соответствующих опти мизационных задач должны быть, очевидно, тесно привязаны к ие рархии уровней планирования. Приоритеты стратегического уровня поиска оптимальных решений иные, нежели приоритеты более низ кого по иерархии тактического уровня, к которому относят общий и детальный планы полета.

Последний, рабочий уровень планирования, на котором форми руют перечни непосредственных УВ (массивов радиокоманд), а так же наземные и бортовые инструкции на выполнение отдельных по летных операций внутри детального плана, практически исключает решение оптимизационных задач в их классической постановке.

Тем не менее даже на одном уровне планирования, в частно сти на высшем (стратегическом), постановка оптимизационных 8.2. Алгоритмизация конфликтов при планировании работы НКУ Глава ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ РАБОТЫ НАЗЕМНОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМ ПОЛЕТОМ 8.1. ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ Следуя материалам § 7.2, задача оптимизации планирования работы НКУ АСУ КП может быть сведена к непротиворечивой оптимизации следующих декомпозируемых подзадач:

1) оперативного планирования, целью которого является ско ординированное по времени выделение ресурсов НКУ для осуще ствления плановых технологических операций управления КА в соответствии с технологическим циклом управления (ТЦУ);

2) планирования технического обслуживания – формирования расписания, в котором для каждого средства НКУ указано время начала и окончания обслуживания;

3) планирования работы автоматизированной системы обмена информацией, т. е. формирования оптимального плана по показа телям качества обслуживания всех допускающихся в сеть связи требований пользователей.

_ Материалы главы, адаптированные к задачам управления полетом беспи лотных народно-хозяйственных КА, более подробно изложены в работе [97], на писанной коллективом авторов под редакцией проф. А.Г. Янчика применительно к управлению полетом орбитальных группировок специального назначения, ма лодоступной, к сожалению, для широкого читателя в силу ведомственной при надлежности и малого тиража.

9.1. Выведение космического аппарата на орбиту Глава ОПТИМИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ СТАНДАРТНЫХ ПОЛЕТНЫХ ОПЕРАЦИЙ С УЧЕТОМ ХАРАКТЕРНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ 9.1. ВЫВЕДЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ОРБИТУ От организации регулярных полетов пилотируемых и грузовых транспортных кораблей к ОС во многом зависит продолжитель ность и эффективность функционирования последних на орбите.

Кроме того, при сборке на орбите к ОС должны доставляться бес пилотные КА, стыкуемые с ней в качестве модулей.

В практике пилотируемых космических полетов рабочие выс ты ОС располагаются в диапазоне 350…400 км, а средняя высота выведения КА в зависимости от типа ракеты-носителя составляет 200…250 км.

Выведение КА на заданную орбиту занимает время от ~10 мин для орбитальных околоземных полетов до нескольких суток для геостационарных орбит [45, 80, 90].

Для последующего сближения и стыковки с ОС ракета-носитель должна выводить КА практически в плоскость ее орбиты. В против ном случае требуются большие расходы топлива на выравнивание плоскостей орбит КА и ОС. Действительно, для поворота плоскости орбиты КА всего на один градус масса топлива, составит около 4 % от массы КА. Обеспечение требуемых условий по выведению КА достигается выбором азимута и момента старта ракеты-носителя.

При этом соответствующее значение азимута старта ракеты носителя обеспечивает наклонение орбиты выведения КА, близкое 9.3. Спуск с орбиты Глава ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЦЕЛЕВЫХ ОПЕРАЦИЙ 10.1. СУЩНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ, ПРОВОДИМЫМИ НА БОРТУ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Еще раз напомним, что научные и прикладные эксперименты и исследования, проводимые на борту КА, принято относить к числу так называемых целевых операций.

Сущность планирования целевых операций заключается:

а) в установлении необходимости (либо ее отсутствия) обеспе чения специальных полетных или динамических условий их вы полнения, привязанных к определенным периодам полета;

б) в определении оптимального объема каждой целевой опера ции;

в) в распределении установленного объема операций по суткам в планируемый период полета.

