Похожие презентации:
Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами. Моделирование полета КА (лекция 6)
1. Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами
Моделирование полета КАПрофессор
В.А. Соловьёв
2.
«…Моделирование – это практическое илитеоретическое исследование объекта, при
котором непосредственно изучается не сам
интересующий нас объект, а некоторая
вспомогательная, искусственная или
естественная система…»
(Алексей Андреевич Ляпунов)
3.
МоделиМодель ( modele (фр.), modulus (лат.) – мера, аналог,
образец; упрощенное представление реального
устройства и/или протекающих процессов, явлений.
Основные требования:
Адекватность или взаимно – однозначное
соответствие модели исходной реальной системе;
Точность – степень совпадения результатов работы
модели и реального объекта;
Целесообразность, простота и экономичность.
4.
МоделированиеМоделирование – исследование объектов познания на их моделях.
Концептуальное
Моделирование
Физическое (натурное)
Математическое
Концептуальное (содержательное) моделирование - метод, основанный на
определении множества понятий и связей, являющихся смысловой
структурой рассматриваемой предметной области.
Физическое моделирование – метод экспериментального изучения
физических явлений, основанный на физическом подобии.
Математическое моделирование – метод, основанный на математическом
представлении реальности.
5.
Глубина моделированияМатематические
модели
Аналитические
модели
Имитационные
модели
Модели, реализующие
численные методы расчета
Цифровые модели
Глубина моделирования:
При моделировании сложной системы используется совокупность
нескольких моделей с постепенным увеличением сложности и
детализации.
В зависимости от глубины анализа системы простые модели заменяются
все более сложными.
Необходимо учитывать, что часто переход к аналитическим моделям
связан с упрощением реальной ситуации.
6.
Оценка глубины моделированияЗатраты на
испытания
Затраты
Затраты на
моделирование
0
λopt
1
λ – показатель имеет экономический характер.
Значение λ =1 соответствует полностью отработанной системе.
Для реальных случаев λopt= 0,6 – 0,7 λ
λ
7.
Модели для управления полетом КАМоделирование – воспроизведение сложной системы при
помощи другой:
1.Более простой
2.Более доступной для изменения характеристик и
наблюдения поведения
8.
Классификация моделей для управления полетом КАМодели
9. Классификация моделей для управления полетом КА
Модели, используемые в процессе управления полетом КАСтендовая база
Физические
модели
Трехмерное
моделирование
Моделирование
полей зрения антенн
Математические
модели
Комплексный моделирующий стенд
Комплексные
модели
10
10.
Физические модели КА11. Физические модели КА
Физические моделирование внешней компоновки12.
Физические моделирование внутреннейкомпоновки и интерьеров
13. Физические моделирование внутренней компоновки и интерьеров
Задачи математического моделированиядля управления полетом КА
Математическая модель должна обеспечивать:
• Моделирование работы бортовых систем КА и происходящих
в них процессов;
• Отклик моделирующих систем КА на управляющие
воздействия;
• Моделирование движения КА (цента масс и вокруг центра
масс);
• Генерирование потока телеметрической информации;
• Моделирование информационных связей комплекса средств
наземной части системы управления полетом;
• Ввод нештатных ситуаций в модели бортовых систем КА.
14. Задачи математического моделирования для управления полетом КА
ВЗАИМОСВЯЗЬ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙМодель плотности
атмосферы
Модель
гравитационного
поля Земли
Модель
расчета
ориентации и
уставочной
информации
для закладки
на борт
Модель расчета
энергоприхода
Модель движения
центра масс МКС
Модель
автономного
участка
сближения
Модель создания
динамических
циклограмм
Модель
относительного
движения двух или
нескольких тел
Модели научной
аппаратуры для
расчета
целеуказаний
Модели работы
двигателей
Модель полей
зрения антенн,
научной
аппаратуры,
аппаратуры,
иллюминаторов
Трехмерная
математическая
модель МКС
15. ВЗАИМОСВЯЗЬ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
Управление полетом КАПланирование полета
Коррективы к
разработанному
плану
Реализация разработанного плана
Контроль полета
Продолжение
полета по
разработанному
плану
(N)
Результаты контроля
норма
(N)
не норма
(Ñ)
Принятие решения по результатам
контроля
(Ñ)
Выполнение
оперативных
мероприятий по
парированию
нештатной
ситуации
16. Управление полетом КА
Место моделированияОбеспечение
исходными данными
Оперативное
принятие решений
Планирование
полета
Реализация
программы полета
Быстрый просмотр
возможных вариантов
Анализ
Контроль исполнения и
автоматизированный
анализ
Расчет целеуказаний
для операций с
полезной нагрузкой
Расчет уставочной
информации
Верификация
управляющей
информации
Визуальное
отображение
операций
17. Место моделирования
Виды моделирования полетных операций18.
