Лапин Алексей Владимирович Аналитический синтез модального управления угловым движением космических аппаратов на участке спуска при не полностью измеряемом векторе состояния

Краткое описание

Лапин Алексей Владимирович Аналитический синтез модального управления угловым движением космических аппаратов на участке спуска при не полностью измеряемом векторе состояния

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

кандидат наук Лапин Алексей Владимирович

Список сокращений

Введение

Глава 1. Задачи управления угловым движением космических аппаратов на участке спуска и методы их решения

1.1. Задача построения орбитальной ориентации космического аппарата

1.1.1. Постановка задачи

1.1.2. Математическая модель

1.1.2.1. Уравнения движения

1.1.2.2. Параметры объекта и условия моделирования

1.1.3. Существующее решение

1.2. Задача стабилизации спускаемого аппарата в атмосфере Земли

1.2.1. Постановка задачи

1.2.2. Математическая модель

1.2.2.1. Уравнения движения

1.2.2.2. Параметры объекта и условия моделирования

1.2.3. Существующее решение

1.2.3.1. Штатный алгоритм

1.2.3.2. Условия для сравнения алгоритмов

1.2.3.3. Статистика и характерные переходные процессы

1.3. Аналитические методы модального управления при неполной информации о векторе состояния

1.3.1. Задачи модального управления при неполной информации о векторе состояния

1.3.2. Базовый метод модального управления по состоянию

1.3.3. Модальное управление по оценке состояния

1.3.4. Модальное управление по производной состояния

1.3.5. Модальное управление по выходу

Выводы по первой главе

Глава 2. Модификация аналитических методов модального управления при неполной информации о векторе состояния

2.1. Обобщение модального управления по состоянию

2.1.1. Автоматизированный алгоритм управления по состоянию

2.1.2. Обобщённые формулы Басса - Гура и Аккермана

2.1.2.1. Класс применимости обобщённых формул

2.1.2.2. Обобщённая формула Басса - Гура

2.1.2.3. Обобщённая формула Аккермана

2.1.2.4. Выбор желаемого характеристического полинома

2.1.2.5. Практическое применение обобщённых формул

2.2. Модификация модального управления по оценке состояния

2.2.1. Модальное управление по оценке состояния от релейных исполнительных органов с переменными длительностями импульсов

2.2.2. Модификация нелинейной дискретной модели

2.2.3. Модификация линейной дискретной модели

2.3. Модификации модального управления по выходу

2.3.1. Модификации подходов Ван дер Воуда

2.3.1.1. Регулятор по выходу на нулевом уровне декомпозиции

2.3.1.2. Автоматизированный алгоритм управления по выходу

2.3.1.3. Управляемость по выходу за счёт верхних уровней декомпозиции

2.3.2. Параметрический подход

Выводы по второй главе

Глава 3. Управление угловым движением космических аппаратов на участке спуска с помощью модифицированных аналитических методов

модального управления при не полностью измеряемом векторе состояния

3.1. Новые алгоритмы построения орбитальной ориентации космического аппарата

3.1.1. Пересчёт линейного управления на релейные двигатели

3.1.2. Бортовые математические модели

3.1.2.1. Непрерывные линейные модели

3.1.2.2. Дискретные линейные модели

3.1.3. Управление по оценке состояния

3.1.3.1. Общий вид регулятора

3.1.3.2. Модальный регулятор

3.1.3.3. Общий вид наблюдателя

3.1.3.4. Модальный наблюдатель

3.1.4. Наблюдатели для непрерывной модели

3.1.4.1. Наблюдатель полного порядка без дробления такта

3.1.4.2. Наблюдатель полного порядка с дроблением такта

3.1.4.3. Редуцированный наблюдатель

3.1.5. Наблюдатели для дискретной модели

3.1.5.1. Наблюдатель полного порядка без дробления такта

3.1.5.2. Наблюдатель полного порядка с дроблением такта

3.1.5.3. Редуцированный наблюдатель без дробления такта

3.1.5.4. Редуцированный наблюдатель с дроблением такта

3.2. Новые алгоритмы стабилизации спускаемого аппарата в атмосфере Земли

3.2.1. Пересчёт линейного управления на релейные двигатели

3.2.2. Бортовые математические модели

3.2.2.1. Полная линейная модель

3.2.2.2. Упрощённая линейная модель

3.2.3. Стабилизация по полной линейной модели

3.2.3.1. Регулятор по выходу на основе модификации прямого подхода Ван дер Воуда

3.2.3.2. Регулятор по выходу на основе модификации дуального подхода Ван дер Воуда

3.2.4. Стабилизация по упрощённой линейной модели

3.2.4.1. Регулятор по выходу на основе модификации прямого подхода Ван дер Воуда

3.2.4.2. Регулятор по выходу на основе модификации дуального подхода Ван дер Воуда

3.2.4.3. Робастный регулятор по выходу

3.2.5. Перевороты по крену

3.2.5.1. «Идеальный» переворот по крену

3.2.5.2. Управление с ограничением на сигнал по углу крена

3.2.5.3. Управление с оптимальным по времени переворотом

3.2.6. Комбинированный алгоритм стабилизации с переворотами по крену

3.2.6.1. Описание комбинированного алгоритма

3.2.6.2. Движение с одним переворотом по крену

3.2.6.3. Движение с двумя переворотами по крену

Выводы по третьей главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

Приложение

Список сокращений

ГИУ - гироскопический измеритель углов

ГСК - гринвичская система координат

ДУ - дифференциальное уравнение

ДУС - датчик угловой скорости

ЗСУ - замкнутая система управления

ИКВ - инфракрасная вертикаль

ИО - исполнительные органы

КА - космический аппарат

ЛА - летательный аппарат

ЛДС - линейная динамическая система

МГТУ - Московский государственный технический университет

МО - математическое ожидание

НУ - начальные условия

НШС - нештатная ситуация

ОСК - орбитальная система координат

ПП - переходный процесс

ПМ - принцип максимума

РД - реактивный двигатель

СА - спускаемый аппарат

СИОС - система исполнительных органов спуска

СК - система координат

СКО - среднеквадратичное отклонение

ССК - связанная система координат

ТАУ - теория автоматического управления

ТПК - транспортный пилотируемый корабль

ЦМ - центр масс