Клиначев Н.В.

Визуализация полёта космического аппарата под контролем системы управления движением при отказе системы ориентации

3D-сцена. Визуализация полёта КА под контролем
автопилота при отказе системы ориентации

Данная веб-страница продолжает серию документов демонстрирующих программный код трехмерной визуализации движения космического аппарата (КА) и соответствующих систем управления. Выше по тексту, на 3D-сцене представлено интерактивное изображение КА. Ниже по тексту, в конце документа – гиперссылки на предшествующие и последующие документы.

Легенда к выполнению экспериментов. Вспомним художественный фильм "Марсианин". Главный герой взлетает с Марса на ракете, у которой в качестве обтекателя головной части используется полиэтиленовая плёнка. Топлива не хватает. Герой делает дырку в перчатке скафандра и летит к космическому кораблю, где его ловит член экипажа, вышедший в космос ему на встречу. Меняем сценарий. В нашем варианте в распоряжении у героя не легкий скафандр, а с двигателями малой тяги, как у Джорджа Клуни в фильме "Гравитация". Скафандр частично неисправен. Система управления движением работоспособна, а система ориентации – нет. В таком скафандре невозможно оттолкнуться ногами от ракеты. Скафандр отстрелен. Свободно летит и вращается. Герою удается поймать в визир шлема комический корабль – система навигации скафандра построила трек полётного задания. Скафандр ожидает вашей команды. Как только вы нажмёте на клавиатуре клавишу "F" (fly) – включится система управления движением (автопилот) и можно будет увидеть, как скафандр доставит героя фильма к целевому космическому кораблю.

Алгоритм выполнения экспериментов. После обновления веб-страницы КА (скафандр) появляется в некоторой точке пространства, свободно вращается, и летит в произвольном направлении (на некоторое время может вылететь за область обзора камеры). Через 4 секунды включаются: навигационная аппаратура и автопилот. Вращение – не прекращается. Но начальная скорость – гасится. Появляется вектор движения к позиции перед камерой. Навигационная аппаратура показывает задание на полёт (случайная выборка трека из шести вариантов). Камера привязана к полётному треку позади КА. Поэтому хорошо видны ошибки автопилота и соответствующая работа маршевых двигателей. Нажмите клавишу "F" (fly). Когда автопилот проведёт КА по треку – программа завершится, 3D-сцена заморозится. Для повторного запуска следует обновить веб-страницу.

[КА: Собственное вращение] [КА: Контур скорости] [КА: Контур ориентации]
[КА: Отладка СОиС] [КА: Трек полёта] [КА: Полёт с СОиС]
[КА: Ручное пилотирование] [КА: Полёт с автопилотом] [КА: Автопилот без СОиС]
[КА: ДУ – 12 машин] [КА: ДУ – 8 машин]
[Методические указания к лабораторным работам]

Выводы

  1. На результат работы системы ориентации космического аппарата и системы управления движением распространяется принцип суперпозиции. Каждая из названных систем может функционировать и решать свою задачу независимо от того включена или выключена вторая.
  2. Функционирование системы управления движением космического аппарата характеризуется меньшими отклонениями от трека полётного задания, если включена система ориентации.

2017.08.24