Оптимизация управления тягой двигателей ракеты-носителя "Союз 2-1В" на основе принципа минимума управления
Автор: Петрищев Владимир Фдорович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Механика и машиностроение
Статья в выпуске: 6-2 т.17, 2015 года.
Бесплатный доступ
Разработанный автором принцип минимума управления, обеспечивающий минимизацию расхода ресурсов на управление, рассмотрен применительно к задаче синтеза дискретной оптимальной замкнутой системы управления модулем вектора тяги двигателей ракеты-носителя «Союз 2-1в» как материальной точки. Задача решается при следующих упрощениях: предположении о сферичности фигуры Земли, использовании аналитических зависимостей изменения плотности атмосферы и скорости звука с высотой, изменения коэффициента лобового сопротивления по траектории. Для моделирования движения центра масс использованы уравнения в конечных разностях. Предполагается возможность форсирования и глубокого дросселирования тяги двигателей обеих ступеней при условии сохранения их удельного импульса. Моделируется старт с космодрома «Плесецк». Движение рассматривается плоским в полярной системе координат. Приведены результаты моделирования движения ракеты-носителя. Показано, что использование предложенного принципа минимума управления повышает высоту орбиты выведения того же полезного груза.
Качество, ковариация, орбита, система, состояние, ступень, тяга, траектория, функция ляпунова, управление
Короткий адрес: https://sciup.org/148204292
IDR: 148204292 | УДК: 629.7
Optimization of Soyuz 2-1V launch-vehicle engine thrust control based on the principle of minimum control
The author developed a principle of minimum control, which is aimed to minimize energy consumption necessary for control, and applied it for synthesis of a discrete optimal closed-loop system controlling engine thrust vector magnitude of a Soyuz 2-1v launch-vehicle as a particle. The problem is solved with the following simplifications: assumption of the Earth’s figure sphericity, use of analytic dependences of atmospheric density and sound velocity variation with altitude, and drag coefficient variation with trajectory. To model centre-of-mass motion, the author used finite-difference equations. It is assumed that it is possible to force and throttle the engine thrust of both stages given conservation of their specific thrust. A launch from the Plesetsk cosmodrome is simulated. The motion is considered to be two-dimensional in polar coordinate system. The article includes the results of the launch-vehicle motion simulation. It also shows that application of this principle of minimum control results in increase in injection orbit altitude for the same payload.
Список литературы Оптимизация управления тягой двигателей ракеты-носителя "Союз 2-1В" на основе принципа минимума управления
- Петрищев В.Ф. Принцип минимума управления в задаче синтеза линейных дискретных систем.//Материалы научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космической техники» (III Козловские чтения). 2013. С. 513 -521.
- Петрищев В.Ф. Принцип минимума управления в задаче синтеза дискретных систем/7-я Российская мультиконференция по проблемам управления//Материалы конференции «Управление в морских и аэрокосмических системах» (УМАС-2014). 7-9 сентября 2014 г. Санкт-Петербург. С 64-73.
- Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Тюлевин С.В. и др. Самарские ступени семёрки//Самара, Издательский дом «Агни».2011. 253 с.
- Аппазов Р. Ф., Сытин О. Г. Методы проектирования траекторий носителей и спутников Земли//М.: «Наука», 1987. 440 с.
