2 / 17
Алгоритм диагностики отказов двигателей ориентацииМКС…
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 4
99
Особенностью динамики углового движения МКС являются существенные упру-
гие колебания конструкции, которые вносят в измерения датчика угловой скоро-
сти соответствующие отклонения от угловой скорости аппарата как абсолютно
твердого тела. Поэтому бортовая модель должна быть достаточно точной, так как
из-за неучета в ней упругих колебаний конструкции наблюдается расхождение
между фактическим поведением динамики углового движения космического ап-
парата и его бортовой моделью, что приводит к ложной диагностике отказов. Для
решения этой проблемы в представленном алгоритме использована самонастраи-
вающаяся бортовая модель, которая представляет собой адаптивный наблюдатель.
Входная информация — это показания датчика угловой скорости (ДУС), оценива-
емые переменные (вектор угловой скорости аппарата как твердого тела и состав-
ляющие угловой скорости доминирующих тонов упругих колебаний конструкции
в месте установки ДУС) и оцениваемые параметры (собственные частоты доми-
нирующих тонов упругих колебаний конструкции и коэффициенты влияния ДО
на амплитуду упругих колебаний конструкции МКС).
Векторы угловых ускорений, создаваемых работой некоторых ДО (в общем
случае), не совпадают с направлениями осей каналов измерения (управления)
тангажа, рысканья и крена. В настоящей работе предложен алгоритм, позволя-
ющий отличать отказы такого типа.
Постановка задачи.
Рассмотрим динамику углового движения МКС, нахо-
дящейся на круговой орбите (
h
= 380…420 км), в условиях отказов реактивных
ДО. Все ДО МКС расположены на ее РС. Для управления ориентацией могут
использоваться двигатели служебного модуля (СМ) и транспортно-грузовых
кораблей (ТГК) «Прогресс», пристыкованных к агрегатному и стыковочному
отсекам. Также планируется использовать двигатели многоцелевого лаборатор-
ного модуля (МЛМ) после его стыковки с МКС. Расположение двигателей пока-
зано на рис. 1. Двигатели каждого модуля объединены в два коллектора.
Направления испускания реактивных струй двигателей коллекторов I показаны
синими стрелками, а направления испускания реактивных струй двигателей
коллекторов II — красными. Необходимо обнаружить отказ ДО в режиме ре-
ального времени. Под отказом ДО понимают невыполнение исполнительным
органом своей функции, при этом причину отказа не определяют.
Кроме обнаружения самого факта наличия отказа ДО, необходимо также
определить, какой конкретно двигатель отказал или хотя бы для управления по
какому каналу (крен, рысканье или тангаж) использовался отказавший ДО.
Точность определения канала управления, в котором произошел отказ, является
существенной для правильности парирования обнаруженного отказа. Так, при
обнаружении отказа ДО ТГК «Прогресс» будет запрещен текущий коллектор, и
состоится переход на резервный коллектор корабля «Прогресс», а при отказе
ДО СМ текущий коллектор будет запрещен, и состоится переход на резервный
коллектор СМ. В случае же, когда отказал ДО ТГК «Прогресс» по крену, а оши-
бочно идентифицируется отказ ДО по рысканью, то коллектор переключится на
СМ, а неисправный двигатель корабля «Прогресс» не будет исключен