Подробное описание документа

Чжоу Ш., Кулик А. А., Чжай И.
   Исследование полета моногоразового космического аппарата при входе в атмосферу земли на основе метода модельно-прогнозируемого управления / Чжоу Ш., Кулик А. А., Чжай И. // Авиакосмическое приборостроение. - 2025. - № 6. - С. 28-38.

Приводится применение метода модельно прогнозирующего управления (MPC) для контроля траектории входа космического аппарата в атмосферу Земли. Модельно управляющее управление позволяет спрогнозировать изменение состояния системы и своевременно скорректировать управляющие воздействия на объект управления. Такой подход обеспечивает высокую точность выдерживания заданной траектории полета за счёт учёта нелинейности динамики космического аппарата и неопределённостей внешней среды в процессе его атмосферного спуска. На начальном этапе исследования разработана математическая модель входа космического аппарата в атмосферу Земли. Модель содержит описание окружающей среды полета космического аппарата с учётом нелинейных изменений его аэродинамических параметров. Также в модели учитываются ограничения спуска аппарата, вызванные наличием тепловых потоков. На основе полученной модели проведено сравнительное моделирование эффективности MPC и линейно-квадратичного регулятора (LQR) при управлении спуском космического аппарата по заданной траектории. В результате моделирования определено, что в условиях нелинейной динамики полета космического аппарата в атмосфере Земли MPC метод позволяет значительно уменьшить погрешности управления, а также повысить точность выдерживания заданной траектории полета, обеспечить робастность системы управления. Предложенный метод снижает насыщение управляющего сигнала, который вызван ограничениями тепловых нагрузок и динамическом давлением. Авторами статьи предложен MPC алгоритм для вычисления сигнала управления многоразовым космическим аппаратом по заданной траектории снижения в атмосфере Земли. Полученные результаты исследования могут быть использованы при проектировании системы управления многоразовым космическим аппаратом
Ключевые слова многоразовый космический корабль, модельно-прогнозирующее управление, вход в атмосферу, траекторная оптимизация, квадратичное программирование