Применение нового метода для математического моделирования нештатной работы системы терморегулирования космического аппарата

Автор(ы): Павлов Д.В., Петров Д.С.

Выпуск: 82

Рубрика: Программы и системы моделирования объектов, средств и систем управления

Год: 2019

Библиография: Павлов Д.В., Петров Д.С. Применение нового метода для математического моделирования нештатной работы системы терморегулирования космического аппарата // Управление большими системами. Выпуск 82. М.: ИПУ РАН, 2019. С.74-96. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2019.82.5

Дата опубликования: 30.11.2019

Ключевые слова: метод моделирования, трехстадийная декомпозиция, математическое моделирование, космический аппарат, система терморегулирования, нештатная ситуация

Аннотация: Рассматривается задача математического моделирования физических явлений, лежащих в основе функционирования бортовых систем космических аппаратов, в приближении сосредоточенных параметров. Особенностями рассматриваемого класса технических систем являются, во-первых, наличие нелинейных физических явлений и, во-вторых, наличие большого количества элементов и разветвленная структура связей между ними. Авторами предложен вариант метода моделирования технических систем в приближении сосредоточенных параметров, который, в отличие от существующих аналогов, адаптирован для моделирования технических систем, обладающих перечисленными особенностями. На его основе разработан комплекс программ, обеспечивающий создание и модификацию математических моделей технических систем путем синтеза типовых элементов без написания исходного кода. С использованием этого комплекса программ создана модель системы терморегулирования космического аппарата. В настоящей работе рассмотрено моделирование нештатной работы исследуемой системы. Выполнена модификация этой модели: реализованы модели нештатных ситуаций, в том числе негерметичности жидкостного контура системы, доработаны модели агрегатов системы для адекватного описания функционирования при низком давлении рабочей жидкости. При помощи модифицированной модели проведены расчеты эволюции системы с учетом рассмотренных нештатных ситуаций при различных внешних условиях. Результаты расчетов с высокой точностью совпадают с данными, полученными в ходе реальных полетов.

Author(s): Pavlov D., Petrov D.

Article title: The application of the new method for mathematical modelling of abnormal operation of the onboard systems of the spacecraft

Issue: 82

Year: 2019

Keywords: method of simulation, three-stage decomposition, computer simulation, spacecraft, thermal control system, failure

Abstract: The article is devoted to software design of lumped-element simulation models of the spacecraft subsystems. Considered type of engineering systems could be complicated due to 1) non-linear relations impact, 2) bi-directional bonds and 3) distributed structure, including huge element count and complex bonds network. In the previous publications we suggested a new approach for simulation models design to address the items above. Based on the new approach we implemented software package to create simulation models of engineering systems. Unlike known analogues, the package equipped with non-linear solver is capable to model non- linear physics. With this package a model could be constructed just via combining of available physical domains, no additional source code required. Spacecraft thermal control subsystem was modelled with the package. In this article we modified previously developed model of thermal control subsystem to simulate several failures, including the leakage of the hydraulic circuit. This requires to update the models of elements of the subsystem to become adequate at a low liquid pressure. We model the subsystem evolution taking into account considered failures under different external conditions and got expected results.