Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Некрасов Владимир Викторович

• Некрасов Владимир Викторович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Некрасов Владимир Викторович

Введение

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ БЛОКОМ ДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА ДЛЯ УГЛОВЫХ МАНЕВРОВ

ВЫСОКОДИНАМИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1.1. Анализ современных отечественных тенденций создания систем управления электромеханическим блоком двигателя-маховика

1.2. Создание методики оценки структурных характеристик системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика по скорости вращения ротора для высокодинамичных космических аппаратов

1.3. Формулирование научной задачи диссертационного исследования

Выводы по главе

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА ДЛЯ УГЛОВЫХ МАНЕВРОВ ВЫСОКОДИНАМИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

2.1. Создание первого компонента математической модели

2.2. Создание второго компонента математической модели

Выводы по главе

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА ДЛЯ УГЛОВЫХ МАНЕВРОВ ВЫСОКОДИНАМИЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

3.1. Введение в создание методики проектирования

3.2. Создание методики проектирования микроконтроллерной системы управления скоростью вращения ротора для высокодинамичных космических аппаратов

Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

4.1. Создание прототипа двигателя-маховика с микроконтроллерной

системой управления и обратной связью по скорости вращения ротора

4.2. Выявление основных технических характеристик и требований

для прототипа

4.3. Создание функции управления для микроконтроллерной системы управления прототипа

4.4. Натурные испытания прототипа

4.5. Оптимизация выбранной функции управления микроконтроллерной системы прототипа

4.6. Заключение по вопросу создания методики проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Для расширения комплекса задач изучения Земли из Космоса методами дистанционного зондирования необходимо, чтобы космический аппарат удовлетворял широкому спектру требований, определяемых его назначением [1]. Одним из таких требований является решение класса задач управления угловыми маневрами по оперативному и точному наведению трасс съемки на определенные районы земной поверхности для проведения различных наблюдений, в том числе при направленной съемке выбранного объекта под разными углами в рамках одного пролета космического аппарата дистанционного зондирования Земли. Данное требование характеризует космический аппарат дистанционного зондирования Земли как высокодинамичный объект.

На фоне возрастающего применения микро-, мини- и малых спутников в космонавтике [2-4] интерес к использованию двигателей-маховиков как исполнительных органов систем ориентации и стабилизации космических аппаратов дистанционного зондирования Земли по формированию угловых маневров (крена, тангажа, рысканья) не уменьшается, а требования к их функциональным возможностям и техническим характеристикам растут [5, 6].

Традиционно бортовое управление отечественными двигателями-маховиками основывается на обеспечении электромеханическим блоком двигателя-маховика заданного крутящего момента, пропорционально которому формируется управляющий момент, воздействующий на космический аппарат. Недостаток такого решения обусловлен централизованным управлением со стороны бортового комплекса управления аппарата и проявляется в виде задержки в сборе информации системы ориентации и стабилизации о фактически созданном управляющем моменте, воздействующем на космический аппарат, и в необходимости его корректировки до требуемого значения с учетом момента сопротивления каждого электромеханического блока двигателя-маховика. В

современных научных публикациях изложена концепция управления электромеханическим блоком двигателя-маховика по величине кинетического момента (в различной литературе также применена следующая терминология: по величине частоты вращения ротора, по скорости вращения ротора и т.д.) с введенной высокоточной обратной связью по скорости вращения ротора. Имеются отдельные примеры (космические аппараты дистанционного зондирования Земли серии «Канопус-В», Белорусского космического комплекса дистанционного зондирования Земли, космического аппарата «Ломоносов» и др.) фрагментарного применения данной концепции управления электромеханическим блоком двигателя-маховика. В данных примерах, системы ориентации и стабилизации которых реализованы на зарубежной технической базе, но и они не удовлетворяют современным качественным требованиям управления высокодинамичными космическими аппаратами.

Таким образом, с появлением радиационно-стойкой микроконтроллерной техники появились новые технологические возможности для создания средств управления изделиями космического назначения. Развитие отечественной микроконтроллерно-элементно-компонентной базы позволяет реализовать управление космическими аппаратами в соответствии с государственной промышленной политикой Российской Федерации по импортозамещению. Однако системные решения, обеспечивающие требуемые в настоящее время характеристики систем управления высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и ориентированные на новые технические и практические решения управления электромеханическими блоками двигателя-маховика по кинетическому моменту и достижения отечественной техники, отсутствуют, поэтому необходимо создание новой системы управления как совокупности математического, алгоритмического, методического, технического и программного обеспечения, основанной на управлении скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика. Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи построения микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического

блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

Степень разработанности темы исследования. Весомый вклад в теорию создания систем ориентации и стабилизации заложили отечественные и зарубежные ученые: В. А. Беляк [7], Д. М. Вейнберг [8], С. И. Злочевский [9], В. Я Журавлев [10], Л. И. Каргу [11], Ю. А. Карпачев [12], О. М. Мирошник [13], В. П. Лянзбург, Г. Н. Гладышев, Н. Н. Балковой [14-18], О. Ю. Завьялова [19], Д. О. Якимовский, М. В. Бураков, А. С. Коновалов [20, 21], А. И. Каримов [22],

B. П. Верещагин [23], А. Г. Иосифьян [24-26], Н. Н. Шереметьевский [27], Е. Н. Токарь [28], С. А. Стома [29], J. Shields, C. Pong, K. Lo, L. Jones, S. Mohan,

C. Marom, I. McKinley, W. Wilson, L. Andrade [30], W. Bialke, E. Hansell [31], R. Votel, D. Sinclair [32], R. A. Masterson, D. W. Miller, R. L.Grogan [33], D.-K. Kim, S.-H. Oh, K.-L. Yong, K.-H. Yang [34], D.-O. Lee, J.-S. Yoon, J.-H. Han [35] и другие. Отечественными специалистами В. Н. Кузьминым [36], В. Н. Васильевым [37, 38], А. Д. Беленьким [39, 40] и другими разработаны принципы построения систем ориентации и стабилизации для управления электромеханическим блоком двигателя-маховика заданным крутящим моментом. Такое управление использовано в ряде отечественных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли: «Ресурс», «Электро», «Коронас-Фотон», «Метеор-М», «Татьяна-2» и т.д. Недостаток такого решения для управления высокодинамичными космическими аппаратами дистанционного зондирования Земли обусловлен централизованным управлением со стороны бортового комплекса управления и проявляется в виде задержки в сборе информации системой ориентации и стабилизации о фактически созданном управляющем моменте, воздействующем на аппарат, и в необходимости его корректировки до требуемого значения с учетом момента сопротивления каждого электромеханического блока двигателя-маховика.

Труды зарубежных ученых J. Shields, W. Wilson, R. Votel и других показывают необходимость создания отечественной рабочей методики проектирования управления электромеханического блока двигателя-маховика по

кинетическому моменту. Величина кинетического момента электромеханическим блоком двигателя-маховика характеризуется значением массы вращения, распределением этой вращающейся массы относительно оси вращения и скоростью данного вращения. Так как значения массы и распределения ее относительно оси вращения обусловлены конструкцией применяемого двигателя-маховика, то значения этих величин в данной работе считаем константами. Таким образом, управление электромеханическим блоком двигателя-маховика по кинетическому моменту, рассматриваемое в данной диссертационной работе [41, 42, 43], предполагает управление скоростью вращения ротора. В связи с тем, что управление в настоящем исследовании будет осуществляться микроконтроллерной системой, а объектом управления будет являться электромеханический блок, то далее в исследовании будем придерживаться следующей терминологии (в части управления по кинетическому моменту): микроконтроллерная система автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов.

Стоит отметить, что за время создания данного диссертационного исследования были защищены несколько диссертаций [18, 19, 22] и издана монография [21], рассматривающие вопросы управления инерционными исполнительными органами систем ориентации и стабилизации космических аппаратов.

Сложившаяся в последние десятилетия ситуация по созданию изделий космического назначения наглядно представлена в диссертационных исследованиях А. И. Каримова (защита 2017 г.) [22] и О. Ю. Завьяловой (защита 2013 г.) [19]. Диссертационное исследование А. И. Каримова ориентировано на использование зарубежного комплекса средств моделирования американской фирмы National Instruments. Среда разработки и платформа для выполнения программ LabVIEW (элемент данного комплекса средств моделирования National Instruments) очень комфортна для разработчика, но имеет совокупность факторов, приводящих к необходимости импортозамещения, это прежде всего: ограничения

по применяемой элементно-компонентной базе, вопросы использования лицензионного программного обеспечения, особенно в период иностранных ограничительных санкций, отсутствия импортонезависимых технологий в области приборостроения космического назначения и т.д. Такая же ситуация сложилась с исследованием в диссертации О. Ю. Завьяловой: необходимость в использовании для моделирования пакета программ OrCad 9 американской компании Cadence Design Systems.

Необходимо отметить диссертационное исследование Н. Н. Балкового (защита 2018 г.), где представлена система управления динамическим моментом двигателя маховика системы ориентации и стабилизации космического аппарата. В проведенной работе имеется аппаратное ограничение по времени (140 мс [18, с. 156]) для примененной схемы, обусловленное изменением регулятора динамического момента при малых кодах управления, определяющимся контуром фазовой синхронизации, что принципиально не в полной мере удовлетворяет современным качественным требованиям по показателям точности и оперативности формирования управляющего момента, обеспечивающего угловые маневры высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли (в рамках настоящего диссертационного исследования дискретность времени отработки данных угловых маневров выбрана менее 100 мс).

Принципиально микроконтроллерная система автоматического управления (настоящего исследования) способна обеспечить управление электромеханическим блоком двигателя-маховика на порядки оперативнее во всем скоростном диапазоне вращения ротора по сравнению с обозначенной выше работой [18].

Также отметим диссертационное исследование О. Ю. Завьяловой [19], в котором алгоритмы управления ориентированы на отработку показателя точного регулирования электромеханических исполнительных органов систем ориентации и стабилизации космических аппаратов. Настоящее исследование, в отличие от исследования О. Ю. Завьяловой, проводится как решение

многокритериальной задачи управления электромеханическим блоком двигателя-маховика и включает отработку не только показателя точности, но и показателя оперативности выполнения исполнительным органом системы ориентации и стабилизации угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов. Поэтому изложенная в диссертации О. Ю. Завьяловой концепция нейтрализации значения момента сопротивления в виде дополнительной компенсации данного значения момента по итогам отработки требуемого динамического момента обусловливает наличие ошибки отставания по формированию требуемого динамического момента [19, с. 31, 33], что принципиально не удовлетворяет качеству обеспечения исполнительными органами системы ориентации и стабилизации угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

Стоит отметить монографию авторского коллектива Д. О. Якимовского, М. В. Буракова и А. С. Коновалова [21]. В рамках данной монографии существует принципиальное упущение - игнорирование в алгоритмах управления электромеханическим блоком двигателя-маховика дифференциального закона регулирования, что, как и в исследовании О. Ю. Завьяловой [19], обеспечивает отработку показателя эффективного управления [21, с. 23] без рассмотрения поиска оптимальных алгоритмов отработки показателя оперативности при выполнении исполнительными органами угловых маневров необходимого качества для высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Попытки же отработки показателя оперативности сводятся к абстрактному подбору коэффициентов пропорционально-интегрального регулятора, что принципиально не может быть оптимально эффективным управлением скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика по сравнению с использованием дифференциального закона регулирования в решении задачи оперативно-точного выхода на требуемую скорость вращения ротора, о чем будет подробно описано далее в построенной математической модели настоящего исследования.

В связи со сложностью исследуемого объекта для создания теоретических и практических решений управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли и необходимостью разработки отечественной рабочей методики проектирования, которая позволяет системе управления в зависимости от частных технических характеристик элементов системы двигателя-маховика и порядка информационного обмена с бортовой цифровой вычислительной машиной выбрать оптимальную целевую функцию управления электромеханическим блоком двигателя-маховика в реальном масштабе времени. Следует говорить о методике проектирования, решающей несколько возникающих основных задач в процессе диссертационного исследования. Одна из таких основных задач - задача нейтрализации значений рассогласования требуемой и реальной скоростей вращения ротора (далее по тексту - задача нейтрализации ошибки скорости вращения ротора Е) согласно предложенному в процессе диссертационного исследования интегрального весового показателя эффективности микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

При построении классических отечественных систем ориентации и стабилизации с исполнительными органами двигателями маховиками (где они работают в режиме управления заданным крутящим моментом) в функцию бортовой цифровой вычислительной машины закладывается централизованный контроль значений момента сопротивления каждого электромеханического блока двигателя-маховика. Значение момента сопротивления обусловлено нелинейностью (вызванной следующими внутренними воздействующими факторами: трением подшипников, вязкостью смазок, термальными процессами в конструкции двигателя-маховика и т.д., меняющимися в течение всего срока жизни изделия) и может достигать во всем диапазоне скоростей вращения ротора за время эксплуатации изделия значений десятков процентов. Следовательно

перераспределение централизованного управления по решению задачи контроля и компенсации значения момента сопротивления с бортовой цифровой вычислительной машины на децентрализованное управление двигателя-маховика ведет к положительному упрощению функции управления бортовой цифровой вычислительной машины [44] и формированию требуемого значения управляющего момента за минимальное время для каждого двигателя-маховика из комплекта системы ориентации и стабилизации космического аппарата (рисунок 1). Идея компенсации значения момента сопротивления входит в состав решаемых задач создаваемой методики проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

ДАТЧИКИ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ:

- звёздные;

- Земли;

- Солнца;

- и др.

П

ДАТЧИКИ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

ДМ1

'Я ' > КОСМИЧЕСКИЙ

V Г 1 V АППАРАТ

ДМ...

(КА)

ДМп

Рисунок 1 - Функциональная схема системы ориентации и стабилизации космического аппарата с системой двигателей-маховиков

Для обеспечения унификации доступа лица, принимающего решение по контролю и коррекции с помощью бортовой цифровой вычислительной машины всех технических характеристик двигателя-маховика, формируемого значения управляющего момента, а также для обеспечения возможности применения микроконтроллерной системы автоматического управления для различных типов электромеханических блоков двигателей-маховиков в создаваемую методику

проектирования включено решение задачи взаимодействия двигателя-маховика с бортовой цифровой вычислительной машиной.

