CC BY
35Рис. 2. Результаты подмоделировния в сравнении в общим анализом волновода на прочность
В качестве заключения хотелось бы отметить, что применение подмоделирования не ограничивается только уточнённым расчетом напряжений, в данный момент идёт разработка систем по декомпозиции и симплификации (упрощению) расчетной модели. Также уже имеются решения по так называемому связанному подмоделированию [3], которое направлено на параллельный расчет модели и подмодели с использованием двух вычислительных центров. Показанный пример наглядно демонстрирует необходимость применения подмоделирования при расчете ответственных элементов конструкции.
Библиографические ссылки
1. Особенности расчета на прочность паяных конструкций волноводно-распределительных систем космических аппаратов связи / П. Н. Сильченко, И. В. Кудрявцев, Н. А. Тестоедов и др. // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2008. № 2. С. 55-62.
2. Банников Д. О., Гуслистая А. Э. Корректировка результатов расчета напряжений по МКЭ методом HSS // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепро-петров. нац. ун-та железнодорожного транспорта. 2011. № 38. С. 134-141.
3. Ultra-large scale fracture mechanics analysis using a parallel finite element method with submodel technique. / A. Koichiro, Y. Kaworu, O. Hiroshi and other // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. № 105. C. 44-55.
References
1. Sil'chenko P. N., Kudrjavcev I. V., Testoedov N. A. and others. [Features of the calculation of the strength of soldered constructions waveguide- distribution systems of space communication devices] // Engineering and automation problems. 2008. № 2. P. 55-62. (In Russ.)
2. Bannikov D. O., Guslistaja A. Je. [Correcting Accounting Results Of Tensions Using Fem By Hss Method] // Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport. 2011. № 38. P. 134-141. (In Russ.)
3. Koichiro A., Kaworu Y., Hiroshi O. and other [Ultra-large scale fracture mechanics analysis using a parallel finite element method with submodel technique] // Finite Elements in Analysis and Design. 2015. № 105. P. 44-55.
© CrnKHHa H. A., 2016
УДК 629.78.018.3
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАМНО-АППАРАТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМ ОРИЕНТАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА КОМПЛЕКСНОМ МОДЕЛИРУЮЩЕМ СТЕНДЕ
*Д. Е. Синицкий, Ю. И. Тычкина, С. А. Дернов, Е. Н. Якимов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
*Е-таП: [email protected]
Рассматриваются основные принципы динамических испытаний систем ориентации стабилизации (СОС) на комплексе моделирующих стендов с использованием программно-аппаратных моделей приборов СОС. Описаны основные преимущества комплекса.
Ключевые слова: система ориентации и стабилизации, динамические испытания, спутник, программно-аппаратная модель.
<Тешетневс^ие чтения. 2016
APPLYING SOFTWARE-HARDWARE MODELS FOR DYNAMIC TESTS OF SATELLITE ATTITUDE DETERMINATION AND CONTROL SYSTEMS ON COMPLEX MODELING STAND
*D. E. Sinitskiy, Y. I. Tichkina, S. A. Dernov, E. N. Yakimov
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation *E-mail: [email protected]
The paper discusses basic principles of dynamic test attitude determination and control systems on complex modeling stands, using hardware and software models of system devices. It describes main advantages of a complex.
Keywords: attitude determination and control systems, dynamic test, satellite, hardware and software models.
Опыт AO «ИСС» по отработке таких сложных систем космических аппаратов (KA), как система ориентации и стабилизации (СОС), на комплексном моделирующем стенде (KMC) [1] показывает большую эффективность, позволяет выявлять потенциальные проблемы в работе СОС KA на более ранних этапах проектирования и создания, что может существенно снизить затраты на устранение выявленных недостатков. Такой метод отработки сложных систем общепринят в мире [2-5] и является единственным средством адекватной отработки с учётом внутренней динамики составляющих компонентов.
При проведении наземной отработки системы ориентации и стабилизации на КМС c технологической и штатной бортовой аппаратурой (БА) неоднократно возникали сложности в связи с отсутствием одного или нескольких приборов системы. Например, сама методика проведения испытаний СОС с технологической БА предусматривает наличие только одного технологического комплекта, поскольку на данном раннем этапе отработки СОС иметь второй техноло-
гический комплект БА весьма нецелесообразно, да и необоснованно дорого. Также нередко возникают случаи заимствования технологического комплекта БА на другие приоритетные виды испытаний KA. Причины отсутствия штатных комплектов БА СОС также могут быть различными: это и задержка изготовления прибора на заводе-изготовителе, исход прибора на ранних этапах испытаний (входной контроль) в случае обнаружения несоответствия тактико-техническим требованиям либо его заимствование с одного изделия на другое, которое в данный момент является важнейшим по приоритету. Отсутствие БА очень часто приводит к срыву директивных сроков испытаний КА, существенно снижает качество проведения испытаний, поскольку они являются не всесторонними.
В настоящее время для решения перечисленных проблем в составе комплексного моделирующего стенда используются программно-аппаратные модели (ПАМ) БА СОС. Структурная схема КМС с ПАМ приведена на рисунке.
