RU2729152C2 - Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation - Google Patents
Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729152C2 RU2729152C2 RU2017109099A RU2017109099A RU2729152C2 RU 2729152 C2 RU2729152 C2 RU 2729152C2 RU 2017109099 A RU2017109099 A RU 2017109099A RU 2017109099 A RU2017109099 A RU 2017109099A RU 2729152 C2 RU2729152 C2 RU 2729152C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control
- loop
- signals
- spacecraft
- control loop
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 5
- 238000004886 process control Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 3
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для управления низкоорбитальными космическими аппаратами связи (КАС) типа «Гонец».The invention relates to space technology and can be used to control low-orbit communication spacecraft (KAS) of the "Gonets" type.
Известны способы и системы для управления космическими аппаратами (КА) на основе контура управления с использованием телеметрических сигналов для передачи по каналам связи, включающие информационные датчики, бортовые и наземные радиопередатчики и радиоприемники, устройства декодирования, регистрирующие устройства (см., например, патент РФ №2134488; книга «Современная телеметрия в теории и на практике», Назаров А.В., изд. «Наука и техника», Санкт-Петербург, 2007 стр. 27, 181).Known methods and systems for controlling spacecraft (SC) based on a control loop using telemetry signals for transmission over communication channels, including information sensors, onboard and ground radio transmitters and radio receivers, decoding devices, recording devices (see, for example, RF patent No. 2134488; book "Modern telemetry in theory and practice", Nazarov AV, ed. "Science and technology", St. Petersburg, 2007 p. 27, 181).
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа заявленного изобретения, является способ управления бортовой аппаратурой, реализованный в радиотехническом комплексе сравнительно простых КА связи (КАС) «Гонец», включающий традиционную телеметрическую систему для передачи цифровых сигналов по каналам связи (см., например, патент РФ №2440677), используемую в технологическом контуре управления (ТКУ) КА.The closest analogue, selected as a prototype of the claimed invention, is a method for controlling onboard equipment, implemented in the radio complex of relatively simple communication spacecraft (KAS) "Gonets", including a traditional telemetry system for transmitting digital signals over communication channels (see, for example, patent RF No. 2440677) used in the technological control loop (TCL) of the spacecraft.
ТКУ для низкоорбитальных КАС связи, характеризуется относительной простотой и высокой надежностью. Этот контур основан на замкнутые через наземный комплекс управления (НКУ) систему телеконтроля и управления бортовыми системами КАС. Обычно операции управления проводятся один раз в несколько суток (от 7 до 30 суток).TKU for low-orbit KAS communication, is characterized by relative simplicity and high reliability. This loop is based on the telecontrol and control system of the onboard systems of the KAS closed through the ground control complex (GCC). Usually, control operations are carried out once every several days (from 7 to 30 days).
Существенным недостатком известных способов и систем управления КАС (в частности и прототипа) является ограниченна оперативность управления КАС при возникновении на его борту широкого спектра быстропротекающих опасных ситуаций, что может привести к снижению эффективности целевого использования КАС или к его потере.A significant disadvantage of the known methods and control systems of the UAN (in particular the prototype) is the limited efficiency of the UAN control when a wide range of fast-moving hazardous situations occurs on board, which can lead to a decrease in the effectiveness of the targeted use of the UAN or to its loss.
Задачей, решаемой предложенным изобретением, является повышение оперативности управления КАС при возникновении на его борту широкого спектра быстропротекающих опасных ситуаций.The problem solved by the proposed invention is to increase the efficiency of the UAN control when a wide range of fast-moving dangerous situations occurs on board.
