Modeling of the process of optimization of decision-making at control of parameters of energy and technical systems on the example of remote Earth’s sensing tools

Abstract

The authors study the process of decision-making optimization in the control of the spacecraft onboard systems. To ensure the continuous operation of a remotely controlled complex technical system, it is necessary, on the basis of an analysis of the state of the onboard systems, to formulate control effects, the absence of which could lead to the system’s failure to fulfill its tasks or system failure. In order to prevent such situations, an approach based on a simulation model is proposed, the use of which will reduce the risk of accidents in the onboard systems of the spacecraft. The proposed model is represented by factor space. The state of the onboard parameters of the spacecraft at different points in time is matched by the set of points that form the decision-making surface in this factor space. The basic stages of forming the optimal trajectory on the decision surface, which are approximated by numerical methods, are given and described. Using the actual values of the parameters obtained in a 15-minute data communication session from the board of the artificial satellite Earth «Ocean–1», a decision-making surface was constructed. The equation of the optimal trajectory on the created surface is obtained. The simulation results will be used to develop emergency management and control systems.

Авторами виконано дослідження процесу оптимізації прийняття рішень при управлінні бортовими системами космічного апарата (КА). Для забезпечення безперервної роботи дистанційно керуємої складної технічної системи необхідно на підставі аналізу стану бортових систем формувати управляючи впливи, відсутність яких може призвести до невиконання системою своїх завдань, або виходу системи з ладу. З метою попередження таких ситуацій пропонується підхід, в основі якого лежить імітаційна модель, використання якої зменшить ризик виникнення аварійних ситуацій в бортових системах космічного апарату. Запропонована модель представлена факторним простором. Стан бортових параметрів КА в різні моменти часу ставиться у відповідність множина точок, які формують поверхню прийняття рішень в цьому факторному просторі. Дано визначення та описано основні етапи формування оптимальної траєкторії на поверхні прийняття рішень, яка апроксимується чисельними методами. Використовуючи фактичні значення параметрів отриманих за 15-хвилинний сеанс передачі даних з борту штучного супутника Землі «Океан–1» побудовано поверхню прийняття рішень. Отримано рівняння оптимальної траєкторії на створеній поверхні. Результати моделювання будуть використані при розробці систем управління засобами попередження та контролю надзвичайних ситуацій.

Авторами проведено исследование процесса оптимизации принятия решений при управлении бортовыми системами космического аппарата (КА). Для обеспечения непрерывной работы дистанционно управляемой сложной технической системы необходимо на основании анализа состояния бортовых систем формировать управляющие воздействия, отсутствие которых может привести к невыполнению системой своих задач, или выхода системы из строя. С целью предупреждения таких ситуаций предлагается подход, в основе которого лежит имитационная модель, использование которой уменьшит риск возникновения аварийных ситуаций в бортовых системах космического аппарата. Предложенная модель представлена факторным пространством. Состоянию бортовых параметров КА в разные моменты времени ставится в соответствие множество точек, формирующих поверхность принятия решений в этом факторном пространстве. Дано определение и описаны основные этапы формирования оптимальной траектории на поверхности принятия решений, которая аппроксимируется численными методами. Используя фактические значения параметров, полученных за 15-минутный сеанс передачи данных с борта искусственного спутника Земли «Океан–1» построена поверхность принятия решений. Получены уравнения оптимальной траектории на созданной поверхности. Результаты моделирования будут использованы при разработке систем управления средствами предупреждения и контроля чрезвычайных ситуаций.