ДСП-1
дне
й
Имитаторы опорных ориентиров
ЕНЕР
ДС11-2
пое
ДСШ-
шше
комплекс поворотных динамических стендов
№
ш tm
ш
Линия МКО
1№
АШ
1=>
А
вм
моделирования
и;
IM
Двиг атеИБ1маховик
ДвигатейБЗмаховик <
ДвигателИБ Змаховик
ДвигатеИБ41аховик «
А
N' Линия ЛВС
Щ
Программно-аппаратные модели
модель ПОе; модель ПОЗ; модель ДНе; модель ПЗВ; модель ВОБИе; модель ЭМИО;
Структурная схема КМС с использованием программно-аппаратных моделей БА СОС: УВК - управляющий вычислительный компьютер; КИП - комплекс источников питания; ДСП - двухстепенные динамические стенды; ДСШ - трехстепенной динамический стенд ACUTRONIC; ИДУ - имитатор двигательной установки; СИМ - стенд для измерения динамических моментов, создаваемых управляющими двигателями-маховиками; линия МКО - внутренняя бортовая кабельная сеть КА, предназначена для обмена информацией между изделием и приборами СОС; линия ЛВС - локальная вычислительная сеть, предназначена для обмена управляющего компьютера с динамическими стендами, испытательным комплексом; ПОС - прибор ориентации на Солнце; ПОЗ - прибор ориентации на Землю; ПЗВ - прибор звездный; ДНС - датчик направления на Солнце; ВОБИС - волокно-оптический блок измерения скорости; ЭМИО - электромагнитный исполнительны орган
Программно-аппаратная модель функционирует аналогично реальному прибору. Полностью воспроизводит «внутреннюю» логику функционирования прибора, а также обмен прибора с бортовой аппаратурой КА по линии МКО.
ПАМ состоит из специализированного программного обеспечения (ПО) и платы информационного обмена. Разрабатывается под любой прибор СОС и при необходимости полностью заменяет его во время испытаний СОС КА, проведения исследовательских работ.
Применение такого инструмента, как программно-аппаратная модель, позволяет решать ряд задач динамических испытаний СОС:
- проводить проверки системы в целом, с БА, БПО, БКС и смежными системами во всём многообразии внешних воздействий на систему, при отсутствии части или всего комплекта реальной БА СОС;
- проводить проверки системы, с учётом реальных характеристик приборов: шумов, нелинейностей преобразователей сигналов, реальных временных, фазовых характеристик функционирования аппаратуры и БПО;
- проводить отладку методик оценки результатов отработочных, лётных испытаний;
- проводить исследовательские работы, локальные проверки системы.
Для оценки функционирования программно-аппаратных моделей проведено их апробирование в составе комплексно-моделирующего стенда, которое показало правильность заложенных технических решений при разработке моделей.
Библиографические ссылки
1. Синицкий Д. Е., Федченко Д. А. Использование метода полунатурного динамического моделирования для испытания системы ориентации и стабилизации КА // Актуальные проблемы авиации и космонавтики : материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф. / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. № 8. С. 43-44.
2. Schwartz J. L., Hall C. D. The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: Development, Progress, Plans, 2003 / Flight Mechanics Symposium // Goddard Space Flight Center. Greenbelt, Maryland, October 28-30. 2003 [Электронный ресурс]. URL: http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/ FMS03.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
3. James J., Howell W. E. Simulator study of a satellite attitude control system using inertia wheels and a
magnet / Langley Research Center // Langley Station, Humpton: Va. NASA technical note 63-21893, Oct. 1963 (http://ntrs.nasa.gov).
4. Schwartz J. L., Hall C. D. System Identification of a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator: AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. Maui, Hawaii. February 2004. [Электронный ресурс]. URL: http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/AAS04-122.pdf (дата обращения: 22.11.2014).
5. Синицкий Д. Е. Модернизированный испытательный комплекс для контроля динамических характеристик космического аппарата на основе методов полунатурного моделирования : дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2014. 124 с.
References
1. Sinitskiy D. E., Fedchenko D. A. [Application of HIL for ground tests of the orientation of spacecraft]. Aktualnie problemi aviacii i cosmonavtik [VIII all-Russia scientific-technical conference of SibSAU]. Krasnoyarsk, 2012. № 8. P. 29-30. (In Russ.)
2. Schwartz J. L., Hall C. D. The Distributed Spacecraft Attitude Control System Simulator: Development, Progress, Plans, 2003 / Flight Mechanics Symposium // Goddard Space Flight Center. Greenbelt, Maryland, October 28-30. 2003. URL: http://www.dept.aoe.vt.edu/~cdhall/papers/ FMS03.pdf (accessed: 22.11.2014).
3. James J., Howell W. E, Simulator study of a satellite attitude control system using inertia wheels and a magnet / Langley Research Center // Langley Station, Humpton: Va. NASA technical note 63-21893, Oct. 1963 (http://ntrs.nasa.gov).
4. Schwartz J. L., Hall C. D. System Identification of a Spherical Air-Bearing Spacecraft Simulator: AAS/AIAA Space Flight Mechanics Meeting. Maui, Hawaii. - February 2004. URL: http://www.dept.aoe.vt. edu/~cdhall/papers/AAS04-122.pdf (accessed: 22.11.2014).
5. Sinitskiy D. E. [Upgraded test facilities to monitor the dynamic ray characteristics of the spacecraft on the basis of semi-natural methods are modulation] Modernizirovannyy ispytatel'nyy kompleks dlya kontrolya dinamiche-skikh kharakteristik kosmicheskogo apparata na osnove metodov polunaturnogo modelirovaniya. Dis. Cand. Sc. Krasnoyarsk, 2014. 124 p.
© Синицкий Д. Е., Тычкина Ю. И., Дернов С. А., Якимов Е. Н., 2016
