Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами. Контроль полета и парирование нештатных (лекция 5)

Сентябрь 15, 2022

Главная
Физика
Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами. Контроль полета и парирование нештатных (лекция 5)

Содержание

2. Управление полетом КА
3. Контроль состояния КА Контроль параметров состояния КА играет роль обратной связи, с помощью которой оценивается способность
4. Приём Обработка Регистрация Отображение Датчик Д1 Преобразование Экипаж БКУ КА Сбор Передача по каналам связи Процесс
5. Получение телеметрической информации Бортовые системы КА Наземная часть ЦУП Радиотелеметрическая система (РТС) Режимы работы РТС Воспроизведение
6. Связь через СС Связь через СС Наземные пункты Спутник связи Состав наземного контура управления
7. Бытовой отсек Спускаемый аппарат Переходный отсек Приборный отсек Агрегатный отсек Объем телеметрических параметров по транспортному пилотируемому
8. Объемы контроля ТМ-параметров «Салют-6» «Салют-7» «Мир» Объем ТМИ, тыс.ТМ-параметров МКС МКС
9. Параметры состояния КА Параметры состояния КА Управляемые Не управляемые Контролируемые Не контролируемые
10. ОБЩИЙ АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ
11. Датчики Датчик выполняет преобразование параметра в электрический сигнал Датчики Датчики контроля процессов Датчики контроля событий Типы
12. Радиотелеметрические системы Циклические Адаптивные Способы компоновки измерительных каналов в РТС Адресные Адаптивно - адресные
13. Отбраковка сбойной информации Отображение информации Восстановление сбойной информации Тарирование параметров Вычислительные и логические операции Автоматизированный анализ
14. Типовой формат отображения ТМИ Эти работы выполняются специалистами оперативного контура управления в соответствии с разработанной полетной
15. Мнемосхема КОБ1 СОТР СМ
16. Обобщенная схема анализа КА Анализ состояния КА последовательно выполняется по следующей обобщенной схеме: Анализ значений отдельных
17. Система Элементы системы РС МКС Модули Пример: иерархическая структура форматов отображения телеметрической информации
18. Анализ телеметрической информации Анализ Оперативный анализ Послеполетный анализ Результаты используются для дальнейшего совершенствования конструкции, систем и
19. Методы автоматизированного анализа ТМИ метод двухуровневого контроля метод параллельного моделирования метод дерева состояний метод матрицы состояния
20. Метод двухуровневого контроля
21. Метод параллельного моделирования Бортовые системы КА Модель ТМИ модели ТМИ КА Результат ПМО сравнения
22. Пример метода дерева состояний Заключение о текущем состоянии делается как итог последовательного анализа состояния каждого из
23. Метод матрицы состояния Заключение о текущем состоянии делается как итог сравнения с матрицей заранее определенных состояний
24. Возможные результаты контроля I. Состояние космического аппарата в норме II. Значение некоторого параметра вышло за среднестатистический
25. Значение некоторого параметра вышло за среднестатистический порог Формируется сообщение: «ВНИМАНИЕ. Параметр вышел за среднестатистический порог и
26. Значение некоторого параметра за пределы нормы Ситуация приводит к одному из двух исходов: Соответствующие бортовые системы
27. Возмущающие воздействия, действующие на контур управления полетом
28. Нештатные ситуации Совокупность обстоятельств, обусловленных действием возмущающих факторов приводящих к недопустимому изменению состоянию КА, его функциональных
29. Классификация нештатных ситуаций Расчетные нештатные ситуации – действия по их парированию рассматриваются заранее, в при анализе
30. Нештатные ситуации в космическом полёте Нештатная ситуация: состояние космического комплекса, его составных частей и привлекаемых средств,
31. ОБЩАЯ СХЕМА РАБОТЫ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ НЕШТАТНОЙ СИТУАЦИИ Ткрит – время до наступления необратимых отрицательных изменений в
32. Модель безопасности управления полетом
33. Аварийные ситуации Авария на борту КА Видимые Скрытые Пример: аварийная разгерметизация орбитального комплекса «Мир» Пример: аварийное
34. Пример парирования нештатной ситуации на орбитальном комплексе «Мир» Описание НШС: 26 июня 1997 года при проведении
35. График падения давления в станции «Мир»
36. Пример парирования «скрытой» нештатной ситуации при проведении спуска корабля «Союз ТМ-5» Описание НШС: 7 сентября 1988
37. Циклограмма спуска корабля «Союз ТМ-5» Тормозной импульс-115 м/с Разделение Программа разделения – 20 мин. Фактический импульс-
39. Скачать презентацию

