Лекции 1 Структура контура управления КА. Бортовой комплекс управления Титов

Титов А.М.

управления
Экипаж
Наземный комплекс управления (НКУ)

с информационным и программным обеспечением, предназначенных для управления движением КА

и функционирования бортового оборудования.
Основными задачами БКУ являются:
управление движением и навигация КА;
управление функционированием бортовой аппаратуры;
управление элементами конструкций;
взаимодействие с наземным комплексом управления и экипажем.

Бортовой комплекс управления

построение начальной ориентации;
построение и поддержание ориентации связанных осей КА

относительно опорных систем координат;
коррекция орбиты;
увод КА с орбиты по завершении работы;
определение и прогноз навигационных параметров;
сближение и стыковка КА;
спуск и посадка КА;
управление приводами солнечных батарей;
наведение целевого оборудования;
контроль работоспособности приборов и исполнительных органов, используемых при управлении движением и навигации.

функционировании КА и при взаимодействии с наземным комплексом управления и

экипажем;
командное управление бортовыми системами и элементами конструкции;
организация контроля и диагностики бортовой аппаратурой
реализация алгоритмов управления и контроля бортовыми системами;
распределение питания между бортовыми потребителями;
расчет баланса энергопотребления и управление сбросом нагрузки электросети;
управление целевым оборудованием.

управление раскрытием элементов конструкции (панелей солнечных батарей и антенн);
управление движением

панелей солнечных батарей и текущая ориентация панелей на Солнце;
защита электроподрывных устройств от несвоевременного (несанкционированного) срабатывания и от воздействия статического электричества.

бортовой радиотехнический комплекс (БРТК);
ввод и обработка командно-программной информации от НКУ;

сбор, обработка, формирование и передача телеметрической информации (ТМИ);
организация информационно-командной связи с экипажем;
организация бортовой шкалы времени, сверка бортового и наземного времени, коррекция бортового времени;
организация информационно-управляющей связи с наземными испытательными средствами.

системы управления грузовым транспортным кораблем.
В состав БКУ входят:
- бортовая

цифровая вычислительная система (БЦВС) в виде вычислительных средств и устройств сопряжения, обеспечивающая информационное взаимодействие с бортовыми абонентами и предоставляющая свои вычислительные ресурсы для решения задач управления системами КА и задач контроля их работы;
- система управления движением и навигацией (СУДН), предназначенная для управления движением КА как материальной точки (перемещение центра масс), так и для управления угловым движением КА (движением вокруг центра масс);

(СУБК), которая выполняет функции коммутации электропитания, усиления и преобразования электрических

сигналов, а также выдачи команд управления в системы и приборы КА в соответствии с временными и логическими условиями;
бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) для обеспечения обмена информацией между БКУ и НКУ;
система бортовых измерений (СБИ), предназначенная для сбора, обработки и передачи в НКУ и БЦВС телеметрической информации о результатах измерений, характеризующих состояние систем КА;
программное обеспечение (ПО) бортового комплекса управления.

ориентации ТГК относительно орбитальной системы координат, инерциальной системы J2000, текущей

инерциальной системы координат, солнечной и лучевой систем координат;
- развороты ТГК относительно заданной системы координат;
- коррекцию орбиты (с выдачей импульсов по прямой информации от наземного комплекса управления и по результатам бортовых расчетов);
- определение параметров относительного движения корабля и орбитальной станции (ОС) и управление этим движением до стыковки с ОС с заданными условиями контакта, как в автоматическом режиме, так и с использованием ручного телеоператорного режима управления;

станцией после его отделения от ОС;
обеспечение схода корабля с орбиты

(по схеме одноимпульсной коррекции орбиты).
В состав СУДН входят:
- бортовая вычислительная машина ЦВМ101 с программным обеспечением СУДН;
- блоки устройств сопряжения БУС101, обеспечивающие необходимые интерфейсы ЦВМ101 с бортовой аппаратурой и НКУ;
- процессоры навигационных модулей аппаратуры АСН-КП с соответствующим программным обеспечением.

инерциальные измерители СУДН – датчики угловых скоростей и блок измерителей

приращений скорости (акселерометр);
- аппаратура «Курс-НА измерения параметров относительного движения;
- аппаратура автономной спутниковой навигации АСН-КП;
- приборы инфракрасной вертикали 301К, солнечный датчик 258К1.

ЕКТС-ТКА и антенно-фидерное устройство ЕКТС, предназначена для обеспечения радиоуправления и

радиоконтроля КА:
− при непосредственном взаимодействии с наземными станциями «Клен-Н» в составе наземного комплекса управления (НКУ);
− при взаимодействии с НКУ по спутниковым каналам ретрансляции через спутники ретрансляторы (СР) «Луч» и наземные станции «Клен-Р».

в БВС СУДН массивов цифровой информации (ЦИ);
- радиоконтроль орбиты (измерение

наклонной дальности и радиальной составляющей скорости корабля при непосредственном взаимодействии с наземными станциями «Клен-Н»);
- прием от МБИТС-ТК и передачу на НКУ телеметрической информации (ТМИ);
- прием от телевизионной системы «Клест-М» и передачу на НКУ ТВ-информации в малокадровом режиме (ТВм);
- обмен с БВС СУДН по мультиплексному каналу обмена.

Борт» прием, выделение, обработку и выдачу бортовым потребителям следующих видов

цифровой информации:
- функциональных команд (ФК) для СУБК корабля с последующим квитированием;
- служебных команд (СК) внутреннего пользования для управления режимами работы БРТС с последующим квитированием;
- командно-программной информации (КПИ) для бортовой вычислительной системы БВС СУДН.

обеспечивает передачу цифровой информации от бортовых источников:
- квитанций командно-программной информации

или другой информации от БВС СУДН;
- собственного массива диагностической информации (ДИ) для анализа состояния аппаратуры ЕКТС-ТКА на Земле;
- телеметрической информации (ТМИ) от системы МБИТС-ТК;
- информации малокадрового телевидения (ТВм) от системы «Клест-М».
По радиолинии «Борт – Земля» БРТС обеспечивает ретрансляцию сигналов измерения дальности и радиальной составляющей скорости объекта для измерения текущих навигационных параметров (ИТНП) корабля средствами НКУ.

в составе станции сбор от датчиковой аппаратуры, запоминание, преобразование и

передачу на средства НКУ информации, которая характеризует функционирование конструктивных узлов и систем корабля.
При полёте в составе станции СБИ обеспечивает передачу оперативной телеметрической информации через радиотелеметрическую систему служебного модуля РС МКС (используется режим выдачи информации через БВС СУДН корабля в БВС служебного модуля для передачи на Землю).
В состав системы бортовых измерений ТГК входит малогабаритная бортовая информационно-телеметрическая система МБИТС-ТКМ, антенно-фидерное устройство (АФУ) радиопередатчика МБИТС-ТКМ.

обеспечивает:
– программно–адресный сбор телеметрической информации (ТМИ) от бортовых систем, приборов,

агрегатов и конструктивных узлов корабля;
– преобразование и хранение текущей ТМИ в своем банке данных (БД);
– передачу информации через собственную радиолинию или радиолинию бортовой радиотехнической системы БРТС;
– выдачу текущей информации в БВС СУДН (по адресным запросам) для использования в целях мониторинга и выдачи в БВС служебного модуля для передачи на Землю при полёте корабля в составе РС МКС;

СУДН по мультиплексному каналу обмена (МКО);
– запоминание ТМИ в статическом

запоминающем устройстве (СЗУ) с объемом памяти не менее 32 Мбайт;
– воспроизведение информации, накопленной в СЗУ через собственную радиолинию или радиолинию БРТС;
– передачу ТМИ по низкочастотному каналу при наземных испытаниях (на НТК СИ).

Служебная часть кадра (310 бит)
синхропосылка

(240 бит)

тестовое слово(8 бит)

командное слово (30 бит)

кадровая синхропосылка(31 бит)

свободный бит(0)

Информационная часть кадра (5120 бит)

ТМИ добавляют к значениям телеметрических слов служебные биты, которые используются

при обработке информации для контроля структуры телеметрических кадров.