Алгоритм решения задачи оптимального программного терминального управления сближением космических аппаратов с учётом фазовых ограничений

Алгоритм решения задачи оптимального программного терминального управления сближением космических аппаратов с учётом фазовых ограничений Full article

Journal

Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение
ISSN: 2542-0453 , E-ISSN: 2541-7533

Output data

Year: 2021, Volume: 20, Number: 1, Pages: 46-64 Pages count : 19 DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-1-46-64

Tags

Оптимальное управление, программное управление, терминальное управление, сближение космических аппаратов, области достижимости

Authors

Shorikov Andrey Fyodorovich ¹ , Goranov Aleksandr Yurʹevich ^2,3

Affiliations

1	Институт математики и механики им. Н. Н. Красовского Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург
2	Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
3	НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова

Предлагается алгоритм решения задачи оптимального программного терминального управления сближением двух космических аппаратов (КА) c ограничениями на их фазовые состояния. В качестве исходной модели рассматривается система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая динамику активного КА (маневрирующего КА) относительно пассивного КА (станции) в центральном поле тяготения Земли в орбитальной системе координат, связанной с центром масс пассивного КА. Сформированная нелинейная модель динамики активного КА линеаризуется относительно заданной опорной фазовой траектории пассивного КА, а затем дискретизируется и приводится к линейному рекуррентному виду. Для сформированной аппроксимирующей линейной дискретной управляемой динамической системы приводится математическая формализация рассматриваемой задачи сближения двух КА в заданный финальный момент времени, качество решения которой оценивается соответствующим выпуклым терминальным функционалом, с учётом наличия геометрических ограничений на фазовые состояния активного КА и управляющие воздействия, связанные с ним, в виде выпуклых многогранников-компактов в соответствующем конечномерном векторном пространстве. На основе общего рекуррентного алгебраического метода построения областей достижимости линейных дискретных управляемых динамических систем, учитывающего заданные условия и ограничения, а также используя метод прямых и обратных конструкций, в работе предлагается решение задачи оптимального программного терминального управления сближением активного КА с пассивным КА в виде конструктивного алгоритма. В заключительной части статьи приводятся результаты компьютерного моделирования и делаются выводы об эффективности разработанного алгоритма.

Шориков А.Ф. , Горанов А.Ю.
Алгоритм решения задачи оптимального программного терминального управления сближением космических аппаратов с учётом фазовых ограничений
Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. Т.20. №1. С.46-64. DOI: 10.18287/2541-7533-2021-20-1-46-64 РИНЦ OpenAlex

Submitted:	Dec 25, 2020
Accepted:	Feb 20, 2021
Published print:	Mar 30, 2021

Elibrary:	45603190
OpenAlex:	W3178583217

DB	Citing
OpenAlex	1