Слайд 2

Управление полетом КА

Слайд 3

Контроль состояния КА
Контроль параметров состояния КА играет роль обратной связи,

с помощью которой оценивается способность КА к выполнению поставленных задач

КА

ЦУП

Управляющие воздействия

Информация о состоянии КА

Слайд 4

Приём
Обработка
Регистрация
Отображение
Датчик
Д1
Преобразование
Экипаж
БКУ
КА
Сбор
Передача по каналам связи
Процесс S1
Датчик
Д2
Процесс S2
Датчик
Дn
Процесс Sn
Сбор
ЦУП
Наземная станция слежения

Слайд 5

Получение телеметрической информации
Бортовые системы
КА
Наземная часть
ЦУП
Радиотелеметрическая система (РТС)
Режимы работы РТС
Воспроизведение
Запись
Непосредственная
передача
Совокупность

телеметрических датчиков, преобразующих, коммутационных и передающих устройств образует радиотелеметрическую систему (РТС).

Слайд 6

Связь
через СС
Связь
через СС
Наземные пункты
Спутник связи
Состав наземного контура управления

Слайд 7

Бытовой отсек
Спускаемый аппарат
Переходный отсек
Приборный отсек
Агрегатный отсек
Объем телеметрических параметров
по транспортному пилотируемому

кораблю «Союз»

Полный объем телеметрической информации – более 5 тыс. параметров

Слайд 8

Объемы контроля ТМ-параметров
«Салют-6»
«Салют-7»
«Мир»
Объем ТМИ,
тыс.ТМ-параметров
МКС
МКС

Слайд 9

Параметры состояния КА
Параметры
состояния КА
Управляемые
Не управляемые
Контролируемые
Не контролируемые

Слайд 10

ОБЩИЙ АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ

Слайд 11

Датчики
Датчик выполняет преобразование параметра в электрический сигнал
Датчики
Датчики контроля процессов

Датчики контроля событий

Типы датчиков: потенциометрические, тензометрические, индуктивные, емкостные, терморезисторные, пьезоэлектрические, термопары, сельсинные, индукционные и т.д.

Слайд 12

Радиотелеметрические системы
Циклические
Адаптивные
Способы компоновки измерительных каналов в РТС
Адресные
Адаптивно - адресные

Слайд 13

Отбраковка сбойной информации
Отображение информации
Восстановление сбойной информации
Тарирование параметров
Вычислительные и логические операции
Автоматизированный анализ
Обработка

и анализа телеметрической информации (ТМИ)

Слайд 14

Типовой формат отображения ТМИ
Эти работы выполняются специалистами оперативного контура
управления в соответствии

с разработанной полетной эксплуатационной
документацией и включают в себя следующий состав работ:
На каждом сеансе связи:
- Оценка технического состояния бортовых систем по данным ТМИ и докладам экипажа;
- Распознавание нештатных ситуаций в бортовых системах РС МКС;
- Выработка рекомендаций по выходу из нештатных ситуаций в бортовых системах;
В течение смены:
- Согласование детального плана полета на n+4 сутки;
- Согласование р/г в части эксплуатации бортовых систем;
- Учёт наработок приборов за смену;
- Подготовка оперативных материалов для анализа нештатных ситуаций;

Слайд 15

Мнемосхема КОБ1 СОТР СМ

Слайд 16

Обобщенная схема анализа КА
Анализ состояния КА последовательно выполняется по следующей обобщенной

схеме:
Анализ значений отдельных параметров системы и сравнение полученных результатов с расчетными.
2. Анализа состояния отдельных систем КА.
3. Анализа состояния КА в целом

Слайд 17

Система
Элементы системы
РС МКС
Модули
Пример: иерархическая структура форматов отображения телеметрической информации

Слайд 18

Анализ телеметрической информации
Анализ
Оперативный анализ
Послеполетный анализ
Результаты используются для дальнейшего совершенствования конструкции,

систем и оборудования КА

Выполняется в ходе полета КА в реальном масштабе времени,
его результаты используются непосредственно
для управления полетом

Слайд 19

Методы автоматизированного анализа ТМИ
метод двухуровневого контроля
метод параллельного моделирования
метод дерева состояний
метод матрицы