Согласно вышеизложенному методика проектирования

микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли решает следующие основные задачи:

- нейтрализации значения ошибки скорости вращения ротора с учетом адаптивной компенсации момента сопротивления электромеханического блока двигателя-маховика;

- динамического взаимодействия двигателя-маховика с бортовой цифровой вычислительной машиной современных высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли за счет создания оптимальных системных решений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить недостатки и определить направления совершенствования современных отечественных систем управления электромеханическим блоком двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

2. Создать методику оценки структурных характеристик системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика, позволяющую уточнить перечень и характеристики элементов данной системы, распределить между ними задачи эффективного управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика, а также выявить технические характеристики и требования для дальнейшего проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения

ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

3. Обосновать правомочность применения целевой функции системы управления (микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли) в реальном масштабе времени с помощью построения математической модели процесса необходимого управления скоростью вращения ротора.

4. Создать методику проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

5. Экспериментально подтвердить адекватность предложенных моделей проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

6. Создать прототип системы двигателя-маховика с интегрированной в его схему микроконтроллерной системой управления и высокоточной обратной связью по скорости вращения ротора (далее по тексту - двигателя-маховика ДМ-МК).

Объектом исследования является микроконтроллерная система автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.

Предметом исследования является совершенствование системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика на основе методики проектирования объекта исследования.

Научная новизна.

1. Создана методика оценки структурных характеристик системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика, включающая уточнение перечня и характеристик элементов данной системы, распределение между ними задач эффективного управления скоростью вращения ротора для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Отличительной особенностью методики, с одной стороны, является наличие интегральной оценки наиболее значимых характеристик управления электромеханическим блоком двигателя-маховика ДМ-МК, а с другой - возможность раздельной оптимизации характеристик управления, что позволяет свести многокритериальную задачу проектирования к однокритериальным задачам и тем самым сократить время проектирования.

2. Создана математическая модель процесса автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Отличительной особенностью математической модели является наличие двух компонентов, первый из которых является графовой моделью, а второй является аналитической моделью автоматического управления, что позволяет формализовать и оптимизировать целевую функцию автоматического управления электромеханическим блоком двигателя-маховика ДМ-МК и тем самым обеспечить работоспособность системы в целом на этапе проектирования.

3. Создана методика проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли. Отличительной особенностью методики является комплексное использование созданной методики оценки и построенной двухкомпонентной математической модели с добавлением этапа оптимизации целевой функции автоматического управления электромеханическим блоком двигателя-маховика ДМ-МК, что позволяет

повысить эффективность управления по частным показателям оперативности и точности.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы заключается в получении научных результатов, позволяющих сформировать процесс эффективного автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, что в итоге обеспечивает проектирование системы ориентации и стабилизации на инновационном конкурентноспособном техническим уровне.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- экспериментально подтверждена возможность отработки за минимальное время угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, таких как повороты перехода из одной орбитальной или целевой системы координат в другую;

- создано программное обеспечение, интегрированное в микроконтроллерную систему автоматического управления прототипа двигателя-маховика ДМ-МК, что позволило реализовать две работы, ведущиеся в АО «Корпорация «ВНИИЭМ».

Методология и методы исследования. В работе применяются методы системного анализа, теории информации, математического моделирования, теории принятия решений, теории вероятностей и математической статистики, дискретной оптимизации, математического программирования, искусственного интеллекта и экспертных систем, информационных систем и технологий, теории отношений и графов, теории автоматического управления, теории интегральных и дифференциальных уравнений, линейной и булевой алгебры, а также теории электрических машин и электропривода.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценки структурных характеристик системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика, включающая уточнение перечня и характеристик элементов данной системы, распределение между ними задач эффективного управления скоростью вращения ротора для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, что позволяет сократить время проектирования нового двигателя-маховика ДМ-МК.

2. Математическая модель процесса автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК, позволяющая формализовать и оптимизировать целевую функцию автоматического управления электромеханическим блоком двигателя-маховика ДМ-МК и тем самым обеспечить работоспособность системы в целом на этапе проектирования.

3. Методика проектирования микроконтроллерной системы автоматического управления скоростью вращения ротора электромеханического блока двигателя-маховика ДМ-МК для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, позволяющая повысить эффективность управления по частным показателям оперативности и точности.

4. Прототип системы двигателя-маховика ДМ-МК с интегрированными в него элементами: микроконтроллерной системой управления, высокоточной обратной связью по скорости вращения ротора и программным обеспечением. Данный прототип реализован в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» и подтверждает справедливость теоретических выкладок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Некрасов Владимир Викторович, 2023 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гущин В. Н. Основы устройства космических аппаратов / В. Н. Гущин. - Москва : Машиностроение, 2003. - 272 с.

2. Макриденко Л. А. Концептуальные вопросы создания и применения малых космических аппаратов / Л. А. Макриденко, С. Н. Волков, В. П. Ходненко // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2010. - Т. 114. - С. 15-26.

3. Лукьященко В. И. Международные тенденции создания и эксплуатации малых космических аппаратов / В. И. Лукьященко, В. К. Саульский, В. А. Шучев // III Международная конференция-выставка «Малые спутники» (г. Королев, 27-31 мая 2002 г.). ЦНИИМАШ. - Королев, 2002. - Кн. 1.

4. Пичурин Ю. Г. Анализ состояния работ по МКА наблюдения и возможностей использования их в интересах мониторинга природной среды / Ю. Г. Пичурин. - Москва : Труды НИИ космических систем, 2000.

5. Патраев В. Е. Методы обеспечения надежности бортовой аппаратуры космических аппаратов длительного функционирования / В. Е. Патраев, Ю. В. Максимов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. -2008. - Т. 51, № 8. - С. 5-12.

6. Урличич Ю. М. Управление качеством космической радиоэлектронной аппаратуры в условиях глобальной открытой экономики / Ю. М. Урличич, Н. С. Данилин. - Москва : Макс ПРЕСС, 2003. - 204 с.

7. Беляк В. А. Маховичная система управления ориентацией орбитальной станции «Алмаз» / В. А. Беляк, О. М. Мирошник, Н. Н. Шереметьевский // Электротехника. - 1991. - № 9. - С. 47-50.

8. Вейнберг Д. М. Системы магнитного подвеса в исполнительных органах управления ориентацией космических аппаратов / Д. М. Вейнберг, В. П. Верещагин, Н. Н. Данилов-Нитусов // Известия Академии наук СССР. Механика твердого тела. - 1981. - № 3. - С. 152-157.

9. Злочевский С. И. Об одном способе построения области управляемости гиросиловой системы ориентации / С. И. Злочевский,

A. А. Соколов, В. Н. Васильев // Вестник Московского государственного университета. Сер. 1, Математика, механика. - 1989. - № 5. - С. 42-46.

10. Журавлев В. Я. Электродвигатель постоянного тока / В. Я. Журавлев,

B. Н. Кузьмин, Е. М. Михайлов. - Москва : Труды ВНИИЭМ, 1985. - Т. 78. -

C. 67-74.

11. Каргу Л. И. Системы угловой стабилизации космических аппаратов / Л. И. Каргу. - Москва : Машиностроение, 1980. - 172 с.

12. Карпачев Ю. А. Управление ориентацией космических аппаратов с произвольно-избыточной структурой одноосных электромаховичных двигателей / Ю. А. Карпачев, М. А. Павловский // Космические исследования. - 1987. - Т. 25, № 4. - С. 530-536.

13. Мирошник О. М. Проблемы обеспечения живучести систем современных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / О. М. Мирошник // Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. - 1999. -Т. 99. - С. 178.

14. Балковой Н. Н. Астатические системы электроприводов систем ориентации и стабилизации космических аппаратов / Н. Н. Балковой, Ю. Е. Муравяткин, В. П. Лянзбург // Электронные и электромеханические системы и устройства : тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов / ОАО «НПЦ «Полюс». - Томск, 2013. - С. 142-144.

15. Балковой Н. Н. Управление динамическим моментом двигателя-маховика / Н. Н. Балковой, Ю. Е. Муравяткин, В. П. Лянзбург // Материалы XVI Международной научной конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева. -Красноярск, 2012. - Ч. 1.

16. Поляков М. В. Современное состояние и перспективы развития управляющих двигателей-маховиков / М. В. Поляков, А. С. Дмитриенко, О. Ю. Завьялова, В. П. Лянзбург, Г. Н. Гладышев, Н. Н. Балковой // Доклады

Томского государственного университета систем управления радиоэлектроники. -2018. - Т. 21, № 3 - С. 109-114.

17. Патент № 2609673 Российская Федерация, МПК H02P 6/08, H02P 6/12, H02P 6/18. Способ регулирования частоты вращения электродвигателя / Балковой Н. Н., Муравяткин Ю. Е., Лянзбург В. П. ; заявитель Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс". - № 2015112503 ; заявл. 06.04.2015 ; опубл. 02.02.2017.

18. Балковой Н. Н. Разработка и исследование системы управления динамическим моментом двигателя-маховика системы ориентации и стабилизации космического аппарата : диссертация ... кандидата технических наук / Балковой Н. Н. - Томск : ФГБОУВО «Томский ГУ систем управления и радиоэлектроники», 2018. - 228 с.

19. Завьялова О. Ю. Разработка и исследование высокоточных регуляторов электромеханических исполнительных органов систем ориентации и стабилизации космического аппарата : диссертация . кандидата технических наук / Завьялова О. Ю. - Томск : ФГБОУВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», ОАО «Научно-производственный центр «Полюс», 2013. - 152 с.

20. Бураков М. В. Нечеткое управление двигателем-маховиком космического аппарата / М. В. Бураков, И. Г. Криволапчук, В. Ф. Шишлаков, Д. О. Якимовский // Гироскопия и навигация. - 2019. - Т. 27, № 3. - С. 119-131. -doi: 10.17285/0869-7035.0004

21. Якимовский Д. О. Управление ускорением двигателя-маховика космического аппарата : монография / Д. О. Якимовский, М. В. Бураков, А. С. Коновалов. - Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2018. - 152 с. - ISBN 978-58088-1251-2.

22. Каримов А. И. Автоматизированное рабочее место проектировщика встраиваемых систем командных приборов : диссертация . кандидата

технических наук / Каримов А. И. - Санкт-Петербург : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. - 177 с.

23. Верещагин В. П. Особенности управления четырехполюсным радиальным электромагнитным подшипником / В. П. Верещагин, Д. М. Вейнберг,

A. В. Спирин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 1983. -№ 1. - С. 61-64.

24. Иосифьян А. Г. Электромеханика в космосе / А. Г. Иосифьян. - Москва : Знание, 1977. - 64 с.

25. Электротехник, ученый, главный конструктор. К 100-летию со дня рождения Андроника Гевондовича. - Москва : Типография ВНИИЭМ, 2005.

26. Слово об Иосифьяне. - Москва : Типография ВНИИЭМ, 2000.

27. Шереметьевский, Н. Н. Высоконадежная система ориентации солнечных батарей для орбитальных станций «Салют» и «Мир» / Н. Н. Шереметьевский, С. А. Стома, В. П. Курилович // Электротехника. - 1996. -№ 5. - С. 11-19.

28. Токарь Е. Н. Проблема построения пространственных гиродинных систем / Е. Н. Токарь // Космические исследования. - 1989. - Т. 27, № 3. -С. 368-374.

29. Стома С. А. Система ориентации солнечных батарей космического аппарата с управлением от бортового вычислительного комплекса / С. А. Стома,

B. Я. Авербух, К. К. Попов. - Москва : Труды ВНИИЭМ, 1987. - Т. 83. -

C. 70-76.

30. Shields J. Characterization of CubeSat Reaction Wheel Assemblies / J. Shields, C. Pong, Kevin Lo, Laura Jones, Swati Mohan, Chava Marom, Ian McKinley, William Wilson, Luis Andrade // JoSS. - 2017. - Vol. 6, № 1. -P. 565-580.

31. Bialke W. A newly discovered branch of the fault tree explaining systemic reaction whell failures and anomalies / W. Bialke, E. Hansell // Proc. «ESMATS 2017» (U.K., Hatfield, 20-22 September 2017). - U.K., Hatfield : Univ. of Hertfordshire,

2017. - URL: http://esmats.eu/esmatspapers/pastpapers/pdfs/2017/bialke.pdf (дата обращения: 14.06.2021).

32. Votel R. Comparison of Control Moment Gyros and Reaction Wheels for Small Earth-Observing Satellites / R. Votel, D. Sinclair // 26th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites. - Logan, Utah, USA, 2012. - URL: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1080&context=smallsat (дата обращения: 14.06.2021).

33. Masterson, R. A. Development and validation of reaction wheel distrurbance models: empirical model / R. A. Masterson, D. W. Miller, R. L. Grogan // Journal of Sound and Vibration (2002). - 2001. - Vol. 249 (3). - P. 575-598. -doi: 10.1006/jsvi.2001.3868. - URL: http://www.idealibrary.com

34. Kim Dae-Kwan. Numerical Study on a Reaction Wheel and Wheel-Disturbance Modeling / Dae-Kwan Kim, Shi-Hwan Oh, Ki-Lyuk Yong, Koon-Ho Yang // Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences. - 2010. -Vol. 38 (7). - P. 702-708. - doi:10.5139/JKSAS. 2010.38.7.702

35. Lee Dae-Oen Development of Integrated Simulation Tool for Jitter Analysis / Dae-Oen Lee, Jae-San Yoon, Jae-Hung Han // Technical Paper Int'l J. of Aeronautical & Space Sci. - 2012. - Vol. 13 (1). - P. 64-73. -doi:10.5139/IJASS.2012.13.1.64

36. Кузьмин В. Н. Бесконтактный электродвигатель постоянного тока со стабилизированным вращающем моментом / В. Н. Кузьмин, Г. А. Клевцов. -Москва : Труды ВНИИЭМ, 1976. - Т. 44. - С. 47-55.

37. Васильев В. Н. Системы ориентации космических аппаратов /

B. Н. Васильев. - Москва : ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2009. - 310 с.

38. Беленький А. Д. Моментные характеристики избыточной системы электродвигателей-маховиков / А. Д. Беленький, В. Н. Васильев, В. В. Каверин, М. Е. Семенов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2008. - Т. 107. -

C. 7-10.

39. Беленький А. Д. Управление минимально избыточной системой электродвигателей-маховиков / А. Д. Беленький, В. Н. Васильев // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. - 1996. - № 2. - С. 75-81.

40. Беленький А. Д. Коэффициент использования кинетического момента в избыточных системах электродвигателей-маховиков / А. Д. Беленький, В. Н. Васильев, М. Е. Семенов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. -2009. - Т. 108. - С. 29-34.

41. Некрасов В. В. Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика по кинетическому моменту как направление исследования для создания новой системы ориентации и стабилизации космического аппарата /

B. В. Некрасов // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых -пионеров освоения космического пространства : сборник тезисов : в 2 т. (г. Москва, 28-31 января 2020 г.). - Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. - Т. 2. -

C. 192-193.

42. Некрасов В. В. Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика по кинетическому моменту для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // Авиация и космонавтика - 2019 : тезисы XVIII Международной конференции (г. Москва, 18-22 ноября 2019 г.). - Москва: МАИ, 2019. - С. 101.

43. Некрасов В. В. Методология управления по кинетическому моменту двигателем-маховиком с микроконтроллерным управлением для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // Фундаментальные и прикладные космические исследования : сборник тезисов XVII конференции молодых ученых, посвященной дню космонавтики (г. Москва, 30 сентября -2 октября 2020 г.). - Москва : ИКИ РАН, 2020. - С. 26-27. - ISSN 2075-6836.

44. Баженов А. В. Основы бортовых вычислительных машин / А. В. Баженов. - 2-е изд., перераб. - Ставрополь : СВВАИУ (ВИ), 2008. - 338 с.

45. Паспорт специальности ВАК 05.13.01. Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям). - URL: http://teacode.com (дата обращения: 24.12.2019).

46. Макриденко Л. А., Космические системы, комплексы и аппараты дистанционного зондирования разработки АО «Корпорация «ВНИИЭМ» : в 2 т. / Л. А. Макриденко, С. Н. Волков, А. В. Горбунов, В. П. Ходненко. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2018. - Т. 1. - 336 с. ; Т. 2. - 332 с.

47. Куренков В. И. Конструкция и проектирование изделий ракетно-космической техники. Ч. 2. Основы проектирования ракет-носителей / В. И. Куренков. - Самара : Государственный аэрокосмический университет им. С. П. Королева. - 2012. - 304 с.

48. Орбитальная группировка. Снимки со спутников «Канопус-В». -URL: https://www.roscosmos.ru/25062/ (дата обращения: 26.07.2021).

49. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическими аппаратами «Канопус-В» № 5 и № 6. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2018. - 124 с.

50. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В» № 1. - Москва : ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2010. - 110 с. - ISBN 9785-903194-10-0.

51. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическими аппаратами «Канопус-В» № 3 и № 4. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2017. - 128 с.

52. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В-ИК». - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2017. - 130 с.

53. Белорусский космический комплекс дистанционного зондирования Земли. - Москва : ФГУП «НПП «ВНИИЭМ», 2011. - 88 с.

54. Научно-исследовательский космический аппарат «Ломоносов». -Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2015. - 138 с.

55. Горбунов А. В. Система коррекции орбиты малого космического аппарата дистанционного зондирования «Канопус-В» / А. В. Горбунов, В. П. Ходненко, А. В. Хромов, В. М. Мурашко, А. И. Корякин, В. С. Жосан, Г. С. Грихин, В. Н. Галайко, Н. М. Катасонов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2012. - Т. 126. - С. 19-26.

56. Khoury Maher. DigitalGlobe Constellation and Web Services Overview / Maher Khoury. - 2010. - P. 79. - URL: https://www.docviewer.yandex.ru (дата обращения: 26.07.2021).

57. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 1. - Москва : ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2010.

58. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 2. - Москва : ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2014.

59. Новиков М. В. Бортовые информационные комплексы КА «Ресурс-01» / М. В. Новиков, Ю. М. Тугин, В. Ф. Бабенков // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 1999. - Т. 99. - С. 73-82.

60. Макриденко Л. А. Космический аппарат природно-ресурсного, метеорологического и гелиогеофизического назначения «Ресурс-О» № 4 / Л. А. Макриденко, С. Н. Волков, А. В. Горбунов, В. П. Ходненко // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2015. - Т. 149, № 6. - С. 44-50.

61. Стома С. А. Геостационарная космическая система «Электро» (ГОСМ): предпосылки создания и структура / С. А. Стома, Ю. В. Трифонов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 1998. - Т. 98. - С. 5-16.

62. Волков С. Н. Проект «КОРОНАС-ФОТОН» / С. Н. Волков, А. В. Горбунов, Р. С. Салихов, В. П. Ходненко // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2019. - Т. 168, № 1. - С. 44-56.

63. Экспериментальный научно-исследовательский малый космический аппарат «Университетский - Татьяна 2». - Москва : ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2005.

64. SSTL delivers on Russian KANOPUS missions. - URL: http://sstl.co.uk (дата обращения: 18.01.2018).

65. Горбунов А. В. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» /

A. В. Горбунов, И. Н. Слободской // Геоматика. - 2010. - № 1. - С. 30-33.

66. АО «НПО «Полюс». - URL: http://polus.tomsknet.ru (дата обращения: 18.01.2018).

67. АО «Корпорация «ВНИИЭМ». - URL: http://www.vniiem.ru (дата обращения: 18.01.2018).

68. Журавлев В. Я. Электродвигатель-маховик постоянного тока //

B. Я. Журавлев, В. Н. Кузьмин, Е. М. Михайлов, Е. П. Рудобаба, С. А. Стома. -Москва : Труды ВНИИЭМ, 1985. - Т. 78. - С. 67-74.

69. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 2-1. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2017.

70. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М» с космическим аппаратом «Метеор-М» № 2-2. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2019.

71. Анучин А. С. Системы управления электроприводами /

A. С. Анучин. - Москва : Издательский дом МЭИ, 2015. - 373 с.

72. Завьялова О. Ю. Повышение точности управления динамическим моментом двигателя-маховика / О. Ю. Завьялова, Ю. М. Казанцев // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2012. - Т. 127. - С. 39-43.

73. Городецкий Р. С. Двигатель-маховик с микроконтроллерным управлением для высокодинамичных космических аппаратов / Р. С. Городецкий,

B. Н. Кубрак, В. Н. Кузьмин, В. В. Некрасов, И. В. Соколунин, М. Ю. Щетинин // Актуальные проблемы создания космических систем ДЗЗ : тезисы докладов V Международной научно-технической конференции. - Москва, 2017. - С. 176.

74. Городецкий Р. С. Двигатель-маховик для высокодинамичных космических аппаратов и новые возможности, обеспеченные микроконтроллерным

управлением / Р. С. Городецкий, В. Н. Кубрак, В. Н. Кузьмин, В. В. Некрасов, И. В. Соколунин, М. Ю. Щетинин // Иосифьянские чтения 2016 : тезисы докладов конференции (г. Истра, 10 ноября 2016 г.). - Истра, 2016. - С. 51-52.

75. Кубрак В. Н. Двигатель-маховик с цифровым управлением АО «Корпорация «ВНИИЭМ» для высокодинамичных космичкских аппаратов /

B. Н. Кубрак, В. Н. Кузьмин, В. В. Некрасов, И. В. Соколунин, М. Ю. Щетинин // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты «Труды МКЭЭЭ-2016» : тезисы докладов XVI Международной конференции (Крым, Алушта, 19-24 сентября 2016 г.). - Москва: Знак, 2016. -

C. 114-115.

76. Науменко Д. С. Метод увеличения точности измерения частоты вращения ротора двигателя-маховика / Д. С. Науменко // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2013. - Т. 135. - С. 13-16.

77. Фрунзе А. В. Микроконтроллеры? Это же просто! / А. В. Фрунзе,

A. А. Фрунзе. - Москва : ООО «ИД СКИМЕН», 2003.

78. Тихомиров Э. Л. Микропроцессорное управление электроприводами станков с ЧПУ / Э. Л. Тихомиров, В. В. Васильев, Б. Г. Коровин. - Москва : Машиностроение, 1990. - 320 с.

79. Некрасов В. В. МК-управление ДМ АО «Корпорации «ВНИИЭМ» / В.

B. Некрасов // Тезисы докладов XXI научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. - Королев, 2017. - С. 224-225.

80. Некрасов В. В. Цифровое управление двигателя-маховика АО «Корпорация «ВНИИЭМ» / В. В. Некрасов, М. Ю. Щетинин // Иосифьянские чтения 2017 : тезисы докладов конференции. - Истра, 2017. - С. 213-216.

81. Некрасов В. В. Цифровое управление двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // «Орбита молодежи» и перспективы развития российской космонавтики : сборник докладов Всероссийской молодежной научно-практической конференции (г. Томск, 18-22 сентября 2017 г.). - Томск, 2017 - С. 97-98.

82. ГОСТ Р 52070-2003. Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. Общие требования. - Москва, 2003.

83. Space Wire. Международный стандарт EC SS-E-50-12A "Space Wire -соединения, узлы, маршрутизаторы и сети", 2003 г. [На основе стандартов: IEEE 1355-1995, TIA/EIA-644 и IEEE 1596. 3-1996].

84. RS-485. Стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса: ANSI TIA/EIA-485-A:1998 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems.

85. RS-232. Стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса (UART): EIA/TIA-232E: 1991.

86. Ляпунов А. М. Общая задача об устойчивости движения / А. М. Ляпунов. - М.; Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. - 470 с.

87. Некрасов В. В. Методика оценки структурных характеристик системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика для организации эффективного управления высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / В. В. Некрасов, Л. А. Макриденко // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2022. - Т. 186, № 1. - С. 20-29. -ISSN 2500-1299.

88. Некрасов В. В. Универсальная методология микроконтроллерной системы управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2020. - Т. 177, № 4. - С. 26-38. - ISSN 25001299.

89. Некрасов В. В. Построение концептуальной модели и формирование научной задачи по разработке цифрового управления нового двигателя-маховика /

B. В. Некрасов, В. Д. Бабишин, К. А. Соседко // Фундаментальные и прикладные космические исследования : тезисы XVI конференции молодых ученых, посвященной дню космонавтики (г. Москва, 15-17апреля 2019 г.). - Москва, 2019. -

C. 121-122.

90. Бабишин В. Д. Постановка научной задачи по разработке нового двигателя-маховика для управления малыми космическими аппаратами /

В. Д. Бабишин, В. В. Некрасов, К. А. Соседко // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты : сборник трудов XVII Международной конференции «Труды МКЭЭЭ-2018» (Крым, Алушта, 24-28 сентября 2018 г.). - Москва : Знак, 2018. - С. 149-151. - ISBN 9785-87789-077-0.

91. Матвеев Ю. А. Методы исследования модификаций при разработки летательных аппаратов / Ю. А. Матвеев. - Москва : МАИ, 1992. - 64 с.

92. Устенко А. С. Основы математического моделирования и алгоритмизации процессов функционирования сложных систем / А. С. Устенко. -Москва : Просвещение, 2000. - URL: http://dit.isuct.ru/IVT/BOOKS/Model12/ index.html (дата обращения: 24.07.2020).

93. Толнегин О. А. Управление малым космическим аппаратом с использованием двигателя-маховика на основе метода управления повадырем / О. А. Толнегин, П. Ю. Литвинова // Вестник череповецкого государственного университета. - 2017. - № 6 (81). - С. 44-51.

94. Некрасов В. В. Построение математической модели микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме заданной скорости / В. В. Некрасов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2019. -Т. 171, № 4. - С. 3-8. - ISSN 2500-1299.

95. Некрасов В. В. Построение с помощью графов математической модели микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме заданной скорости для высокодинамичных космических аппаратов /

B. В. Некрасов // Космическая техника и технологии. - 2020. - № 1 (28). -

C. 126-134. - ISSN 2308-7625.

96. Красова Н. А. Разработка математических моделей, применение технических средств и проведение наземной отработки для обеспечения точности динамической стабилизации КА «Канопус-В» с целью получения изображения высокого качества / Н. А. Красова, И. Ю. Пугач, А. Ю. Рузанов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2014. - Т. 143. - С. 37-46.

97. Маштаков Я. В. Влияние возмущений на точность стабилизации спутника ДЗЗ / Я. В. Маштаков, С. С. Ткачев // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. - 2016. - № 18. - 31 с.

98. Цурков В. И. Декомпозиция в задачах большой размерности / В. И. Цурков. - Москва : Наука, 1981. - 352 с.

99. Вентцель Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология / Е. С. Вентцель. - Москва : Наука, 1988.

100. Некрасов В. В. Определение с помощью графов функции микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме заданной скорости для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов, В. Д. Бабишин, К. А. Соседко // Актуальные проблемы создания космических систем ДЗЗ : тезисы докладов VII Международной научно-технической конференции (г. Москва, 13 мая 2019 г.). - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2019 - С. 136-137.

101. Зыков А. А. Основы теории графов / А. А. Зыков. - Москва : Вузовская книга, 2004. - 664 с. - ISBN 5-9502-0057-8.

102. Резников Б. А. Системный анализ и методы системотехники. Ч. 1. Методология системных исследований. Моделирование сложных систем / Б. А. Резников. - Москва : Высшая школа, 1990. - 522 с.

103. Metropolis N. The Monte Carlo Method / N. Metropolis, S. Ulam // Journal of the American Statistic Association. - 1949. - Vol. 44, № 247. -P. 335-341. - IssN 0162-1459. - doi:10.2307/2280232

104. Беспалов В. Я. Электрические машины : учебное пособие для студентов вузов / В. Я. Беспалов, Н. Ф. Котеленец. - Москва : Издательский центр «Академия», 2010. - 320 с.

105. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины : в 2 т. / А. В. Иванов-Смоленский. - Москва : Изд-во МЭИ, 2004. - Т. 1 - 652 с. ; Т. 2. - 532 с.

106. Вольдек А. И. Электрические машины : учебник для студентов вузов / А. И. Вольдек. - Ленинград : Энергия, 1978. - 832 с.

107. Проектирование электрических машин : учебник для вузов / под ред. И. П. Копылова. - Москва : Юрайт, 2011. - 767 с.

108. Кацман М. М. Электрические машины и трансформаторы : учебник для техникумов / М. М. Кацман. - Москва : Высшая школа, 1971. - 414 с.

109. Гуров С. И. Булевы алгебры, упорядоченные множества, решетки: определения, свойства, примеры / С. И. Гуров. - Москва : Либроком, 2013. - 352 с.

110. Евстегнеев В. А. Применение теории графов в программировании / В. А. Евстегнеев. - Москва : Наука, 2005. - 352 с.

111. Еременко А. О. Использование теории графов при решении задач в экономике / А. О. Еременко // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : сборник трудов VII Всероссийской научно-практической конференции для студентов и учащейся молодежи (г. Юрга, 7-9 апреля 2016 г.) : в 2 т. - Томск : Изд-во ТПУ, 2016. - Т. 2. - С. 279-281.

112. Шумилин С. Радиационно-стойкие микросхемы / С. Шумилин, П. Леонов // Компоненты и технологии. - 2005. - № 7 (168). - С. 70-73.

113. Чумаков А. И. Действие космической радиации на интегральные схемы / А. И. Чумаков. - Москва : Радио и связь, 2004. - 320 с.

114. Артюхова М. А. Влияние радиации на вероятность безотказной работы бортовой радиоэлектронной аппаратуры / М. А. Артюхова // Труды Международного симпозиум Надежность и качество. - 2013. - № 2. - С. 9-11.

115. Саати Т. Аналитическое планирование. Организация систем / Т. Саати, К. Керыс. - Москва : Радио и связь, 1991. - 223 с.

116. Ларичев О. И. Теория и методы принятия решений / О. И. Ларичев. -Москва : Логос, 2000.

117. Мушик Э. Методы принятия технических решений / Э. Мушик, П. Мюллер. - Москва : Мир, 1990.

118. Методы классической и современной теории автоматического управления : учебник : в 3 т. - Москва : Изд-во МГТУ, 2000.

119. Теория автоматического управления / под ред. А. А. Воронова. -Москва : Высшая школа, 1986. - Ч. 1, 2.

120. Математический энциклопедический словарь / под ред. Ю. В. Прохорова. - Москва : Советская энциклопедия, 1988. - 847 с.

121. Некрасов В. В. Построение гибридной аналитической математической модели системы управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / В. В. Некрасов // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства : сборник тезисов : в 2 т. (г. Москва, 29 марта - 2 апреля 2021 г.). - Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. - Т. 2. - С. 192-193.

122. Некрасов В. В. ВС-ПИД-регулирование и автоматическая корректирующая самодиагностика цифрового управления двигателя-маховика АО «Корпорация «ВНИИЭМ» / В. В. Некрасов // Фундаментальные и прикладные космические исследования : тезисы XV конференции молодых ученых посвященной дню космонавтики (г. Москва, 11-13 апреля 2018 г.). - Москва, 2018 - С. 79.

123. Безродных И. П. Радиационные эффекты в космосе. Ч. 2. Воздействие космической радиации на электротехнические материалы : монография / И. П. Безродных, А. П. Тютнев, В. Т. Семенов. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2016. - 122 с.

124. Некрасов В. В. Определение с помощью модифицированного метода Эйлера, метода наименьших квадратов и законов регулирования функции управления двигателя-маховика в режиме заданной скорости для высокодинамических аппаратов / В. В. Некрасов, В. Д. Бабишин, К. А. Соседко // Инновационная деятельность в науке и технике. Создание космических аппаратов. Актуальные проблемы и пути их решения : тезисы докладов III молодежной конференции (г. Истра, 25 апреля 2019 г.). - Истра : АО «НИИЭМ», 2019. - С. 44-49.

125. Демкин В. Н. Старт-стопное управление шаговым двигателем на одном шаге без переключения фаз / В. Н. Демкин, Л. М. Со // Информационные системы и технологии. - 2014. - № 1 (81). - С. 19-23.

126. Бабенко К. И. Основы численного анализа / К. И. Бабенко. - Москва : Наука, 1986. - 744 с.

127. Эйлер Л. Интегральное исчисление / Л. Эйлер. - Москва : ГИТТЛ, 1956. Т. 1.

128. Дейнер Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дейнер, Г. Смит. -Москва : Диалектика, 2007. - 912 с.

129. Денисенко В. В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации /

B. В. Денисенко // Современные технологии автоматизации. - 2007. - № 4. -

C. 86-97.

130. Калачев Ю. Н. Векторное регулирование (заметки практика) / Ю. Н. Калачев. - Москва : Эхо, 2013. - 66. с.

131. Калачев Ю. Н. SimInTech: моделирование в электроприводе / Ю. Н. Калачев. - Москва : ДМК Пресс, 2019. - 98 с.

132. Некрасов В. В. Комплексный критерий эффективности микроконтроллерной системы управления электромеханическим блоком двигателя-маховика для угловых маневров высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли /

B. В. Некрасов // XLVI Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых -пионеров освоения космического пространства : сборник тезисов : в 4 т. (г. Москва, 25-28 января 2022 г.). - Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2022. - Т. 3. -

C. 483-484. - ISBN 978-5-7038-5889-9.

133. Некрасов В. В. Методика проектирования цифровой системы микроконтроллерного управления по скорости вращения ротора двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // XXII научно-техническая конференция ученых и специалистов «РКК «ЭНЕРГИЯ», посвященная 60-летию полета Ю. А. Гагарина, 75-летию ракетно-космической

отрасли и основанию ПАО «РКК «ЭНЕРГИЯ» : тезисы докладов (г. Королев, 13-17 сентября 2021 г.). - Королев, 2021. - С. 267-268.

134. Раушенбах Б. В. Управление ориентацией космических аппаратов / Б. В. Раушенбах, Е. Н. Токарь. - Москва : Наука, 1974. - 600 с.

135. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-ЗМ» с КА «Метеор-М» № 1 : справочные материалы. - Москва : ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2008.

136. Goodrich, M. T. Algorithm Design: Foundations, Analysis and Internet Examples / M. T. Goodrich, R. Tamassia. - Wiley, 2002. - 367 p. - ISBN 0-47138365-1.

137. Андрюшин А. В. Управление и инноватика в теплоэнергетике / А. В. Андрюшин. - Москва : Издательский дом МЭИ, 2011. - 392 с. - ISBN 978-5383-00539-2.

138. Нестеров А. Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие / А. Л. Нестеров. - Москва : ДЕАН, 2009. - Кн. 2. - 944 с. - ISBN 978-5-93630654-9.

139. Хапаев М. М. Усреднение в теории устойчивости / М. М. Хапаев. -Москва : Наука, 1986. - 192 с.

140. Некрасов В. В. Протокол обмена по МКО между БВМ и ДМ. ОАГ. 128153 / В. В. Некрасов. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2019. - 19 с.

141. Некрасов В. В. Протокол обмена по МКО между КСО и ДМ. ОАГ. 1281 06 (редакция 2) / В. В. Некрасов. - Москва : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2019. - 19 с.

142. Некрасов В. В. Унифицированный модуль управления СОСБ малых КА на основе микроэвм / В. В. Некрасов, М. Ю. Щетинин. - Москва : Труды НПП ВНИИЭМ, 2008. Т. 107. - С. 46-50. - ISSN 0205-9428.

143. Бабишин В. Д. Особенности цифрового управления двигателя-маховика АО «Корпорация «ВНИИЭМ» для высокодинамичных космических аппаратов / В. Д. Бабишин, Д. Ю. Дементьев, В. С. Мартынов, М. А. Михайлов, В.

В. Некрасов, Д. Ю. Соболев, К. А. Соседко // Космическая техника и технологии. - 2019. - № 2 (25). - C. 107-111. - ISSN 2308-7625.

144. Eight-Bit 80C51. Embedded Processors. Advanced Micro Devices. - 1990. Data Book. - 1989.

145. Сташин В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В. В. Сташин, А. В. Урусов, О. Ф. Мологонцева. - Москва : Энергоатомиздат, 1990. - 224 с.

146. Andrew Moore Visual Studio 2010 All - in - One For Dummies. -Москва : Высшая школа, 2013. - 912 с.

147. Сидорина Т. Самоучитель MicrosoftVisualStudioC++ и MFC / Т. Сидорина. - Санкт-Петербург : БХВ - Петербург, 2012. - 342 с.

148. Апазов Р. Ф. Баллистика управляемых ракет дальнего действия / Р. Ф. Апазов, С. С. Лавров, В. П. Мишин. - Москва : Наука, 1966. - 306 с.

149. Branicky M. S. Fast marching for hybrid control / M. S. Branicky, R. Hebbar // Proccedings of the 38th IEEE Conference on Dicision and Control. -IEEE, 1999.

150. Гаврилов А. В. Гибридные интеллектуальные системы / А. В. Гаврилов. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003. - 168 с.

151. Колесников А. В. Гибридные интеллектуальные системы: теория и технология разработки / А. В. Колесников ; под ред. А. М. Ямина. - Санкт-Петербург : Изд-во СПбГТУ, 2001. - 711 с. - ISBN 5-7422-0187-7.

152. Клачек П. М. Гибридные адаптивные интеллектуальные системы. Ч. 1. Теория и технология разработки : монография / П. М. Клачек, С. Н. Корягин, А. В. Колесников, Е. С. Минкова. - Калининград : Изд-во БФУ им. Канта, 2011. -374 с. - ISBN 978-5-9971-0104-4.

153. Некрасов В. В. Оптимизация математической модели микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. - 2019. - Т. 173, № 6. - С. 33-40. - ISSN 2500-1299.

154. Бабишин В. Д. Методы повышения быстродействия двигателя-маховика в режиме заданной скорости ротора / В. Д. Бабишин,

B. В. Некрасов, К. А. Соседко // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2019. - Т. 2. - С. 46-48. - ISSN 2220-6418.

155. Бабишин В. Д. Оптимизация математической модели микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме заданной скорости, построенной с помощью различных математических методов и законов регулирования / В. Д. Бабишин, В. В. Некрасов, К. А. Соседко // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации : сборник трудов XXVIII Международной научно-технической конференции (г. Алушта, Крым, 14-20 сентября 2019 г.). - Москва : МИФИ, 2019. - С. 170-171. - ISBN 9785-7262-2588-3.

156. Некрасов В. В. Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов дистанционного зондирования Земли / В. В. Некрасов // Системный анализ, управление и навигация : тезисы докладов XXV Международной научной конференции (г. Евпатория, Крым, 4-11 июля 2021 г.). - Москва : Изд-во МАИ, 2021. -

C. 158-159. - ISBN 978-5-4465-3279-7.

157. Некрасов В. В. Методология управления двигателем-маховиком для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов, К. А. Соседко // Авиация и космонавтика - 2020 : сборник тезисов XVIV Международной конференции (г. Москва, 23-27 ноября 2020 г.). - Москва : Перо, 2020. -С. 294-295. - ISBN 978-5-00171-704-1.

158. Некрасов В. В. Методология микроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме управления скоростью вращения ротора для высокодинамичных космических аппаратов / В. В. Некрасов // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты : сборник трудов XVIII Международной конференции «Труды МКЭЭЭ-2020» (г. Алушта, Крым, 21-25 сентября 2020 г.). - Москва : Знак, 2020. - С. 107-109.

159. Бабишин В. Д. Методология управления двигателя-маховика с микроконтроллерной системой управления по скорости вращения ротора для высокодинамичных космических аппаратов / В. Д. Бабишин, В. В. Некрасов // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2020. - Т. 1 -С. 310-313. - ISSN 2220-6418.

160. Некрасов В. В. Создание методики управления двигателем-маховиком с бортового комплекса управления для высокодинамичного космических аппаратов / В. В. Некрасов, К. А. Соседко // Космические системы : сборник тезисов Международной конференции (г. Москва, 27 апреля 2021 г.). - Москва : Изд-во «Перо», 2021. - С. 73-74. - ISBN 978-5-00189-160-4.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

АКТЫ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор АО «Корпорация «ВНИИЭМ» Т " "" * Д.Тл». Л.А. Макриденко « 20 » _2020 г.

АктЯГ5! ¡182-20от !$.0Ч.20Юг о внедрении результатов диссертационной работы Некрасова Владимира Викторовича

«Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов» в опытно-конструкторскую работу, выполняемую в АО «Корпорация «ВНИИЭМ».

Научно-техническая комиссия в составе: заместителя генерального директора по космической и комплексной силовой электромеханике Абдурагимова Азима Седрединовича, главного конструктора по космической электромеханике и прецизионным электроприводам Медушсва Сергея Валентиновича и начальника отдела Козочкина Павла Александровича составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Некрасова Владимира Викторовича использовались при выполнении опытно-конструкторской работы в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» по теме «Создание двигателя-маховика».

Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика ДМ 101000Ц с обратной связью по скорости вращения ротора в совокупности с примененными алгоритмами управления обеспечила формирование линейной характеристики управляющего момента, воздействующего на космический аппарат. Таким образом характеристика формируемого управляющего момента стала независима от нелинейного значения величины момента сопротивления двигателя-маховика. Это существенно упростило

функцию управления двигателями-маховиками бортовой вычислительной машины космического аппарата.

Введение в управление двигателя-маховика высокоточной стабилизации скорости вращения ротора позволило нейтрализовать различного рода тормозные моменты, влияющие на качество съемки с космического аппарата.

Примененная идеология управления двиг ателя-маховика по критериям эффективности быстродействия и точности отработки требований по частоте вращения ротора позволила обеспечить возможность оперативного и точного наведения трасс съемки с космического аппарата на новом качественном уровне.

Проведенные испытания подтвердили адекватность созданной математической модели в рамках диссертационного исследования. Внедренная методология мнкроконтроллерной системы управления двигателя-маховика в режиме управления скоростью вращения ротора для высокодинамичных космических аппаратов обеспечила созданный двигатель-маховик конкурентоспособными техническими характеристиками в сравнении с ведущими мировыми производителями изделий космического комплекса.

Лбдурагимов Азим Седрединович

Главный конструктор по космической

Медушев

Сергей Валентинович

Козочкин

« О << _2020г. Павел Александрович

2

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор «Корпорация «ВНИИЭМ» Макриденко //_2020 г.

Акт АГ$. Ш -гоот jS.0tt.l020, о внедрении результатов днееер! анионной работы Некрасова Владимира Викторовича

«Микроконтроллерная система управления двигателя-маховика для высокодинамичных космических аппаратов» в работы, выполняемые в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» по созданию системы ориентации и стабилизации космического аппарата дистанционного зондирования Земли

Научно-техническая комиссия в составе: заместителя генерального директора по космической и комплексной силовой элек1ромеханике Абдурагимова Азима Седрединовича, главного конструктора по космической электромеханике и прецизионным электроприводам Мсдушева Сергея Валентиновича и начальника отдела Козочкина Павла Александровича составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Некрасова Владимира Викторовича использовались при выполнении работы в АО «Корпорация «ВНИИЭМ» по созданию системы ориентации и стабилизации перспективного космического аппарата дистанционного зондирования Земли.

Разработанная в диссертационной работе методология управления двигателем-маховиком была использована при проектировании функционального программного обеспечения системы ориентации и

стабилизации космического аппарата, в том числе, как высокодинамичного изделия, отрабатывающего требуемые угловые маневры (крена, тангажа и рысканья) за минимальное время с высокоточной стабилизацией собственных угловых скоростей вокруг центра масс космического аппарата.

Отличительными особенностями двигателей-маховиков с микроконтроллерной системой управления, как исполнительных органов системы ориентации и стабилизации космического аппарата, является наличие в них режима управления по скорости вращения ротора. Программные алгоритмы, использованные в функции управления двигателя маховика обеспечивают в данном режиме высокоточную отработку требуемых значений выходного кинетического момента за минимальное время.

Г(»иПП!11ЦиПГП пишчггппп

Абдурагимов Азим Седрединович

Главный конструктор по космической

Медушев

Сергей Валентинович

Козочкин

Павел Александрович