Управление полетом при выполнении целевых операций (управление экспериментами на борту КА), предусматривает:

• планирование программы экспериментов исходя из их зара нее сформулированного назначения;

• контроль состояния используемой аппаратуры и управление ее работой по проведению и регистрации результатов экспериментов;

• управление функционированием дополнительно привлекае мых средств, например наземных астрономических обсерваторий, при проведении комплексных экспериментов;

11. Основы планирования полета утилизируемых конструкций Глава ОСНОВЫ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПОЛЕТА УТИЛИЗИРУЕМЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ, ВЫРАБОТАВШИХ РЕСУРС 11.1. ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ УТИЛИЗАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Жизненный цикл любой технической системы, включая КА, предполагает необходимость ее утилизации. Существующие мето ды утилизации космических объектов основаны на запланирован ном спуске с орбиты для последующего движения в атмосфере Земли, при котором они разрушаются и сгорают. Только незначи тельная часть крупных и тяжелых фрагментов достигает земной поверхности. Для исключения возможности нанесения этими фрагментами ущерба заранее определяют допустимые безопасные районы их снижения – как правило, свободные от судоходства районы акватории Мирового океана [34].

Для аппаратов, завершение полета которых целенаправленным спуском с орбиты предусмотрено в исходном плане, принципи альных проблем не существует. Конструкция КА в этом случае предполагает возможность спуска с орбиты за счет сообщения ап парату в требуемое время фиксированного тормозного импульса в заданном направлении с помощью запаса топлива, сохраняемого для этой операции.

Предварительное же планирование утилизации крупногабарит ных космических конструкций, монтируемых на орбите из отдель Литература ЛИТЕРАТУРА 1. Агаджанов П.А. Командно-измерительный комплекс. М.:

Знание, 1979.

2. Анфимов Н.А., Иванов Н.М. и др. Особенности баллистико навигационного обеспечения управления орбитальным комплек сом «Мир» на этапе завершения его полета // Космонавтика и ра кетостроение. 2001. Т. 25. С. 11–32.

3.* Бабишин В.Д. Методические основы синтеза технологий автоматизированного управления космическими аппаратами в ус ловиях ограниченных ресурсов. М.: МГУЛ, 2002.

4. Бажинов И.К., Алешин В.И., Почукаев В.Н., Поляков В.С.

Космическая навигация. М.: Машиностроение, 1975.

5. Бажинов И.К., Почукаев В.Н. Оптимальное планирование навигационных измерений в космическом полете. М.: Машино строение, 1976.

6. Бажинов И.К., Ястребов В.Д. Навигация в совместном поле те космических кораблей «Союз» и «Аполлон». М.: Наука, 1979.

7. Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д. и др. Навигаци онное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют-6» – «Союз» – «Прогресс». М.: Наука, 1985.

8. Бебенин Г.Г., Скребушевский Б.С., Соколов Г.А. Системы управления полетом космических аппаратов. М.: Машинострое ние, 1978.

9. Безопасность космических полетов / Г.Т. Береговой, А.А. Ти щенко, Г.П. Шибанов и др. М.: Машиностроение, 1977.

10. Белецкий В.В., Егоров В.А., Ершов В.Г. Анализ траекторий межпланетных полетов с двигателями постоянной мощности // Космические исследования. 1965. Т. 3. С. 18–37.

11. Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических ко раблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984.

Звездочкой (*) отмечены работы, рекомендуемые в качестве основных.

Литература 12. Бетанов В.В., Янчик А.Г. Навигационно-баллистическое обеспечение испытаний и применения космических аппаратов / Под ред. Б.И. Глазова. М.: ВА РВСН, 1993.

13.* Бетанов В.В. Автоматизация решения обобщенных некор ректных задач навигационно-баллистического обеспечения управле ния космическими аппаратами. М.: ВА РВСН, 1996.

14. Бетанов В.В., Яшин В.Г. Математическое обеспечение ма невров космических аппаратов. М.: ВА РВСН, 1996.