состояния

Слайд 20

Метод двухуровневого контроля

Слайд 21

Метод параллельного моделирования
Бортовые системы КА
Модель
ТМИ модели
ТМИ КА
Результат
ПМО
сравнения

Слайд 22

Пример метода дерева состояний
Заключение о текущем состоянии делается как итог

последовательного анализа состояния каждого из параметров

Возможные состояния объекта анализа

Параметр 1

Параметр 2

- параметр в норме

- параметр не в норме

Слайд 23

Метод матрицы состояния
Заключение о текущем состоянии делается как итог сравнения

с матрицей заранее определенных состояний

p – параметры, получаемые с борта КА;
c – вычисляемые параметры;
S – состояния объекта анализа (КА).

Слайд 24

Возможные результаты контроля
I. Состояние космического аппарата в норме
II. Значение

некоторого параметра вышло за среднестатистический порог
III. Значение некоторого параметра за пределы нормы

Кф (t2)

Кф (t1)

III

Слайд 25

Значение некоторого параметра вышло за среднестатистический порог
Формируется сообщение:
«ВНИМАНИЕ. Параметр вышел

за среднестатистический порог и имеется тенденция к выходу за допустимый предел».
Среднестатистический порог значений параметра получают в результате статистической обработки его фактических значений.
Предельно допустимые значения параметра указаны в техническом описании систем КА.
Темп изменения параметра:
ΔКф / Δt = (Кф (t2) - Кф (t1)) / (t2 - t1)
Прогнозируемое время достижения параметром допустимого значения:
tп = (Кп - Ксс) / (ΔКф / Δt)прогн + tсс
tсс – время достижения параметром значения Ксс,
(ΔКф / Δt)прогн – прогнозируемый темп изменения параметра

Слайд 26

Значение некоторого параметра за пределы нормы
Ситуация приводит к одному из двух

исходов:
Соответствующие бортовые системы справятся с возмущением и параметры вернутся в область среднестатистических значений
Указанная тенденция сохранится и параметры выйдут за допустимые пределы – возникнет нештатная (аномальная) ситуация

Слайд 27

Возмущающие воздействия, действующие на контур управления полетом

Слайд 28

Нештатные ситуации
Совокупность обстоятельств, обусловленных действием возмущающих факторов приводящих к недопустимому

изменению состоянию КА, его функциональных возможностей и способности выполнения запланированной операции, невыполнению какой-либо запланированной операции, снижению уровня безопасности полета принято называть нештатной ситуаций.

Слайд 29

Классификация нештатных ситуаций
Расчетные нештатные ситуации – действия по их парированию

рассматриваются заранее, в при анализе работы систем КА до полета, также включаются ситуации возникавшие при наземных испытаниях систем и в процессе проведенных ранее полетов.
Нерасчетные нештатные ситуации – причиной является не рассмотренный заранее отказ, характерны тем, что при их возникновении необходимо оперативно проводить анализ ситуации и вырабатывать меры по ее парированию.
Нештатные ситуации, сложившиеся в результате неустранимых отказов и приводящие к нарушению требований безопасности экипажа и КА, называют аварийными.

Слайд 30

Нештатные ситуации в космическом полёте
Нештатная ситуация: состояние космического комплекса, его составных

частей и привлекаемых средств, а также условий полёта, не предусмотренные программой штатного функционирования или отклонение состояния здоровья космонавта от нормального.
Рассмотренная нештатная ситуация: нештатная ситуация, которая была выявлена и рассмотрена в процессе создания космического комплекса и предполётного анализа и внесена в конструкторскую документацию.
Расчетная нештатная ситуация: нештатная ситуация, способы и средства выхода из которой предусмотрены и внесены в конструкторскую документацию.

Слайд 31

ОБЩАЯ СХЕМА РАБОТЫ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ НЕШТАТНОЙ СИТУАЦИИ
Ткрит – время до наступления

необратимых отрицательных изменений в состоянии КА

Слайд 32

Модель безопасности управления полетом

Слайд 33

Аварийные ситуации
Авария на борту КА
Видимые
Скрытые
Пример: аварийная разгерметизация орбитального комплекса «Мир»

Пример: аварийное разделение отсеков транспортного пилотируемого корабля «Союз»

Слайд 34

Пример парирования нештатной ситуации на орбитальном комплексе «Мир»
Описание НШС:
26 июня

1997 года при проведении отработки режима ручной стыковки грузового транспортного корабля «Прогресс М-34» с орбитальным комплексом «Мир» произошло столкновение корабля со станцией, что привело к разгерметизации объёма жилых отсеков ОК «Мир» с темпом до 20 мм рт. ст. в минуту.

