Алгоритм поддержки принятия управленческих решений при автономном управлении космическими аппаратами в атмосфере планеты
- Авторы: Орлов Д.А.1, Купреев С.А.1, Самусенко О.Е.1, Мельников В.М.1
-
Учреждения:
- Российский университет дружбы народов
- Выпуск: Том 24, № 2 (2023)
- Страницы: 121-134
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2312-8143/article/view/327592
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-2-121-134
- EDN: https://elibrary.ru/BVYDIT
- ID: 327592
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Разработан новый алгоритм принятия автономных решений при управлении космическими аппаратами, осуществляющими спуск в атмосфере, который позволяет осуществить устойчивое управление космическим аппаратом относительно номинальных траекторий полета, что обеспечивает возможность надежного выполнения целевых задач космических миссий. Сформированы аналитические зависимости, с помощью которых можно получить высокоточные расчеты параметров движения космического аппарата в атмосфере и определить корректирующие программы управления аппаратом. Это позволяет реализовать движение космического аппарата в атмосфере по траекториям, близким к оптимальным, даже в условиях значительных воздействий возмущающих факторов на динамику полета аппарата. Дана оценка работоспособности алгоритма принятия автономных решений на примере парирования возмущающих воздействий при спуске космического аппарата в атмосферах Марса и Юпитера. Показано, что при полном качественном совпадении данных, рассчитанных с использованием аналитических зависимостей и результатов численного интегрирования, вычислительные погрешности не превышают 3 %. При наиболее неблагоприятных сочетаниях навигационных ошибок и вариаций плотности атмосферы отработка составленных корректирующих программ управления в большинстве случаев обеспечивает качественное совпадение возмущенных и номинальных траекторий. Разработанный алгоритм принятия автономных решений на основе аналитических зависимостей может быть эффективно применен при движении космического аппарата в атмосферах планет при различных краевых условиях, ограничениях, проектных характеристиках аппарата и моделях атмосферы.
Об авторах
Дмитрий Александрович Орлов
Российский университет дружбы народов
Автор, ответственный за переписку.
Email: orlov-da@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-2733-4479
SPIN-код: 5313-6772
Scopus Author ID: 57193905914
кандидат технических наук, доцент департамента механики и процессов управления, инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Сергей Алексеевич Купреев
Российский университет дружбы народов
Email: kupreev-sa@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8657-2282
SPIN-код: 2287-2902
Scopus Author ID: 57201885865
доктор технических наук, профессор департамента механики и процессов управления, инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Олег Евгеньевич Самусенко
Российский университет дружбы народов
Email: samusenko@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8350-9384
SPIN-код: 6613-5152
кандидат технических наук, директор департамента инновационного менеджмента в отраслях промышленности, инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Виталий Михайлович Мельников
Российский университет дружбы народов
Email: vitalymelnikov45@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2114-7891
Scopus Author ID: 16646368100
академик Российской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского и Международной академии информатизации, доктор технических наук, профессор департамента механики и процессов управления, инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Список литературы
- Okhotsimskyi DE, Golubev YuF, Sykharulidze YuG. Algorithm of control of the spacecraft during reentry into the atmosphere. Moscow: Nauka Publ.; 1975. (In Russ.)
- Okhotsimskyi DE, Sykharulidze YuG. Fundamentals of space flight mechanics. Moscow: Nauka Publ.; 1990. (In Russ.)
- Anoshyn YuM, Bobylev AV, Yaroshevsky AYa. Trajectory control of a spacecraft with low aerodynamic quality during descent into the atmosphere. Uchenye Zapiski TsAGI. 2012;XLIII(5):79–92. (In Russ.)
- Omar S, Bevilacqua R. Guidance, navigation, and control solutions for spacecraft re-entry point targeting using aerodynamic drag. Acta Astronautica. 2019;155:389–405. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.10.016
- Sanyal A, Holguin L, Viswanathan SP. Guidance and control for spacecraft autonomous chasing and close proximity maneuvers. IFAC Proceedings Volumes. 2012;45(13):753–758. https://doi.org/10.3182/20120620-3-DK-2025.00068
- Ivanov NM, Martynov AI. Movement of spacecraft in the atmospheres of the planets. Moscow: Nauka Publ.; 1985. (In Russ.)
- Yaroshevsky VA. Approximate calculation of trajectories of entry into the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1964;2(4):15–21. (In Russ.)
- Chapman DR. An approximate analytical method of studying the entry of bodies into the atmospheres of planets. Moscow: Inostrannaya Literatura Publ.; 1962. (In Russ.)
- Sokolov NL, Zhivoglazov EG. An approximate analytical method for calculating trajectories of spacecraft motion in the atmosphere with a working propulsion system. Kosmicheskie Issledovaniya. 1989;27(4):520–527. (In Russ.)
- Ivanov NM, Martynov AI. Control of the movement of the spacecraft in the atmosphere of Mars. Moscow: Nauka Publ.; 1977. (In Russ.)
- Shkadov LM, Bukhanova RS, Illarionov VF, Plokhikh VP. Mechanics of optimal spatial movement of aircraft in the atmosphere. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1972. (In Russ.)
- Sokolov NL. An approximate analytical method for calculating spatial maneuvers of a spacecraft in the atmosphere. Space Studies. 1988;26(2):209. (In Russ.)
- Sokolov NL. Investigation of the optimal two-parameter control during spacecraft movement in the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1989;26(1):64–70. (In Russ.)
- Orlov DA, Kupreev SA, Samusenko OE, Melnikov VM, Burkova IV. A methodical approach to solving the problem of autonomous parrying of contingencies situations in spacecraft control. RUDN Journal of Engineering Research. 2023;24(1):17–29. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-1-17-29
- Lagona E, Hilton S, Afful A, Gardi A, Sabatini R. Autonomous trajectory optimization for intelligent satellite systems and space traffic management. Acta Astronautica. 2022;194:185–201. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.01.027
- LaVallee DB, Jacobsohn J, Olsen C, Reilly J. Intelligent control for spacecraft autonomy – an industry survey. Space 2006. Session: EX-1: Automation Technologies. San Jose, California, 19–21 September 2006. https://doi.org/10.2514/6.2006-7384
- Hao Z, Ashith Shyam RB, Rathinam A, Gao Y. Intelligent spacecraft visual GNC architecture with the state-of-the-art AI components for on-orbit manipulation. Frontiers in Robotics and AI. 2021;8:639327. https://doi.org/10.3389/frobt.2021.639327
- Pavlov AN, Kovtun VS. Cognitive-synergetic approach to the design of automated spacecraft with onboard systems with variability properties // Proceedings of Models and Methods for Researching Information Systems in Transport 2020 (St. Petersburg, 11–12 December 2020). 2021;2803:76–83. https://doi.org/10.24412/1613-0073-2803-76-83
- Bieliakov RO, Radzivilov HD, Fesenko OD, Vasylchenko VV, Tsaturian OG, Shyshatskyi AV, Romanenko VP. Method of the intelligent system construction of automatic control of unmanned aircraft apparatus. Radio Electronics, Computer Science, Control. 2019;(1):218–229.
- Wenzel ES. Operations research. Moscow: Sovetskoye Radio Publ.; 1972. (In Russ.)
Дополнительные файлы
