Формулировка задачи оптимального управления и моделирование динамики упругого механического объекта в фазовом пространстве

Abstract

Приводится описание основных существующих задач теории оптимальных систем. Определяются ключевые особенности задачи оптимального управления для космических аппаратов и средств выведения. Ставится задача о формировании дискретной линейной математической модели на основе непрерывной модели, описываемой системой линейных неоднородных нестационарных дифференциальных уравнений. В качестве объекта управления рассматривается модель возмущенного движения первой ступени ракеты-носителя типа «Союз» этапа 2.1в вдоль программной траектории с учетом дополнительных степеней свободы (упругих колебаний корпуса и колебаний свободной поверхности жидкого наполнения баков) в плоскости тангажа. Сформирована непрерывная модель объекта в векторно-матричной явной канонической форме. Произведена дискретизация непрерывной модели, а также описана методика проведения дискретизации. Произведен сравнительный анализ процессов в непрерывной и дискретной моделях. This paper provides the description of main existing optimal control theory problems. Also the key features of an optimal control problem for spacecraft and launch vehicles are identified. The authors pose the problem of formation of linear discrete-time mathematical model based on continuous-time model described by linear inhomogeneous nonstationary differential equations system. A first-stage launch vehicle “Soyuz-2.1v” perturbed motion model with additional degrees of freedom (flexible body fluctuations and slosh modes fluctuations in the fuel tanks) in pitch plane is considered. Continuous-time model in vector-matrix explicit canonical form is composed. The sampling of continuous-time model is performed, sampling method is described. Comparative response analysis of the continuous-time and discrete-time models is produced.