Задача планирования реконфигурации системы управления движением малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли в условиях неизвестной циклограммы его функционирования


DOI: 10.34759/trd-2022-126-18

Авторы

Павлов А. Н.1, 2*, Умаров А. Б.1*, Кулаков А. Ю.2, Гордеев А. В.1*

1. Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия
2. Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: vka@mil.ru

Аннотация

Особую важность в настоящее время при разработке и эксплуатации малых космических аппаратов (МКА) приобретают вопросы обеспечения требуемой степени автономности и живучести, а также повышения эффективности функционирования МКА в различных условиях обстановки. Актуальность решения указанных задач для малых космических аппаратов наблюдения вызвана, с одной стороны, особенностями орбиты, на которых функционирует данный тип аппаратов, с другой стороны, отсутствием возможности своевременного управления при возникновении нештатных ситуаций на борту МКА. Для обеспечения автономности и живучести малого космического аппарата необходимо, чтобы он находился в работоспособном состоянии максимальное время или оперативно восстанавливал свою работоспособность. То есть необходимо иметь возможность изменять (перестраивать) структуру (структуры) МКА в различных условиях обстановки с целью поддержания требуемого уровня работоспособности. Широкое распространение на практике при решении задач обеспечения надежности, живучести, катастрофоустойчивости и отказоустойчивости сложных технических объектов (СТО) в рамках развиваемой в настоящее время теории управления структурной динамикой получил такой вариант управления структурами СТО как реконфигурация.

В настоящей статье предложен метод решения задачи планирования структурно-функциональной реконфигурации в условиях неизвестной циклограммы задействования режимов функционирования СТО на примере системы управления движением и навигации (СУДН) МКА дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Проведен вычислительный эксперимент на примере МКА ДЗЗ «Аист-2Д».


Ключевые слова:

циклограмма функционирования, «слепая» и структурно-функциональная реконфигурация, параметрический геном, сложный многорежимный объект

Библиографический список

  1. Nayak A., Reyes Levalle R., Lee S., Nof S.Y. Resource sharing in cyber-physical systems: modelling framework and case studies // International Journal of Production Research, 2016, vol. 54, no. 23, pp. 6969-6983. DOI:1080/00207543.2016.1146419
  2. Theorin A. et al. An event-driven manufacturing information system architecture for Industry 4.0 // International Journal of Production Research, 2017, vol. 55, no.5, pp. 1297–1311
  3. Battaïa O., Dolgui A., Guschinsky N. Decision support for design of reconfigurable rotary machining systems for family part production // International Journal of Production Research, 2017, vol. 55, no. 5, pp. 1368–1385
  4. Севастьянов Н.Н., Андреев А.И. Основы управления надежностью космических аппаратов с длительными сроками эксплуатации. — Томск: Томский государственный университет, 2015. — 265 с.
  5. Черкесов Г.Н., Недосекин А.О., Виноградов В.В. Анализ функциональной живучести структурно-сложных технических систем // Надежность. Т. 18. № 2. С. 17–24.
  6. Mehdi Jafari. Optimal redundant sensor configuration for accuracy increasing in space inertial navigation system // Aerospace Science and Technology, 2015, vol. 47. pp. 467-472. DOI:1016/j.ast.2015.09.017
  7. Райкунова Г.Г. Ионизирующие излучения космического пространства и их воздействие на бортовую аппаратуру космических аппаратов. — М.: Физматлит, 2013. — 256 c.
  8. Букатова И.Л. Эволюционное моделирование и его приложения. — М.: Наука, 1979. — 232 с.
  9. Поленин В.И., Рябинин И.А., Свирин С.К., Гладкова И.А. Применение общего логико—вероятностного метода для анализа технических, военных организационно—функциональных систем и вооруженного противоборства / Под ред. А.С. Можаева. — СПб.: СПб—региональное отделение РАЕН, 2011. — 416 с.
  10. Павлов А.Н., Воротягин В.Н., Кулаков А.Ю., Умаров А.Б. Исследование структурно-функциональной надёжности малых космических аппаратов при решении задач ориентации // Информатизация и связь. 2020. № С. 156-164. DOI: 10.34219/2078-8320-2020-11-5-132-140
  11. Павлов А.Н., Павлов Д.А., Умаров А.Б. Метод оценивания показателей живучести бортовых систем малых космических аппаратов в условиях изменяющихся режимов функционирования и деструктивных воздействий // Труды МАИ. 2021. № 120. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=161425. DOI: 34759/trd-2021-120-11
  12. Pavlov A.N., Pavlov D.A., Vorotyagin V.N., Umarov. A.B. Structural and functional analysis of supply chain reliability in the presence of demand // Proceedings of Models and Methods for Researching Information Systems in Transport 2020, 2021, vol. 2803, pp. 61-66.
  13. Павлов А.Н., Павлов Д.А., Алешин Е.Н., Воротягин В.Н., Умаров А.Б. Моделирование и анализ структурно-функциональной надежности сложных многорежимных объектов // Труды ВКА имени А.Ф.Можайского. 2021. № С. 186-194.
  14. Pavlov A.N., Umarov A.B., Aleshin Ye.N. Study of the structural significance of supply chain elements with variable order rate // Intelligent Transport Systems. Transport Security — 2021. (CEUR-WS 2021), 2021, vol. 2924, pp. 1-8.
  15. Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Шахматов Е.В., Ткаченко С.И. и др. Опытно-технологический малый космический аппарат «АИСТ-2Д». — Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2017. — 324 с.
  16. Шипов М.Г. Гашение угловых скоростей КА «Аист-2Д» с использованием системы сброса кинетического момента // Вестник Cамарского университета. Аэрокосмическая техника. Технологии и машиностроение. 2019. № 2. Т. 18. С. 121-127. DOI: 18287/2541-7533-2019-18-2-121-127
  17. Филатов А.В., Ткаченко И.С., Тюгашев Е.В., Сопченко Е.В. Математическое обеспечение системы управления движением малого космического аппарата // Материалы Международной конференции и молодежной школы «Информационные технологии и нанотехнологии»: сборник трудов. — Самара, Самарский научный центр РАН, 2015. С. 290-294.
  18. Васильков Ю.В., Тимошенко А.В., Советов В.А., Кирмель А.С. Методика оценки функциональных характеристик систем радиомониторинга при ограниченных данных о параметрах надежности // Труды МАИ. 2019. № 108. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=109557. DOI: 34759/trd-2019-108-16
  19. Manuilov Yu.S., Pavlov A.N., Pavlov D.A, Slin’ko A.A. The Technique of Informational Interaction Structural-parametric Optimization of a Earth’s Remote sensing Small Spacecraft Cluster. In book: Cybernetics and Algorithms in Intelligent Systems, Springer International Publishing Switzerland, 2018, vol. 3, pp. 155-166. DOI:1007/978-3-319-91192-2_17
  20. Бородин В.В. Оценка надежности обслуживаемых устройств орбитальной космической станции // Труды МАИ. 2012. № URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=33036
  21. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. 1990.
  22. Колодежный Л.П., Чернодаров А.В.Надежность и техническая диагностика. — - М.: ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина, 2010. — 452 с.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход