Динамические модели и алгоритмы комплексного планирования работы наземных технических средств с навигационными космическими аппаратами
Ключевые слова:
динамические модели, комплексное планирование, наземные технические средства, навигационные космические аппараты, полимодельное описание, теория расписаний, теория оптимальное управлениеАннотация
В статье предложено полимодельное описание функционирования наземного комплекса управления (НКУ) орбитальной системой (ОрС) космических аппаратов (КА), в основе которого лежит динамическая интерпретация соответствующих процессов. Данный подход открывает широкие перспективы использования достижений современной теории управления для решения прикладных задач, при исследовании которых указанная теория ранее не применялась. В частности, в статье показано, как задачу комплексного планирования работы наземных технических средств (НТСр), входящих в состав НКУ, с помощью метода локальных сечений удается свести к двухточечной краевой задаче. Традиционно задачи данного класса (задачи теории расписаний) решаются с использованием методов математического программирования. Однако в случае большой размерности задач планирования приходится отказываться от точных методов оптимизации решений и прибегать к эвристическим приемам. В статье предлагается оригинальный подход к решению задач теории расписаний большой размерности, основанный на использовании моделей и методов теории оптимального управления.Литература
Зимин И.Н., Иванилов Ю.П. Решение задач сетевого планирования сведением их к задачам оптимального управления // ЖВМ и МФ, Т. 11. № 3. 1971.
Кравец В.Г., Любинский В.Е. Основы управления космическими полётами. М.: Машиностроение, 1983.
Лебедев А.А., Нестеренко О.П. Космические системы наблюдения: Синтез и моделирование. М.: Машиностроение, 1991.
Лебедев В.В., Кругов В.А. Техническая эффективность пилотируемых космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1985.
Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. М.: Наука, 1972.
Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Карлов В.И. Оптимизация наблюдения и управления летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1989.
Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. – М.: Наука, 1975.
Понтрягин Л., Болтянский В., Гамкрелидзе Р., Мищенко Е. Математическая теория оптимальных процессов. – М.: Физматгиз, 1961.
Соколов Б.В. Комплексное планирование операций и управление структурами в АСУ активными подвижными объектами. – МО, 1999.
Соколов Б.В., Калинин В.Н. Динамическая модель и алгоритм оптимального планирования комплекса работ с запретами на прерывание // Автоматика и телемеханика, 1985, № 5. – С.106-114.
Соколов Б.В., Калинин В.Н. Многомодельный подход к описанию процессов управления космическими средствами // Теория и системы управления, 1995, № 1. – С.149-156.
Ханциверов Ф.Р., Остроухов В.В. Моделирование космических систем изучения природных ресурсов Земли. М.: Машиностроение, 1989.
Цвиркун А.Д., Акинфиев В.И., Филимонов В.А. Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем: Оптимизационно-имитационный подход. – М.: Наука, 1985.
An application of the Global Positioning System to search and rescue and remote tracking / F.H. Raab, G.W. Board, S.D. Arling et al. // Navigation (USA). Vol. 24, № 3. 1977. P. 216–22.
Ackoff R.L. The Art of Problem Solving. New York: Wiley-Interscience. 1978.
Athaus M., Falb P.L. Optimal control: An Introduction to the Theory and Its Applications. New York, San Francisco, Sidney: McGrow-Hill Book Company. 1966.
Basar T., Olsder G.J.D. Dynamic Noncooperative Game Theory. London: Academic Press. 1982.
Bellmann R. Adaptive Control Processes: A Guided Tour. Princeton, New Jersey: Princeton Univ. Press. 1972.
Beck N. Preliminary results on the use of differential GPS positioning for geodetic applications // Proc. IEEE. Position Location and Navigation Symposium, PLANS’84. San Diego, USA, 1984. P. 163–168.
Intelligent Control Systems: Theory and Applications / Eds. M.M. Gupta, N.K. Sinka. N.Y.: IEEE Press, 1996.
Klir G.J. Architecture of Systems Problem Solving. New York: Plenum Press. 1985.
Milliken R.J., Zoller C.J. Principle of operation of NAVSTAR and system characteristics // Navigation (USA). Vol. 25, № 2. 1978. P.95–106.
Siliak D.D. Decentralized Control of Complex Systems. New York: Academic Press. 1990.
Vasil’ev S.N. From Classical Control Problems to Intelligent Control // Control theory and process, 2001. N 1, pp.5–22, N 2, pp.5–21.
