CC BY
2
УДК 621.3
НОВЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
В. С. Маркова Научный руководитель: В. Г. Сидоров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
markovaveraa@gmail.com
Рассмотрены методы автоматизированных систем функционального контроля и испытаний систем электропитания космических аппаратов. Использование автоматизированных систем позволяет расширить область исследований и настройки систем электропитания, сократить время испытаний и повысить надежность космического аппарата.
Ключевые слова: система электропитания, диагностика, автоматизированные системы NEW METHODS OF DIAGNOSTICS OF THE SPACECRAFT POWER SYSTEM
V. S. Markova Scientific supervisor: V. G. Sidorov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology;
31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
markovaveraa@gmail.com
Methods of automated systems for functional control and testing of spacecraft power supply systems are considered. The use of automated systems allows you to expand the scope of research and configuration of power supply systems, reduce test time and increase the reliability of the spacecraft.
Keywords: power system, diagnostics, automated systems
Важной задачей при создании космического аппарата (КА) является обеспечение его надежности. Это достигается при помощи проведении диагностики и испытаний КА и его служебных систем на всех этапах производства. Срок активного существования (САС) современных КА стремительно приближается к 10-15 годам. Тенденции развития космической отрасли предъявляют повышенные требования к надежности бортовых систем электропитания, в частности к системам электропитания (СЭП), что в свою очередь приводит к необходимости нахождения новых путей на этапе создания наземного испытательного оборудования [1]. При разработке и проверках функционирования в наземных условиях проверяются как отдельные блоки СЭП КА, так и весь комплекс электрооборудования в штатных и аварийных режимах работы с целью проверки их работоспособности в течение САС. Для решения данных задач используется специализированное оборудование, обладающее высокой надежностью, высокой скоростью обработки информации, отвечающее современным требованиям по электромагнитной совместимости и соответствующее установленной мощности СЭП КА [2]. В данной работе
Секция «Автоматика и электроника»
рассматриваются некоторые методы автоматизированной диагностики и испытаний СЭП КА.
В последнее время задача проверки технических характеристик бортовых источников энергии решается моделированием, при котором отдельные компоненты СЭП заменяются имитаторами. Имитаторы с требуемой точностью воспроизводят характеристики устройств в реальном времени, что позволяет уменьшить затраты и произвести испытания при различном изменении режимов работы бортовых источников электроэнергии не снижая ресурса реальных элементов системы [1].
Для метода имитационного моделирования может применяться автоматизированная система контроля, которая позволяет воспроизвести штатные и нештатные режимы работы СЭП КА в реальном времени. Автоматизированная система контроля (АСК) представляет собой многофункциональную систему, выполненную ввиду отдельных законченных устройств, каждое из которых выполняет свою функцию и работает как в комплексе АСК, так и отдельно. Рабочие режимы и алгоритмы функционирования СЭП обеспечиваются под управлением ПЭВМ путем обмена управляющей и измерительной информации [2]. Комплекс АСК представляет собой набор аппаратных и программных средств, размещенных на рабочем месте оператора. Использование комплекса позволяет с наименьшими затратами рабочего времени расширить область исследования и настройки блоков СЭП, а также произвести полный цикл проверок СЭП КА. Используя программное обеспечение данного испытательного комплекса, оператор задает программу испытаний с непрерывным протоколированием результатов испытаний и постоянным контролем аварийных ситуаций. Структурная схема комплекса АСК энергопреобразующей аппаратуры СЭП КА представлена на рис. 1. Схема соответствует реальному взаимодействию компонентов СЭП космических аппаратов. Добавление имитаторов солнечных, аккумуляторных батарей и нагрузочных устройств обеспечивает полный контроль аппаратуры СЭП.
Рис. 1. Автоматизированная система контроля энергопреобразующей аппаратуры
Пример автоматизированной системы имитации электрических характеристик СЭП КА (СИЭХ СЭП КА) представлен в работе [3], рассматриваются вопросы электрических испытаний электротехнических систем КА с помощью специальных систем. Авторами предлагается новая автоматизированная система, позволяющая проводить электрические испытания электротехнических систем КА в штатных и аварийных режимах, исследуется устойчивость бортовых систем к воздействию по шинам питания электромагнитных помех требуемых амплитуды, частоты и формы сигнала. Отличительной особенностью СИЭХ СЭП
является воспроизведение такой важной характеристики СЭП, как полное внутреннее сопротивление (импеданс).
СИЭХ СЭП позволяет исследовать работу бортового электрооборудования в штатных и аварийных режимах функционирования, воспроизводить и регулировать в требуемом диапазоне выходные статические и динамические характеристики бортовой СЭП, наводить на шинах питания тестовые сигналы требуемой формы в диапазоне частот гармонического сигнала до 1 МГц.
Другой перспективный метод диагностики СЭП КА связан с использованием технологии нейронных сетей на основе телеметрических данных [4]. Внедрение данной технологии является одним из основных направлений совершенствования средств контроля, диагностики и управления КА. Внедрение метода позволит увеличить их автономность, повысить оперативность обработки информации, сократить технологический цикл управления и обеспечить продление жизненного цикла КА. В работе [5] авторами проводится анализ стандартов и патентов, а также рассматриваются разработки в области мониторинга и диагностики КА с использованием нейронных сетей на основе телеметрических данных. Предполагается, что использование нейронных сетей позволит качественно классифицировать ошибки, осуществлять многоуровневую диагностику систем космического аппарата, тем самым увеличивая эффективность, скорость принятия решений и надежность работы КА. А также внедрение данного метода поможет прогнозировать будущее поведение и состояние узлов КА, что позволит учесть недочеты еще на этапах разработки и производства.
Использование автоматизированных систем диагностики испытаний позволяет сократить время проведения проверок, расширить область исследований и настройки систем электропитания, сократить влияние человеческого фактора, что позволяет повысить надежность СЭП КА.
Библиографические ссылки
1. Автоматизированная система функционального контроля испытаний энергоснабжения систем электропитания космических аппаратов/ Мишин В.Н, Целебровский И.В., Пчельников В. А. и др. // Электропитание. 2014. №3 С. 56-60. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29913170 (дата обращения 13.04.2021).
2. Автоматизированная система контроля энергопреобразующей аппаратуры системы электропитания космического аппарата/ Кремзуков Ю.А., Рулевский В.М, Шиняков Ю.А и др.// Доклады ТУСУРа,2010. № 2 (22), часть 2, С.274-280 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=1 6215051 (дата обращения: 13.04.2021).
3. Автоматизированная система имитации электрических характеристик систем электропитания космических аппаратов/ Мизрах Е.А., Пойманов Д.Н., Балакирев Р.В. и др.// Вестник СГАУ им. Академика М.Ф. Решетнева, 2016. №3 С.702-709 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27126412& (дата обращения: 13.04.2021).
4. Лоскутов А.И., Вечеркин В. Б, Шестопалова О. Л. Автоматизация контроля состояния сложных технических систем на основе использования конечно-автоматной модели и нейросетевых структур // Информационно-управляющие системы. 2012. №2 (57). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/avtomatizatsiya-kontrolya-sostoyaniya-slozhnyh-tehnicheskih-sistem-na-osnove-ispolzovaniya-konechno-avtomatnoy-modeli-i-neyrosetevyh (дата обращения: 22.03.2021).
5. Талалаев А. А., Фраленко В. П., Хачумов В. М. Обзор стандартов и концепция построения средств мониторинга, контроля и диагностики космического аппарата // Программные системы: теория и приложения. 2015. №3 (26). С. 21-43 URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=24219404 (дата обращения: 13.04.2021).
© Маркова В. С., 2021
