Построение наземных пунктов управления космическими аппаратами с использованием оптимизационно-имитационной модели

Igor Kartsan

doi:10.47813/2782-2818-2021-1-2-64-71

Authors

Igor Kartsan Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Sciences, Sevastopol, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Sevastopol State University, Sevastopol, FGBNU «Expert-Analytical Center», Moscow, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.47813/2782-2818-2021-1-2-64-71

Keywords:

optimization and simulation approach, simulation modeling, model, spacecraft, a network of ground control points

Abstract

The article deals with the application of simulation modeling and optimization-simulation approach to solving problems of synthesis of structures of automated spacecraft control systems, namely, the choice of spacecraft control points, which are multifunctional aggregates of stationary and mobile elements dispersed in space with developed technical means of receiving, transmitting and processing information. Various approaches to the joint use of optimization and simulation models in the synthesis of the structure of complex systems are analyzed. The main attention is paid to the possibility of joint use in the synthesis of optimization and simulation models, their rational interaction in optimization and simulation procedures that describe both the composition and interrelationships of the structural elements of the system, as well as dynamic and stochastic aspects of their functioning. An optimization-simulation approach based on the joint use of optimization and simulation models in the process of searching for optimal structure options is proposed. Rational mapping of a set of interrelated functions performed by a control system into a set of interconnected nodes with appropriate technical means, taking into account the costs of creating or reconstructing the system, the costs of operation and operation, the requirements of operational efficiency of management, the reliability of technical means, the survivability and globality of the control system and other characteristics. Consideration of the problem of optimizing the distribution of tasks included in the control loop by levels and control nodes of the system and determining a set of technical means that minimize the costs of equipping nodes with technical means and their operation when performing restrictions on efficiency, hardware reliability of performing control tasks, weight and energy consumption of on-board equipment, loading of nodes, etc.

References

Тюпкин, М. В. Аппаратно-информационные технологии управления космическими аппаратами // Успехи соврем. естествознания. 2006. № 9. С. 111–113.

Карасева, М.В., Карцан, И.Н., Зеленков, П.В. Метапоисковая мультилингвистическая система // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2007. № 3 (16). С. 69-70.

Царев, Р. Ю., Капулин, Д. В., Штарик, А. В., Штарик, Е. Н. / Синтез и управление развитием кластерных структур АСУ космических систем // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 2 (42). С. 80–84.

Усольцев, А. А. Анализ методов структурно-параметрического описания объекта проектирования // Вестник НИИ СУВПТ. 2003. Вып. 12. С. 19–27.

Клейнен, Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. М.: Статистика, 2008.

Филиппов, В. А. Цвиркун, А. Д., Акинфиев, В. К. Имитационное моделирование при синтезе структур сложных систем. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003.

Строгалев, В. П., Толкачева, И. О. Имитационное моделирование. — МГТУ им. Баумана, 2008. — С. 697—737.

Елубаев, С.А., Джамалов, Н.К., Алипбаев, К.А. и др. Имитационное моделирование основных компонентов системы управления движением космического аппарата. Вестник СибГАУ, 2013, №2 (48).

Лысенко, Л.Н., Корянов, В.В., Топорков, А.Г. Концепция разработки программно-методического обеспечения комплекса имитационного моделирования условий функционирования орбитального сегмента глобальных навигационных и телекоммуникационных геостационарных спутниковых систем. Инженерный журнал: наука и инновации, 2015, вып. 5. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/arse/adb/1398.html

Карцан, И.Н. Мультиверсионное программное обеспечение бортового комплекса управления с генетическим алгоритмом // Решетневские чтения: материалы XXI международной научно-практической конференции (08–11 ноября 2017, г. Красноярск). Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2017. Т. 1. С. 372-373.

Тюпкин, М. В. Многоатрибутивные методы принятия решений в системном анализе // Современные наукоемкие технологии. 2007. № 12. С. 48–50.

Филиппов, В. А., Цвиркун, А. Д. Оптимизационно-имитационные процедуры синтеза структур распределенных систем управления. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2000.

Kartsan, I.N., Zhukov, A.O., Platonov, O.А., Efremova, S.V. The hardware and software implementation of the adaptive platform for an onboard spacecraft control system // Journal of Physics: Conference Series, 2019. 1399 (3), 033071.

Карцан, И.Н., Скопинцева, Л.М., Дмитриев, Д.Д., Ефремова, С.В., Мосиенко, В.В. / Модульно-иерархическое построение программного обеспечения при сетевом взаимодействии наземных пунктов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2018. Т. 2. № 4 (14). С. 151-154.

Карцан, И.Н., Ефремова, С.В. / Мультиверсионная модель программного обеспечения систем управления космическим аппаратом с ранжированием принятия решения // Сибирский аэрокосмический журнал. 2021. Т. 22. № 1. С. 32-46.

Кобзарь, А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: Физматлит, 2006 - 816 с.

Скобелев, П.О., Соллогуб, А.В., Иващенко, А.В., Симонова, Е.В., Степанов, М.Е., Царев, А.В. / Мультиагентная система для исследования методов взаимодействия космических аппаратов дистанционного зондирования Земли // Перспективные информационные технологии для авиации и космоса (ПИТ-2010). Труды Международной конференции с элементами научной школы для молодежи. Самара: СГАУ, 2010 С. 226-230.

Тюпкин, М.В.., Царев, Р.Ю. / Проблема синтеза структуры АСУ космическими аппаратами // Фундаментальные исследования – 2007 - №8 – С. 36-38.