Аннотация. 

В работе рассматривается моделирование заключительных этапов посадки космического аппарата на Луну в системах виртуального окружения. Для решения этой задачи предлагаются методы и алгоритмы синтеза оптимального управления реактивными двигателями лунного аппарата с реализацией критериев быстродействия и минимального расхода топлива. Разработанное управление основано на обратной связи по показаниям виртуальных датчиков и позволяет реализовать переориентацию, торможение и мягкую посадку спускаемого аппарата. Апробация предложенных в статье методов и подходов проводилась в созданном нами программном комплексе системы виртуального окружения на примере моделирования посадки виртуальной модели космического аппарата Луна-25 в автоматическом режиме и показала их адекватность и эффективность.

Ключевые слова: 

космический аппарат, Луна, мягкая посадка, реактивный двигатель, оптимальное управление, моделирование, система виртуального окружения.

Стр. 81-92.

DOI 10.14357/20718632220408

 

Литература

1. Казмерчук П.В. и др. Космический аппарат «Луна-25» – основа новых исследований Луны // Вестник НПО имени Лавочкина, 2016, 34(4):9-19.

2. Дьячкова М.В., Литвак М.Л., Митрофанов И.Г., Санин А.Б. Выбор мест посадки космического аппарата Луна-25 в окрестности Южного полюса Луны // Астрономический вестник, 2017, 51(3):204-215.

3. Жуков Б.И. и др. Управление движением космического аппарата при посадке на поверхность Луны // Вестник НПО имени Лавочкина, 2021, 54(4):22-30.

4. Garcia A.D., Schlueter J., Paddock E. Training astronauts using hardware-in-the-loop simulations and virtual reality // AIAA SciTech Forum, Orlando, FL, 2020.

5. Bruguera M.B., Ilk V., Ruber S., Ewald R. Use of virtual reality for astronaut training in future space missions – spacecraft piloting for the Lunar Orbital Platform – Gateway (LOP-G) // 70th International Astronautics Congress, Washington D.C., 2019.

6. Петрищев В.Ф. Энергосберегающий алгоритм автоматического управления тягой двигателя на заключительном участке мягкой посадки на Луну // Мехатроника, автоматизация, управление, 2019, 20(3):180-188.

7. Gazzola F., Marchini E.M. The moon lander optimal control problem revisited // Mathematics in Engineering, 2020, 3(5):1-14.

8. Zhang H., Li J., Wang Z., Guan Y. Guidance navigation and control for Chang’E-5 powered descent // Space: Science & Technology, 2021, 1-15.

9. Filo J. Lunar landing simulation. Bachelor’s thesis. Brno University of Technology, Faculty of Information Technology, Brno, 2019.

10. Сихарулидзе Ю.Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов. 2-е изд. М.: Бином, Лаборатория знаний, 2013, 407 с.

11. Cassalino L. Fuel-optimal lander trajectory for lunar softprecision landing, Master’s Degree Thesis, 2020-2021.

12. Локтева Е.С. Оптимальное управление маневром космического аппарата для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны // Наука без границ, 2018, 22(5):105-117.

13. Хуан Ичун. Оптимальное управление маневром лунного аппарата на выбранную точку мягкой посадки между зависаниями // Труды МАИ, 2016, 90:1-19.

14. Михайлюк М.В., Мальцев А.В., Тимохин П.Ю., Страшнов Е.В., Крючков Б.И., Усов В.М. Система виртуального окружения VirSim для имитационно-тренажерных комплексов подготовки космонавтов // Пилотируемые полеты в космос, 2020, 37(4):72-95.

15. Дронг В.И., Дубинин В.В., Ильин М.М. и др. Курс теоретической механики: Учебник для вузов. Под общ. ред. К.С. Колесникова. 3-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, 736 с.

16. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. 2-е изд., переработанное и дополненное. М.: Наука, Главная редакция физ.-мат. литературы, 1969, 408 с.