Слайд 35

График падения давления в станции «Мир»

Слайд 36

Пример парирования «скрытой» нештатной ситуации при проведении спуска корабля «Союз ТМ-5»
Описание

НШС:
7 сентября 1988 года при проведении спуска пилотируемого транспортного корабля «Союз ТМ-5» в результате сбоя в вычислительной машине при закладке тормозного импульса на спуск вместо необходимых 115 м/с в оперативной памяти машины остался записанным импульс последнего маневра перед стыковкой (3 м/с), что привело к выдаче недостаточного для спуска тормозного импульса.
При этом спусковая циклограмма была запущена, по которой через 20 минут после выдачи импульса должно было произойти разделение отсеков корабля. Исполнение этой циклограммы привело бы к тому, что экипаж остался бы в спускаемом аппарате без приборно-агрегатного отсека, и в этом случае становилось бы невозможным его возвращение на Землю.
Действия экипажа:
при вхождении в зону связи экипаж доложил на Землю о ситуации с тормозным импульсом, но о загорании транспаранта «Программа разделения» экипаж не доложил;
по результатам анализа ситуации Земля приняла решение о переносе спуска на следующие сутки, а для прекращения всех динамических операций экипажу была выдана рекомендация о выдаче с пульта команды «Отбой динамических режимов»;
экипаж реализовал выданные рекомендации, что привело к отбою программы разделения за 42 сек до исполнения операции разделения.
Итог:
действия Земли и экипажа позволили избежать катастрофической ситуации;
на следующие сутки спуск прошел в штатном режиме, экипаж благополучно возвратился на Землю.

Слайд 37

Циклограмма спуска корабля «Союз ТМ-5»
Тормозной импульс-115 м/с
Разделение
Программа разделения – 20 мин.
Фактический

импульс- 3 м/с

Программа разделения – 20 мин.

Разделение

Сеанс связи

Полеты в космос. Оперативное управление космическими аппаратами. Контроль полета и парирование нештатных (лекция 5)

Содержание

Управление полетом КА

Контроль состояния КА Контроль параметров состояния КА играет роль обратной связи,

Связь через СССвязь через ССНаземные пунктыСпутник связиСостав наземного контура управления

Бытовой отсекСпускаемый аппаратПереходный отсекПриборный отсекАгрегатный отсекОбъем телеметрических параметров по транспортному пилотируемому

Объемы контроля ТМ-параметров«Салют-6»«Салют-7»«Мир»Объем ТМИ, тыс.ТМ-параметровМКСМКС

Параметры состояния КАПараметры состояния КАУправляемые Не управляемыеКонтролируемыеНе контролируемые

ОБЩИЙ АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ

Датчики Датчик выполняет преобразование параметра в электрический сигнал ДатчикиДатчики контроля процессов

Радиотелеметрические системыЦиклические АдаптивныеСпособы компоновки измерительных каналов в РТСАдресные Адаптивно - адресные

Типовой формат отображения ТМИЭти работы выполняются специалистами оперативного контурауправления в соответствии

Мнемосхема КОБ1 СОТР СМ

Обобщенная схема анализа КААнализ состояния КА последовательно выполняется по следующей обобщенной

СистемаЭлементы системыРС МКСМодулиПример: иерархическая структура форматов отображения телеметрической информации

Анализ телеметрической информации АнализОперативный анализПослеполетный анализРезультаты используются для дальнейшего совершенствования конструкции,

Методы автоматизированного анализа ТМИметод двухуровневого контроляметод параллельного моделированияметод дерева состоянийметод матрицы

Метод двухуровневого контроля

Метод параллельного моделирования Бортовые системы КАМодель ТМИ моделиТМИ КАРезультатПМО сравнения

Пример метода дерева состояний Заключение о текущем состоянии делается как итог

Метод матрицы состояния Заключение о текущем состоянии делается как итог сравнения

Возможные результаты контроля I. Состояние космического аппарата в норме II. Значение

Значение некоторого параметра вышло за среднестатистический порогФормируется сообщение: «ВНИМАНИЕ. Параметр вышел

Значение некоторого параметра за пределы нормыСитуация приводит к одному из двух