Клиначев Н.В.

Моделирование движения космического аппарата оборудованного двигательной установкой из 8 машин

КА – ДУ 8 машин

3D-сцена. Визуализация полёта КА
с двигательной установкой из 8 машин

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.

Документ предназначен для изучения: возможности выполнения маневров космическим аппаратом с двигательной установкой из восьми машин, и особенностей функционирования его систем ориентации и управления движением. Двигательная установка из 8 машин может решать задачи поворота и перемещения КА в неподвижной системе координат. И каждое из движений может быть независимым. Но при этом условии двигатели являются разделяемым ресурсом. Т.е. ресурсом общего пользования для систем ориентации и управления движением. Если согласно очереди двигатели контролирует одна из названных систем, то для реализации независимых движений в пространстве (по координатам x, y или z) должна соблюдаться вторая очередь за разделяемым ресурсом. Очередь за ресурсом – это задержка, которая ухудшает динамику любой автоматической системы.

Легенда к выполнению экспериментов. Для выполнения задачи в открытом космосе от космического корабля с экипажем отстреливается технический модуль – малый КА с двигательной установкой из 8 машин. Будучи отстреленным, КА вращается и отлетает в произвольном направлении. Активируется и должен занять определенное положение. Система ориентации и система управления движением исправны. Но модуль выбора приоритетной задачи решаемой двигательной установкой неисправен – КА не может выполнять маневры с оптимальными показателями. Возможен терминальный контроль приоритета. Член экипажа видит модуль и может закреплять приоритет использования двигателей либо за системой ориентации, либо за системой управления движением. Флаг приоритета не является флагом жесткого закрепления двигателей за одной из систем. Если системе ориентации двигатели не нужны, то их может использовать система управления движением. И наоборот.

Алгоритм выполнения экспериментов. После обновления веб-страницы КА появляется в некоторой точке пространства, свободно вращается, и летит в произвольном направлении. Через 4 секунды включаются: навигационная аппаратура, система ориентации, автопилот. Приоритет использования двигателей закреплен за системой ориентации. Пока последняя решает свою задачу КА может вылететь за область обзора камеры. Он вернется. Но может успеть разнести базовый корабль. Терминальный контроль вам доступен. Нажимайте клавишу "P" (приоритет). Таким образом, либо система ориентации будет решать свою задачу, либо система управления движением. Переключая приоритет, вы существенно быстрее погасите начальную скорость и остановите вращение КА. Как только КА займет положение перед камерой, можно будет разрешить навигационной аппаратуре провести КА по треку полётного задания. Нажмите клавишу "F" (полёт). Когда автопилот проведёт КА по треку – программа завершится, 3D-сцена заморозится. Для повторного запуска следует обновить веб-страницу.

...

Выводы

  1. Космический аппарат, оборудованный двигательной установкой включающей 8 машин, уступает в скорости и точности выполнения маневров (аппаратам имеющим 12, 16 или 18 машин), поскольку для систем ориентации и управления движением двигатели являются разделяемым ресурсом. И за приоритетом использования двигателей должна соблюдаться двухкаскадная очередь.
  2. Двигательная установка космического аппарата, включающая 8 машин, характеризуется повышенным расходом топлива (в режиме реализации независимых движений), поскольку тяга каждого из двигателей направлена под углом 45 градусов к осям системы координат.
  3. Приоритет использования двигательной установки космического аппарата включающей 8 машин должен быть закреплен за системой управления движением, если ошибка позиционирования увеличивается, а линейная скорость аппарата превышает уставку. При малых отклонениях от трека полётного задания приоритет использования двигателей должен быть закреплен за системой ориентации.

Связанные документы

[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] [КА: ДУ – 16 машин] [Союз Т-13 и Салют-7]
[Методические указания к лабораторным работам]

2017.09.24