Наука и жизнь, 2000 № 02 | страница 17

Желая найти практическое применение разработанному нами методу «автономного адаптивного управления», мы обратились в НПО им. С. А. Лавочкина, где разрабатываются системы управления для некоторых автоматических космических аппаратов. Специалисты НПО поставили нам задачу: построить систему управления угловым движением (поворотом и стабилизацией в пространстве) автоматического космического аппарата на основе нашего метода. Дело в том, что существующие системы управления дают ограниченную точность ориентации (±0,1 угловой секунды), которой недостаточно для некоторых космических аппаратов. В этих системах управление строится на основе математической модели углового движения космического аппарата. Параметры модели, учитывающие такие факторы, как невесомость, вакуум, резкие перепады температуры, измеряются на наземных испытательных стендах. Естественно, что такие измерения не могут быть точными, поскольку полностью воспроизвести уникальные условия реального космоса невозможно. Кроме того, детерминированная математическая модель не позволяет учесть возможность случайных изменений свойств космического аппарата в ходе полета. Необходима адаптивная схема управления, когда управляющая система автоматически подстраивается к текущим свойствам объекта управления.

Корпус космического аппарата можно представить как твердое тело с набором упругих нелинейных осцилляторов — антенн, солнечных батарей, навесного оборудования и т. п.

Корпусу аппарата надо придать требуемое угловое положение в пространстве и поддерживать его в этом положении заданное время. На космический аппарат действуют возмущения от солнечного ветра, магнитного поля, утечек газа. Возникающие отклонения можно устранить, раскручивая один из приводов — маховиков, что приведет к повороту аппарата в обратную сторону. Но трудно рассчитать заранее, каким будет движение аппарата в ответ на движение маховика. Помочь может адаптивная система управления Pilot.

Входной информацией для разрабатываемой управляющей системы служили показания датчиков, измеряющих угол между действительным и заданным положениями космического аппарата, а также скорость его углового движения. Управляющей системе ставилась цель: поддерживать угол и угловую скорость по возможности ближе к нулевым значениям. Выходные (управляющие) воздействия управляющей системы представляли собой команды приводам развить те или иные крутящие моменты, поворачивающие космический аппарат в соответствующем направлении с соответствующей скоростью. Управляющая система должна была адаптироваться к характерным реакциям космического аппарата на управляющие моменты. Именно эти реакции и трудно рассчитать заранее с надлежащей точностью, так как космический аппарат несет на себе упругие нелинейные осцилляторы, которые в условиях космоса ведут себя не совсем так, как в наземных испытаниях.