Yusupov R., Rozenwasser E. Sensitivity of Automatic Control Systems. London, New York: CRS. Press. 1999.
Кравец В.Г., Любинский В.Е. Основы управления космическими полётами. М.: Машиностроение, 1983.
Лебедев А.А., Нестеренко О.П. Космические системы наблюдения: Синтез и моделирование. М.: Машиностроение, 1991.
Лебедев В.В., Кругов В.А. Техническая эффективность пилотируемых космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1985.
Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. М.: Наука, 1972.
Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Карлов В.И. Оптимизация наблюдения и управления летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1989.
Моисеев Н.Н. Элементы теории оптимальных систем. – М.: Наука, 1975.
Понтрягин Л., Болтянский В., Гамкрелидзе Р., Мищенко Е. Математическая теория оптимальных процессов. – М.: Физматгиз, 1961.
Соколов Б.В. Комплексное планирование операций и управление структурами в АСУ активными подвижными объектами. – МО, 1999.
Соколов Б.В., Калинин В.Н. Динамическая модель и алгоритм оптимального планирования комплекса работ с запретами на прерывание // Автоматика и телемеханика, 1985, № 5. – С.106-114.
Соколов Б.В., Калинин В.Н. Многомодельный подход к описанию процессов управления космическими средствами // Теория и системы управления, 1995, № 1. – С.149-156.
Ханциверов Ф.Р., Остроухов В.В. Моделирование космических систем изучения природных ресурсов Земли. М.: Машиностроение, 1989.
Цвиркун А.Д., Акинфиев В.И., Филимонов В.А. Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем: Оптимизационно-имитационный подход. – М.: Наука, 1985.
An application of the Global Positioning System to search and rescue and remote tracking / F.H. Raab, G.W. Board, S.D. Arling et al. // Navigation (USA). Vol. 24, № 3. 1977. P. 216–22.
Ackoff R.L. The Art of Problem Solving. New York: Wiley-Interscience. 1978.
Athaus M., Falb P.L. Optimal control: An Introduction to the Theory and Its Applications. New York, San Francisco, Sidney: McGrow-Hill Book Company. 1966.
Basar T., Olsder G.J.D. Dynamic Noncooperative Game Theory. London: Academic Press. 1982.
Bellmann R. Adaptive Control Processes: A Guided Tour. Princeton, New Jersey: Princeton Univ. Press. 1972.
Beck N. Preliminary results on the use of differential GPS positioning for geodetic applications // Proc. IEEE. Position Location and Navigation Symposium, PLANS’84. San Diego, USA, 1984. P. 163–168.
Intelligent Control Systems: Theory and Applications / Eds. M.M. Gupta, N.K. Sinka. N.Y.: IEEE Press, 1996.
Klir G.J. Architecture of Systems Problem Solving. New York: Plenum Press. 1985.
Milliken R.J., Zoller C.J. Principle of operation of NAVSTAR and system characteristics // Navigation (USA). Vol. 25, № 2. 1978. P.95–106.
Siliak D.D. Decentralized Control of Complex Systems. New York: Academic Press. 1990.
Vasil’ev S.N. From Classical Control Problems to Intelligent Control // Control theory and process, 2001. N 1, pp.5–22, N 2, pp.5–21.
Yusupov R., Rozenwasser E. Sensitivity of Automatic Control Systems. London, New York: CRS. Press. 1999.
Dynamic models and algorithms of comprehensive scheduling for ground-based facilities communication with navigation spacecrafts
Abstract
A multiple-model description of interaction between a ground-based control complex GCC and orbital system (OrS) of navigation spacecrafts (NS) is presented. A dynamic interpretation of operations and control processes is implemented. The proposed approach lets use fundamental scientific results of the modern control theory for new applied problems. In particular, a scheduling problem for GCC ground-based technical facilities was reduced to a boundary problem with the help of the local section method. Scheduling problems of the considered class are usually solved via methods of discrete programming, but when the dimensionality is high, the optimal solution is not provided and heuristic algorithms are needed. This paper introduces an original approach, based on models and methods of optimal control theory, to scheduling problems of high dimensionality.Опубликован
2010-06-01
Как цитировать
Соколов, Б. В. (2010). Динамические модели и алгоритмы комплексного планирования работы наземных технических средств с навигационными космическими аппаратами. Труды СПИИРАН, 2(13), 7-44. https://doi.org/10.15622/sp.13.1
Раздел
Статьи
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