Решение указанной задачи (в части способа) обеспечивается тем, что способ многоконтурного управления КАС, заключающийся в использовании в процессе управления КАС дополнительного контура управления в виде служебного (1-2 сеанса связи на каждом витке по служебной радиолинии) и автономного (управление в реальном масштабе времени с использованием бортового комплекса управления). При этом, последовательно формируют сигналы, пропорциональные скорости и ускорению первичного телеметрического сигнала, устанавливают граничные значения этих сигналов. На основе оперативности передачи сигналов определяют дополнительные оптимальные контура управления. При выходе текущих значений сигналов за установленные граничные значения или по их совокупности определяют оптимальные контура управления, на выходе, каждого из которых формируют по априорным данным сигналы управления КАС.The solution of this problem (in terms of the method) is provided by the fact that the method of multi-loop control of the CAS, which consists in using an additional control loop in the control process of the CAS in the form of a service (1-2 communication sessions on each loop over a service radio link) and autonomous (real-time control time using the onboard control complex). In this case, signals proportional to the speed and acceleration of the primary telemetry signal are sequentially generated, the boundary values of these signals are set. On the basis of the efficiency of signal transmission, additional optimal control loops are determined. When the current values of the signals go beyond the set boundary values or their combination, the optimal control loops are determined, at the output, each of which is generated according to the a priori data, the control signals of the CAS.
В части устройства, решение указанной задачи обеспечено тем, что система многоконтурного управления КАС, включающая взаимосвязанные между собой телеметрический датчик, технологический контур управления и исполнительные устройства, согласно изобретению, система дополнительно содержит служебный контур управления, вход которого подключен к выходу телеметрического датчика, а выходы -подключены к другим входам исполнительных устройств космического аппарата и автономный контур управления, состоящий из последовательно подключенных к выходу телеметрического датчика первой и второй дифференцирующих схем, выходы каждой из которых и выход телеметрического датчика подключены к входам соответствующих логических блоков, подключенных через дешифратор к соответствующим входам исполнительных органов космического аппарата.In terms of the device, the solution to this problem is provided by the fact that the multi-loop control system of the CAS, including the interconnected telemetry sensor, the technological control loop and actuators, according to the invention, the system additionally contains a service control loop, the input of which is connected to the output of the telemetry sensor, and the outputs -connected to other inputs of the executive devices of the spacecraft and an autonomous control loop consisting of the first and second differentiating circuits connected in series to the output of the telemetry sensor, the outputs of each of which and the output of the telemetry sensor are connected to the inputs of the corresponding logical blocks connected through the decoder to the corresponding inputs of the executive organs of the spacecraft.
Предложенное техническое решение позволит обеспечить необходимую для безаварийной работы оперативность управления КАС при возникновении на его борту широкого спектра быстропротекающих опасных ситуаций и повысить эффективность целевого использования КАС.The proposed technical solution will allow ensuring the efficiency of the UAN control, necessary for trouble-free operation, in the event of a wide range of fast-moving hazardous situations on board, and increase the efficiency of the targeted use of the UAN.
Суть предложенного способа раскрыта на фиг. 1, согласно которой:The essence of the proposed method is disclosed in Fig. 1, according to which:
1. Задают любой особо важный контролируемый параметр Р (например, температура или давление в рабочем отсеке, напряжение энергопитания бортовых систем, помеховая обстановка и т.д.).1. Any particularly important controlled parameter P is set (for example, temperature or pressure in the working compartment, power supply voltage of onboard systems, interference environment, etc.).
2. Формируют первичный сигнал Р (t), пропорциональный изменяемому значению этого параметра (фиг. 1а).2. A primary signal P (t) is formed, proportional to the variable value of this parameter (Fig. 1a).
3. Устанавливают граничные (фиг. 1а) значения изменения этого сигнала (Рдоп.в, Рдоп.н), который по замкнутому через НКУ технологическому контуру управления обеспечивают процесс управления. При этом, на каждое значение первичного сигнала априорно формируют сигналы управления и осуществляют управление КАС.3. Set the boundary (Fig. 1a) values of the change of this signal (Rdop.v, Rdop.n), which is closed through the NKU technological control loop provide the control process. In this case, for each value of the primary signal, control signals are a priori generated and the CAS is controlled.
4. Кроме того, дополнительно используют служебный и автономный контуры управления (СКУ и АКУ).4. In addition, the service and autonomous control loops (ACS and ACS) are additionally used.
