Алгоритм поддержки принятия управленческих решений при автономном управлении космическими аппаратами в атмосфере планеты

Обложка

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. 6

Сергей 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. 6

Олег 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. 6

Виталий 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. 6

Список литературы

  1. Okhotsimskyi DE, Golubev YuF, Sykharulidze YuG. Algorithm of control of the spacecraft during reentry into the atmosphere. Moscow: Nauka Publ.; 1975. (In Russ.)
  2. Okhotsimskyi DE, Sykharulidze YuG. Fundamentals of space flight mechanics. Moscow: Nauka Publ.; 1990. (In Russ.)
  3. 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.)
  4. 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
  5. 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
  6. Ivanov NM, Martynov AI. Movement of spacecraft in the atmospheres of the planets. Moscow: Nauka Publ.; 1985. (In Russ.)
  7. Yaroshevsky VA. Approximate calculation of trajectories of entry into the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1964;2(4):15–21. (In Russ.)
  8. Chapman DR. An approximate analytical method of studying the entry of bodies into the atmospheres of planets. Moscow: Inostrannaya Literatura Publ.; 1962. (In Russ.)
  9. 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.)
  10. Ivanov NM, Martynov AI. Control of the movement of the spacecraft in the atmosphere of Mars. Moscow: Nauka Publ.; 1977. (In Russ.)
  11. Shkadov LM, Bukhanova RS, Illarionov VF, Plokhikh VP. Mechanics of optimal spatial movement of aircraft in the atmosphere. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1972. (In Russ.)
  12. Sokolov NL. An approximate analytical method for calculating spatial maneuvers of a spacecraft in the atmosphere. Space Studies. 1988;26(2):209. (In Russ.)
  13. Sokolov NL. Investigation of the optimal two-parameter control during spacecraft movement in the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1989;26(1):64–70. (In Russ.)
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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.
  20. Wenzel ES. Operations research. Moscow: Sovetskoye Radio Publ.; 1972. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».