ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

2
Содержание
том 67 / Февраль, 2024
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2023-66-2-100-111

УДК 519.8

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ

Кулаков А. Ю.
СПИИРАН, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; аспирант


Читать статью полностью 

Аннотация. Рассмотрены подходы к формулировке и решению задачи выбора конфигурации бортового комплекса космического аппарата (КА), обеспечивающего проведение автономной реконфигурации КА. Выделено два направления решения таких задач: на основе формализации марковского процесса принятия решений (Markov decision process, MDP) и с использованием динамического программирования и машинного обучения, и на основе учета структурно-функциональных зависимостей элементов бортового комплекса управления КА (бортовой аппаратуры) с применением общего логико-вероятностного подхода (включая машинное представление схемы функциональной целостности) и теории структурной динамики сложных систем. Подход на основе MDP представлен зарубежными авторами, которые рассматривают реконфигурацию в контексте планирования сеансов целевой аппаратуры КА. Подход на основе структурно-функциональных зависимостей формулируется, прежде всего, как синтез нового структурного состояния КА после возникновения отказа. При этом как отечественные, так и зарубежные авторы, независимо друг от друга приходят к специфической постановке задачи выбора конфигурации бортового комплекса, предполагая при этом, что выбор необходимой рациональной конфигурации осуществляется в заданных режимами функционирования КА условиях.
Ключевые слова: структурно-функциональная реконфигурация, марковский процесс принятия решений, искусственные нейронные сети, вероятностный полином, живучесть, космические аппараты, бортовая аппаратура, система управления движением

Список литературы:
  1. Meß J.-G., Dannemann F., and Greif F. Techniques of Artificial Intelligence for Space Applications — A Survey // Conference: European Workshop on On-Board Data Processing (OBDP2019). 2019. P. 1—14.
  2. Yin Shen et al. A Review on Recent Development of Spacecraft Attitude Fault Tolerant Control System // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2016. Vol. 63, N 5. Р. 3311—3320.
  3. Nasir A., Atkins E., Kolmanovsky I. Review of Tools and Methods for Fault Tolerance in Spacecraft Mission Planning // J. of Space Technology. 2018. Vol. 18, is. 1.
  4. Саттон Р. С., Барто Э. Дж. Обучение с подкреплением: Введение / Пер. с англ. А. А. Слинкина. М.: ДМК Пресс, 2020. 552 с.
  5. Nasir A., Atkins E., and Kolmanovsky I. A mission based fault reconfiguration framework for spacecraft applications // J. of Aerospace Computing, Information and Communication. 2012. Vol. 11, N 10. P. 1—12.
  6. Chen J. W., Cheng Y. H., and Jiang B. Mission-constrained spacecraft attitude control system on-orbit reconfiguration algorithm // Journal of Astronautics. 2017. Vol. 38, N 9. P. 989—997.
  7. Cheng Y., Jiang B., Li H., and Han X. On-orbit reconfiguration using adaptive dynamic programming for multimission-constrained spacecraft attitude control system // Intern. J. of Control, Automation and Systems. 2019. Vol. 17, N 4. P. 822—835.
  8. Егоров А. М., Белоконов И. В. Выбор состава бортовых средств для обеспечения заданной живучести наноспутника // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2018. Т. 5, № 3. С. 78—86. DOI 10.30894/issn2409-0239.2018.5.3.78.86. EDN YQWXIT.
  9. Белоконов И. В., Егоров А. М. Проблема живучести наноспутника и ее обеспечение за счет использования функциональной избыточности // Изв. Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2019. № 8. С. 287—298. EDN CTNUST.
  10. Калинин В. Н., Кулаков А. Ю., Павлов А. Н. и др. Методы и алгоритмы синтеза технологий и программ управления реконфигурацией бортовых систем маломассоразмерных космических аппаратов // Информатика и автоматизация. 2021. Т. 20, № 2. С. 236—269. DOI 10.15622/ia.2021.20.2.1. EDN BMHJYS.
  11. Pavlov A. N., Pavlov D. A., Vorotyagin V. N., Umarov A. B. Structural and functional analysis of supply chain reliability in the presence of demand fluctuations // Models and Methods for Researching Information Systems in Transport 2020 (MMRIST 2020). 2020. N 1.
  12.  Кулаков А. Ю., Павлов А. Н., Павлов Д. А. Функциональная реконфигурация чувствительных элементов системы управления движением космического аппарата // Тр. СПИИРАН. 2013. № 5(28). С. 169—181. EDN QYZRZR.
  13. Ryabinin I. A., Strukov A. V. Quantitative examples of safety assessment using logical-probabilistic methods // Intern. J. of Risk Assessment & Management. 2018. Vol. 21, N 1-2. P. 4—20. DOI 10.1504/IJRAM.2018.090253. EDN XXERLF.
  14. Научно-технический отчет (промежуточный, 1 этап) по теме „Проектно-поисковые исследования в части управления целевым применением многоспутниковой ОГ КА ДЗЗ с помощью бортового интеллектуального вычислительного комплекса“ (шифр „Нейроборт БИВК-ИИ-СПИИРАН“). СПб: ФИЦ РАН, 2021. Кн. 2. 184 с.
  15. Растригин Л. А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинанте, 1981. 375 с.
  16. Павлов А. Н., Павлов Д. А., Кулаков А. Ю., Умаров А. Б. Анализ значимости элементов цепи поставок при изменяющихся спросах клиентов // Тр. 6-й Междунар. науч.-практ. конф. „Имитационное и комплексное моделирование морской техники и морских транспортных систем“ (ИКМ МТМТС-2021). СПб, 23 июня 2021 года. СПб: Изд-во „Перо“, 2021. С. 104—112. EDN VHEJNV.