5. Последовательно формируют сигналы, пропорциональные скорости (фиг. 1б) и ускорению (фиг. 1в) первичного сигнала, устанавливают граничные (допустимые) значения этих сигналов.5. Signals proportional to the speed (Fig. 1b) and acceleration (Fig. 1c) of the primary signal are sequentially generated, the boundary (permissible) values of these signals are set.
6. На основании допустимых значений времени прохождения сигналов, определяют дополнительные оптимальные по своей оперативности контуры управления (при выходе текущих значений сигналов за установленные граничные значения или по их совокупности), на выходе каждого из которых формируют по априорным признакам сигналы управления КАС (фиг. 1г).6. Based on the permissible values of the signal transit time, additional control loops, optimal in terms of their efficiency, are determined (when the current signal values go beyond the set boundary values or in their totality), at the output of each of which, according to a priori signs, control signals of the CAS are generated (Fig. 1d ).
Таким образом, в зависимости от складывающейся ситуации на борту КАС, срабатывает алгоритм, позволяющий оперативно выбрать оптимальный (в данной ситуации) контур управления, чем и обеспечивается необходимая реакция системы управления на складывающуюся ситуацию.Thus, depending on the situation on board the CAS, an algorithm is triggered that allows you to quickly select the optimal (in this situation) control loop, which provides the necessary response of the control system to the emerging situation.
Заявленный способ реализуется посредством предложенной системы, показанной на фиг. 2, где:The claimed method is implemented by means of the proposed system shown in FIG. 2, where:
Технологический контур управленияTechnological control loop
1 - Телеметрический датчик особо важного параметра (ТД).1 - Telemetry sensor of a particularly important parameter (TD).
2 - Телеметрическое устройство (ТМУ).2 - Telemetry device (TMU).
3 - Наземный передатчик (НПРД).3 - Ground transmitter (NPRD).
4 - Центр управления полетом (ЦУП).4 - Mission Control Center (MCC).
5 - Бортовой приемник (БПРМ).5 - Onboard receiver (BPRM).
Служебный контур управленияService control loop
2-1 - Телеметрическое устройство (ТМУ).2-1 - Telemetry device (TMU).
3-1 - Наземный передатчик (НПРД).3-1 - Ground transmitter (NPRD).
4-1 - Центр управления системой (ЦУС).4-1 - System Control Center (NCC).
6 - Бортовой приемник (БПРМ).6 - Onboard receiver (BPRM).
Автономный контур управленияAutonomous control loop
7 - Исполнительные устройства (ИУ) КА.7 - AC actuators (IU).
8 - Дифференцирующая схема 1 (ДС1).8 - Differentiating circuit 1 (DS1).
9- Дифференцирующая схема 2 (ДС2).9- Differential circuit 2 (DS2).
10 - Логический блок 1 (ЛБ1).10 - Logic block 1 (LB1).
11 - Логический блок 2 (ЛБ2).11 - Logic block 2 (LB2).
12 - Логический блок 3 (ЛБ3).12 - Logic block 3 (LB3).
13 - Дешифратор (ДШ).13 - Decoder (DS).
На фиг. 3 в качестве примера представлены варианты схем реализации логического блока (ЛБ), где:FIG. 3 as an example, variants of schemes for the implementation of a logical unit (LU) are presented, where:
10 - ЛБ110 - LB1
10-1 - Блок компараторов 1.10-1 -
10-2 - Блок компараторов 2.10-2 -
10-3 - Инвертор (Схема НЕ).10-3 - Inverter (NOT circuit).
11 - ЛБ211 - LB2
11-1 - Блок компараторов 1.11-1 -
11-2 - Блок компараторов 2.11-2 -
11-3 - Инвертор (Схема НЕ).11-3 - Inverter (NOT circuit).
12 - ЛБ312 - LB3
12-1 - Блок компараторов 1.12-1 -
12-2 - Блок компараторов 2.12-2 -
12-3 - Инвертор (Схема НЕ).12-3 - Inverter (NOT circuit).