15.* Бетанов В.В. Введение в теорию решения обобщенных некорректных задач навигационно-баллистического обеспечения управления космическими аппаратами. М.: ВА РВСН, 1997.

16. Бетанов В.В., Лысенко Л.Н., Иванов Н.М., Соловьев В.А.

Применение теории ультраоператоров при исследовании фундамен тальных свойств системы управления баллистико-навигационным обеспечением космических полетов // Фундаментальные и приклад ные проблемы космонавтики. 2000. № 2. С. 2–7.

17. Брандин В.Н., Разоренов Г.Г. Определение траекторий кос мических аппаратов. М.: Машиностроение, 1987.

18. Военный энциклопедический словарь ракетных войск стра тегического назначения / И.Д. Сергеев, В.Н. Яковлев, Н.Е. Солов цов и др. М.: Большая российская энциклопедия, 1999.

19. Волощук Ю.И., Кащеев Б.Л. Распределение метеорных тел вблизи орбиты Земли. М.: Наука, 1981.

20. Галактионов А.И. Изучение скорости переработки инфор мации при решении практических задач технической диагностики:

Система человек–автомат. М.: Наука, 1965.

21. Глазов Б.И. Автоматизированное управление в больших кибернетических системах. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: МО СССР, 1981.

22. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем. Л.: Наука, 1982.

23. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. М.:

Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.

24. Джексон П. Введение в экспертные системы. 3-е изд. / Пер.

с англ. М.;

СПб.;

Киев: Вильямс, 2001.

25. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Прикладные задачи тео рии оптимального управления движением беспилотных летатель ных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978.

Литература 26. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н., Иванов Н.М., Богодис тов С.С. Баллистика и навигация ракет / Под ред. А.А. Дмитриев ского. М.: Машиностроение, 1985.

27. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. Внешняя баллистика.

Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2005.

28. Елисеев А.С. Техника космических полетов. М.: Машино строение, 1983.

29. Ермилов Ю.А., Иванова Е.Е., Пантюшин С.В. Управление сближением космических аппаратов. М.: Наука, 1977.

30. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н., Мартынов А.И. Методы тео рии систем в задачах управления космическим аппаратом. М.:

Машиностроение, 1981.

31. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н., Дмитриевский А.А. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1986.

32. Иванов Н.М., Поляков В.С. Наведение автоматических межпланетных станций. М.: Машиностроение, 1987.

33. Иванов Н.М. Особенности развития баллистики и навига ции КА и АМС в ЦНИИмаш // Космонавтика и ракетостроение.

2000. T. 21. C. 72–83.

34.* Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация кос мических аппаратов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Дрофа, 2004.

35. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Назначение и состав баллисти ко-навигационного обеспечения в структуре технологии управле ния космическим полетом // Известия РАН. Теория и системы управления. 2004. № 2. С. 156–169.

36.* Калинин В.Н. Теоретические основы управления подвижны ми объектами и операциями их обслуживания. М.: МО СССР, 1989.

37.* Калинин В.Н., Резников Б.А. Теория систем и управления (структурно-математический подход). Л.: ВИКИ, 1991.

38. Калинин В.Н. Теоретические основы управления космиче ским аппаратом на основе концепции активного подвижного объ екта. Л.: ВИКУ, 1999.

39. Карпенко А.В., Уткин А.Ф., Попов А.Д. Отечественные стра тегические ракетные комплексы: Справочник / под ред. В.Ф. Уткина, Ю.С. Соломонова, Г.А. Ефремова. СПб.: Невский бастион–Гангут, 1999.

40. Ковалев Е.Е. Радиационный риск на Земле и в космосе. М.:

Атомиздат, 1976.

Литература 41.* Конструирование автоматических космических аппаратов / Д.И. Козлов, Г.П. Аншаков, В.Ф. Агарков и др.;

под ред. Д.И. Коз лова. М.: Машиностроение, 1996.

42. Коптев Ю.Н. Российская космонавтика вчера, сегодня и завтра // Полет. 2003. № 1. C. 3–9.