Численное моделирование полетных операций19.
Отображение баллистической обстановки при стыковкеТК «СОЮЗ ТМА-06М»
20.
Отображение фазовой траекторииавтономного сближения
21.
Входная информация для прогноза энергоприхода от СБ1) данные о начальных условиях для расчета (прогноз
векторов состояния МКС);
2) дата и время интервала моделирования энергоприхода;
3) ориентация МКС на интервале моделирования;
4) данные о положении подвижных элементов МКС на
интервале моделирования с указанием даты, времени и
зоны фиксации положения каждого из элементов;
5) конфигурация МКС на интервале расчета.
22.
Пример моделирования энергобалансаПриход
Расход
Емкость Время
23
23.
Моделирование режимов работысредств кислородообеспечения РС МКС
24
24. Моделирование режимов работы средств кислородообеспечения РС МКС
Графическое моделирование полетных операций25.
Схема перестыковки ТК «СОЮЗ ТМА-14»26.
Траектория прохождения «ПРОГРЕССА М-12М» присближении с МКС
27.
Траектория прохождения зон НИП «АРХЫЗ» в поле зренияаппаратуры космического эксперимента СЛС
28.
Визуальное моделирование полетных операций29.
Моделирование затенений антенн РС МКС30
30.
Расчет зон связи с помощью моделирования31
31.
Отображение расстыковки ТК «СОЮЗ ТМА-20» от МКС всвязке с ОК «Шаттл»
32.
Вид стыковочной мишени при стыковке«ПРОГРЕССА М-15М» расстоянии 40 метров от МКС
33.
Вид стыковочной мишени при расстыковке ТК «СОЮЗТМА-М» на расстоянии 20 метров от МКС
34.
Облет при сближении и стыковке к МКС "Прогресса М-67"35.
Комплексный моделирующий стендзадачи
Комплексный моделирующий стенд предназначен для решения
следующих задач:
• Отработка методик управления бортовым контуром управления КА ;
• Отработка детального плана полета (номинального и резервного);
• Проверка сеансов связи;
• Проверка взаимодействия ПО бортового и наземного контуров
управления
• Отработка бортовой документации ;
• Подготовка персонала ГОГУ к управлению полетом;
• Сопровождение полета КА (в режиме опережения);
• Послеполетное моделирование (при необходимости).
36
36.
Комплексный моделирующий стендструктура
37
37.
СХЕМА СБЛИЖЕНИЯ И СТЫКОВКИ ТПК «СОЮЗ» С МКС38. СХЕМА СБЛИЖЕНИЯ И СТЫКОВКИ ТПК «СОЮЗ» С МКС
Моделирование процесса стыковкиМАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ
СИСТЕМЫ
ЭНЕРГОПИТАНИЯ
ПОЛЕТНАЯ
ДОКУМЕНТАЦИЯ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ СЕАНСОВ
СВЯЗИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЦИКЛОГРАММЫ
СТЫКОВКИ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ
ДВИЖЕНИЕМ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ
ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ
УСЛОВИЯ И
ОГРАНИЧЕНИЯ
НА ЦИКЛОГРАММУ
СТЫКОВКИ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ
ОТНОСИТЕЛЬНОГО
ДВИЖЕНИЯ
МКС – ТПК «СОЮЗ»
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ
МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ
ОРБИТАЛЬНОЙ МКС
РЕЗУЛЬТАТЫ
МОДЕЛИРОВАНИЯ
НАСА
(ЦУП - Х)
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
ОПИСАНИЕ
КОНФИГУРАЦИИ
МКС