Работа предложенной системы осуществляется следующим образом.The proposed system operates as follows.
Телеметрический сигнал с выхода ТД (1) поступает на входы ТМУ (2) ТКУ и ТМУ (2-1) АКУ, ЛБ1 (10) и, по необходимости, на другие входы ЛБ2 (11) и ЛБ3 (12), а также на вход последовательно подключенных ДС1 (8) и ДС2 (9) АКУ.The telemetry signal from the TD output (1) is fed to the inputs of TMU (2) TKU and TMU (2-1) ACU, LB1 (10) and, if necessary, to other inputs LB2 (11) and LB3 (12), as well as to input of serially connected DS1 (8) and DS2 (9) ACU.
Выход ДС1 (скорость изменения первичного сигнала) поступает на вход ЛБ2 (11) и, по необходимости, на второй другой вход ЛБ3 (12), на вход которого поступает выход ДС2 (ускорение изменения первичного сигнала).The output of DS1 (the rate of change of the primary signal) is fed to the input of LB2 (11) and, if necessary, to the second other input of LB3 (12), the input of which is the output of DS2 (acceleration of the change in the primary signal).
При превышении входных сигналов на входах блоков компараторов 1 и 2 ЛБ (10, 11,12) установленных допустимых порогов (U), на выходе каждого из них формируется определенный позиционный сигнал, совокупность которых поступает на входы ДШ(13). При отрицательных значениях изменения первичного сигнала, его скоростей и ускорений, они через инверторы (10-3, 11-3, 12-3) поступают на входы вторых блоков компараторов (10-2, 11-2, 11-3) ЛБ (10, 11, 12).When the input signals are exceeded at the inputs of the
Сигналы с выходов ТМУ (2) через ЦУП (4), НПРД (3) и БПРМ (5) ТКУ и ТМУ (2-1) через ЦУС (4-1), НПРД (3-1) и БПРМ (6) СКУ поступают на соответствующие входы ИУ (7) КА, к другим входам которых подключены выходы ДШ (13).Signals from the outputs of TMU (2) through MCC (4), NPRD (3) and BPRM (5) TKU and TMU (2-1) via NCC (4-1), NPRD (3-1) and BPRM (6) SKU are fed to the corresponding inputs of the IU (7) of the spacecraft, to other inputs of which the outputs of the DS (13) are connected.
Дифференцирующие схемы широко известны в теории элетро-радио цепей. Компараторы и инверторы являются ключевыми элементами в теории радиоэлектронной техники (см., например В.И. Зубчук «Справочник по цифровой схемотехнике», Киев, изд. Техника, 1990, стр. 36, 42, 53). Указанные компараторы срабатывают при превышении входного сигнала установленного значения на другом их входе. Инверторы меняют полярность входного сигнала на противоположную. Диодная матрица строится по традиционной схеме преобразователей кодов (см. например, А.Г. Алексеенко. Основы микросхемотехники. Сов радио, 1973, стр. 103-105).Differentiating circuits are widely known in the theory of electrical radio circuits. Comparators and inverters are key elements in the theory of radio electronic engineering (see, for example, VI Zubchuk, "Handbook of digital circuitry", Kiev, ed. Technics, 1990, pp. 36, 42, 53). These comparators are triggered when the input signal exceeds the set value at their other input. Inverters reverse the polarity of the input signal. The diode matrix is built according to the traditional scheme of code converters (see, for example, AG Alekseenko. Fundamentals of microcircuitry. Sov radio, 1973, pp. 103-105).