43. Космонавтика: Энциклопедия / Гл. ред. В.П. Глушко. М.:

Сов. энциклопедия, 1985.

44.* Кравец В.Г., Любинский В.Е. Основы управления космиче скими полетами. М.: Машиностроение, 1983.

45.* Кравец В.Г. Автоматизированные системы управления космическими полетами. М.: Машиностроение, 1995.

46. Крамер Е.Н., Шестака И.С. Метеорная материя в атмосфе ре Земли и околосолнечном пространстве. М.: Наука, 1983.

47. Красовский Н.Н. Теория управления движением. М.: Наука, 1968.

48. Кротов В.Ф., Гурман В.И. Методы и задачи оптимального управления. М.: Наука, 1973.

49. Кубасов В.Н., Дашков А.А. Межпланетные полеты. М.: Ма шиностроение, 1979.

50. Кубасов В.Н., Данков Г.Ю., Яблонько Ю.П. Методы сбли жения на орбите. М.: Машиностроение, 1985.

51. Лебедев А.А., Соколов В.Б. Встреча на орбите. М.: Машино строение, 1969.

52. Лобачев В.И., Почукаев В.Н. Некоторые теоретические ас пекты синтеза и анализа Центра управления полетом. М., (Препринт ИКИ АН СССР, Т-14347).

53. Лысенко Л.Н., Панкратов И.А. Основы спутниковой нави гации. М.: Воениздат, 1988.

54. Лысенко Л.Н., Бетанов В.В., Иванов Н.М., Соловьев В.А.

Математическое моделирование реализации технологического цикла баллистико-навигационного обеспечения при управлении космическим полетом // Фундаментальные и прикладные пробле мы космонавтики. 2000. № 1. C. 37– 44.

55. Лысенко Л.Н., Кузьмин А.В. О возможности применения теории нечеткого управления при сближении космических аппара тов // Полет. 2002. № 1. C. 37–44.

56. Лысенко Л.Н., Кузьмин А.В. Сближение космических аппа ратов по модифицированному методу двухимпульсной коррекции // Полет. 2004. № 2. C. 18–26.

57. Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ра кет. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007.

Литература 58. Любинский В.Е., Станиловская В.И. Планирование полета длительно функционирующих пилотируемых космических аппа ратов // Космонавтика и ракетостроение. 2004. № 4 (37). C. 98–104.

59. Любинский В.Е. Концепция создания системы управления полетом пилотируемого межпланетного корабля // Полет. 2004.

№ 7. С. 28–34.

60. Любинский В.Е. Экипаж пилотируемого межпланетного корабля как одно из центральных звеньев системы управления полетом // Космонавтика и ракетостроение. 2005. № 4 (41).

С. 233–244.

61. Любинский В.Е., Фирсюк С.О. Принципы спасения экипа жей орбитальных и межпланетных космических кораблей и стан ций // Полет. 2005. № 4. С. 42–48.

62. Любинский В.Е., Соловьев В.А. Управление полетом МКС:

развитие методов и средств управления орбитальными комплекса ми // Полет. 2005. № 6. С. 3–6.

63. Максимов Г.Ю. Теоретические основы разработки косми ческих аппаратов. М.: Наука, 1980.

64. Мамиконов А.Г. Управление и информация. М.: Наука, 1975.

65. Мамон П.А., Половников В.И., Слезкинский С.К. Баллисти ческое обеспечение космических полетов. Л.: ВИКИ, 1990.

66. Международная космическая станция. Первая основная экспедиция. М.: ЦНИИмаш, 2000.

67. Меньшов А.И. Космическая эргономика. Л.: Наука. 1971.

68. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем / Пер. с англ. М.: Мир, 1973.

69. Милицин А.В., Самсонов В.Н., Ходак В.А. и др. Отображе ние информации в Центре управления космическими полетами.

М.: Радио и связь, 1982.

70. Основы математического обеспечения АСУ. Ч. 1 / Под ред.

Б.И. Глазова;

Ч. 2 / Под ред. Д.А. Ловцова. М.: ВА им. Ф.Э. Дзер жинского, 1992.

71. Основы теории полета космических аппаратов / Под ред.

Г.С. Нариманова, М.К. Тихонравова. М.: Машиностроение, 1972.

72. Охами Ю., Ликинз П. Влияние упругости КЛА на управ ляемость и наблюдаемость системы // Тр. IV Международного симпозиума ИФАК. Управление в пространстве. М.: Наука, 1976.

C. 275–285.

Литература 73. Охоцимский Д.Е. Исследование движения в центральном поле под действием постоянного касательного ускорения // Кос мические исследования. 1964. Т. 2. С. 42–56.

74. Охоцимский Д.Е., Сихарулидзе Ю.Г. Основы механики кос мического полета. М.: Наука, 1990.

75. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической ди агностики. М.: Энергоиздат, 1981.

76. Пилотируемая экспедиция на Марс / Под ред. А.С. Коро теева. М.;

Королев: Изд. РАКЦ, 2006.

77. Повышение автономности и безопасности полетов пилоти руемых космических станций и кораблей за счет внедрения интег рированной системы искусственного интеллекта в бортовые ком плексы управления / В.П. Легостаев, Е.А. Микрин, И.П. Федосеев и др. // Труды 5-й Международной конференции «Авиация и кос монавтика – 2006». М., 2006. С. 38.

78. Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космиче ских аппаратов. М.: Машиностроение, 1977.

79. Попович П.Р., Скребушевский Б.С. Баллистическое проек тирование космических систем. М.: Машиностроение, 1987.

80. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект – основа новой информационной технологии. М.: Наука, 1988.

81. Почукаев В.Н. О некоторых тенденциях в развитии систем управления космическими аппаратами // Космонавтика и ракето строение. 2000. № 20. С. 32–34.

82.* Программно-математическое обеспечение автоматизиро ванной системы управления космическими полетами / Под ред.

Д.А. Ловцова. М.: ВА им. Ф.Э. Дзержинского, 1995.

83. Протокол информационного обмена между КС ЦУП-М и БВС, БКУ, РСУС «Регул-ОС». М.: РКК «Энергия» им. С.П. Коро лева, 1999.

84. Разоренов Г.Н. Введение в теорию оценивания состояния динамических систем по результатам измерений. М.: МО СССР, 1981.

85. Разыграев А.П. Основы управления полетом космических аппаратов и кораблей. М.: Машиностроение, 1977.

86. Роль математического моделирования при управлении по летом международной космической станции (МКС) / М.Ю. Беляев, В.М. Стажков, А.И. Манжелей и др. // Тр. ХХХI–ХХХII чтений им. К.Э. Циолковского. М.: ИЕЕТ РАН, 1999. С. 65–70.

87. Романтеев А.Ф., Хрунов Е.В. Астрономическая навигация пилотируемых космических кораблей. М.: Машиностроение,1976.

Литература 88. Семенов Ю.П., Горшков Л.А. Концепция марсианской экс педиции // Полет. 2001. № 11. С. 12–18.

89. Скребушевский Б.С. Управление полетом беспилотных космических аппаратов. М.: ВЛАДМО, 2003.

90. Соколов Б.В. Комплексное планирование операций и управление структурами в АСУ активными подвижными объекта ми. М.: МО РФ, 1992.

91. Соловьев В.А. Планирование космических полетов. М.: Изд во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

92. Соловьев В.А. Контроль информации и принятие оператив ных решений при управлении полетом пилотируемых космиче ских аппаратов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.

93. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н. Обобщение опыта выполнения российско-американских космических программ в интересах управления полетом Международной космической станции // По лет. № 1. 1999. С. 15–20.

94. Соловьев В.А., Станиловская В.И. Разработка и практическое внедрение методов планирования полетных операций при оператив ном управлении орбитальными комплексами // Труды ХХХVII чте ний им. К.Э. Циолковского. Калуга, 2002. С. 95–102.

95. Справочник по инженерной психологии / Под ред. Б.Ф. Ло мова. М.: Машиностроение, 1982.

96.* Теоретические основы построения автоматизированной системы организационно-технического управления космическими средствами / В.В. Бетанов, А.С. Демидов, Г.Г. Ступак и др;

под ред. А.Г. Янчика. М.: ВА РВСН, 2002.

97. Черноусько Ф.Л. Оценивание фазового состояния динами ческих систем. Метод эллипсоидов. М.: Наука, 1988.

98. Чечкин А.В., Гудим Н.Н., Кобзарь М.Г. Разработка автома тизированных систем контроля и проектирование процессов обра ботки данных на основе общей теории систем и ультрасистем. М.:

МО СССР, 1986.

99. Чечкин А.В. Математическая информатика. М.: Наука, 1991.

100. Экспериментальная баллистика ракетно-космических средств / Под ред. Л.Н. Лысенко, В.В. Бетанова, И.В. Лысенко. М.:

ВА РВСН, 2000.

Оглавление ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.............................................................................................. Сокращения и основные обозначения..................................................... Введение.................................................................................................... Ра з дел 1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ................................................... Глава 1. Постановка задачи, средства и методы управления космическими полетами.................................................................... 1.1. Содержание, структура и цели процесса управления................ 1.2. Средства и методы управления пилотируемыми космическими полетами............................................................. 1.3. Основные принципы обеспечения эффективности управления полетом...................................................................... 1.4. Функции системы управления полетом и критерии их распределения между наземным комплексом управления, бортовым комплексом автоматического управления и экипажем..................................................................................... 1.5. Взаимодействие основных звеньев автоматизированной системы управления пилотируемыми космическими полетами............................................................... 1.6. Информационное обеспечение управления космическими полетами............................................................... 1.7. Организация управления пилотируемыми космическими полетами............................................................... Глава 2. Основные направления рационализации структуры автоматизированной системы управления космическими полетами и распределение функций между ее элементами....... 2.1. Эволюция функций и задач системы автоматизированного управления полетом пилотируемых космических аппаратов... Оглавление 2.2. Принципы выбора рациональных структур наземного контура системы управления космическими полетами............. 2.3. Синтез структуры технологических циклов управления космическими полетами средствами наземного автоматизированного комплекса управления............................ Ра з дел 2. СИСТЕМНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ...................... Глава 3. Научно-технические основы синтеза структуры и совершенствования функционирования автоматизированной системы управления космическими полетами........................... 3.1. Общие положения.......................................................................... 3.2. Концептуальная модель процессов управления космическими полетами............................................................... 3.3. Принципы математической формализации и структури рования моделей состояния автоматизированной системы управления космическими полетами............................ 3.4. Функционально-структурный подход к решению задач синтеза технологий управления полетом................................................. 3.5. Оценка потенциальной способности допустимых технологий управления космическим полетом по решению целевых задач на основе построения множеств достижимости......................... Глава 4. Системные аспекты алгоритмизации баллистико-навигационного обеспечения наземного комплекса управления космическими полетами............................................. 4.1. Место баллистико-навигационного обеспечения в структуре технологического управления космическими полетами............ 4.2. Состав, организационно-технические основы и требования, предъявляемые к баллистико-навигационному обеспечению.... 4.3. Формулирование основных задач баллистико-навигационного обеспечения................................................................................... 4.4. Математическая модель функционирования автоматизированной системы управления технологическим циклом........................................................................................... 4.5. Особенности постановки задач баллистико-навигационного обеспечения с учетом действия возмущений.............................. Оглавление 4.6. Анализ возможности описания объект-системы «задача БНО – инструмент решения» аппаратом теории ультраоператоров.......................................................................... 4.7. Математическая формулировка обобщенных корректных (некорректных) задач баллистико-навигационного обеспечения................................................................................... Глава 5. Анализ целевых и информационно-технических возможностей бортового комплекса автоматического управления при выполнении основных служебных и динамических операций................................................................ 5.1. Свойства динамических систем, определяющих информационно-технические возможности бортового комплекса управления.................................................................. 5.2. Управляемость при решении задач встречи............................... 5.3. Наблюдаемость и обработка измерений в задачах управления сближением космических аппаратов............................................ 5.4. Управляемость и наблюдаемость углового движения космического аппарата.................................................................. Ра з дел 3. ПЛАНИРОВАНИЕ И ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОПТИМИЗАЦИИ ПЛАНИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ.......................................................... Глава 6. Планирование космических полетов.................................. 6.1. Общие сведения............................................................................. 6.2. Разработка планов полета тактического уровня......................... 6.3. Разработки детального плана полета........................................... 6.4. Общий подход к автоматизации разработки плана полета......... 6.5. Влияние нештатных ситуаций на план полета............................ Глава 7. Особенности постановки и методы решения оптимизационных задач при планировании полетов.................. 7.1. Этапы и уровни оптимизации функционирования автоматизированной системы управления космическими полетами и реализации полетных операций...... 7.2. Определение рационального объема целевых операций и их ресурсного обеспечения средствами наземного комплекса управления................................................................... Оглавление 7.3. Критерии и основные методы оптимизации детерминированных задач отслеживания опорных движений, решаемых при планировании стандартных полетных операций........................................................................ 7.4. Критерии целесообразности постановки игровых (конфликтных) задач оптимального управления при планировании полетных операций...................................... Глава 8. Принципы оптимизации планирования работы наземного комплекса автоматизированной системы управления космическим полетом.................................. 8.1. Исходные предпосылки................................................................ 8.2. Формальное представление и алгоритмизация конфликтов, возникающих при планировании работы средств наземного комплекса управления................................................ 8.3. Разработка метода автоматизированного оперативного планирования работ и ресурсов средств наземного комплекса управления................................................ 8.4. Разработка метода планирования технического обслуживании средств наземного комплекса управления................................... 8.5. Оптимальное планирование функционирования автоматизированной системы обмена информацией................. Глава 9. Оптимизация планирования стандартных полетных операций с учетом характерных ограничений............................ 9.1. Выведение космического аппарата на орбиту............................. 9.2. Маневры сближения и стыковки космических аппаратов......... 9.3. Спуск с орбиты.............................................................................. Глава 10. Основы планирования и оптимизация управления при выполнении целевых операций.............................................. 10.1. Сущность управления экспериментами, проводимыми на борту космических аппаратов............................................... 10.2. Выбор оптимальных интервалов времени выполнения целевых операций........................................................................ 10.3. Оптимальное управление бесперегрузочным режимом движения центра масс космического аппарата при выполнении экспериментов................................................ Оглавление Глава 11. Основы оперативного планирования полета утилизируемых крупногабаритных космических конструкций, выработавших ресурс.............................................. 11.1. Исходные предпосылки утилизации крупногабаритных космических конструкций.......................................................... 11.2. Условия полета, определяющие концепцию оперативного планирования............................................................................... 11.3. Планирование и оперативное управление полетом орбитального комплекса «Мир» на завершающем этапе его обслуживания........................................................................ 11.4. Практическая реализация плана управления спуском орбитального комплекса «Мир»................................................. Литература............................................................................................... Приложение. Космические полеты отечественных аппаратов периода советской космонавтики (1957–1991)................................. Учебное издание Соловьёв Владимир Алексеевич Лысенко Лев Николаевич Любинский Валерий Евгеньевич УПРАВЛЕНИЕ КОСМИЧЕСКИМИ ПОЛЕТАМИ Часть Редактор В.М. Царев Технический редактор Э.А. Кулакова Художник Н.Г. Столярова Корректор Г.С. Беляева Компьютерная графика О.В. Левашовой Компьютерная верстка О.В. Беляевой Оригинал-макет подготовлен в Издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.60.953.Д.003961.04.08 от 22.04.2008 г.

Подписано в печать 01.09.09. Формат 6090 1/16.



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.