Использование предложенного технического решения позволит обеспечить необходимую для безаварийной работы оперативность управления КАС при возникновении на его борту широкого спектра быстропротекающих опасных ситуаций и повысить эффективность целевого использования КАС.The use of the proposed technical solution will make it possible to ensure the promptness of the UAN control, which is necessary for trouble-free operation, in the event of a wide range of fast-moving hazardous situations on board, and to increase the efficiency of the targeted use of the UAN.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017109099A RU2729152C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017109099A RU2729152C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017109099A RU2017109099A (en) | 2018-09-21 |
RU2017109099A3 RU2017109099A3 (en) | 2020-06-03 |
RU2729152C2 true RU2729152C2 (en) | 2020-08-04 |
Family
ID=63668729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017109099A RU2729152C2 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2729152C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6002916A (en) * | 1998-02-23 | 1999-12-14 | Lockheed Martin Corporation | Space-based server network architecture |
RU2477521C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Flight experiment control system |
RU2508558C2 (en) * | 2008-07-24 | 2014-02-27 | Сес Астра С.А. | Spacecraft position estimating system and method |
RU2570833C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for low-orbit global satellite communication and system therefor |
RU2611855C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-03-01 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for telemetry control for communication low-orbiting space crafts control and device for its implementation |
-
2017
- 2017-03-20 RU RU2017109099A patent/RU2729152C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6002916A (en) * | 1998-02-23 | 1999-12-14 | Lockheed Martin Corporation | Space-based server network architecture |
RU2508558C2 (en) * | 2008-07-24 | 2014-02-27 | Сес Астра С.А. | Spacecraft position estimating system and method |
RU2477521C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Flight experiment control system |
RU2570833C1 (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for low-orbit global satellite communication and system therefor |
RU2611855C2 (en) * | 2015-07-23 | 2017-03-01 | Открытое акционерное общество "Спутниковая система "Гонец" | Method for telemetry control for communication low-orbiting space crafts control and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2017109099A (en) | 2018-09-21 |
RU2017109099A3 (en) | 2020-06-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chérif | Existence and global exponential stability of pseudo almost periodic solution for SICNNs with mixed delays | |
Seo et al. | Decoding of polar code by using deep feed-forward neural networks | |
Yang et al. | Uniform stability analysis of fractional-order BAM neural networks with delays in the leakage terms | |
Fradkov et al. | Estimation and control under information constraints for LAAS helicopter benchmark | |
RU2729152C2 (en) | Method for multi-loop control of space communication apparatus and system for its implementation | |
Rajatha et al. | Authentication of mav communication using caesar cipher cryptography | |
Guo et al. | String stability of heterogeneous leader-following vehicle platoons based on constant spacing policy | |
Andrievsky et al. | Adaptive coding for maneuvering UAV tracking over the digital communication channel | |
Emrani et al. | Leader-follower formation control of autonomous underwater vehicles with limited communications | |
Kim et al. | Time-delay robust nonlinear dynamic inversion for chaos synchronization with application to secure communications | |
RU2611855C2 (en) | Method for telemetry control for communication low-orbiting space crafts control and device for its implementation | |
Naderi et al. | Anti-Synchronization of Complex Chaotic T-System Via Optimal Adaptive Sliding-Mode and Its Applications In Secure Communication | |
Harb et al. | Chaotic Systems Synchronization in Secure Communication Systems. | |
Purwar et al. | Neuro sliding mode control of robotic manipulators | |
Pal | Synchronization of coupled hyper-chaotic systems | |
CN105450388A (en) | Compound-combined type synchronization method based on five chaotic systems | |
Andrievsky et al. | Experimental evaluation of synchronization-based data transmission scheme for multipendulum setup | |
RU2585979C1 (en) | Method of transmitting information with intra-symbol pseudorandom operational frequency using random signals | |
Liu et al. | Stability analysis and stabilization of wireless networked control systems based on deadband control scheduling | |
Chen et al. | A New globally exponential stability criterion for neural networks with discrete and distributed delays | |
Kassim et al. | Implementation on microcontroller devices of a secure communication scheme based on fractional-order chaotic systems | |
Houmor et al. | A secure communication Scheme based on adaptive modified projective combination synchronization of fractional-order hyper-chaotic systems | |
Sahab et al. | Anti-synchronization of two different hyperchaotic systems via active generalized backstepping method | |
Chen et al. | Chua system chaos synchronization using single variable feedback based on LaSalle invariance principal | |
Hu et al. | Finite-time Synchronization of Inertial Neural Networks via Periodically Intermittent Control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |