Динамика космических систем

Срок выполнения: апрель 2018 – март 2020

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – к.ф.-м.н. М.Г. Широбоков

Аннотация

      Цель проекта – создать искусственные нейронные сети и разработать алгоритмы их обучения для построения управления орбитальным движением космических аппаратов в следующих двух задачах:

1) перелёт с низкой околоземной орбиты на геостационарную орбиту с малой тягой;

2) поддержание формации из двух спутников на низких околоземных орбитах с использованием силы атмосферного торможения.

Новой научной идеей служит использование нейронных сетей для коррекции номинального управления в рамках моделей, приближенных к реальным. А именно, в первой задаче сначала будет построена и обучена нейронная сеть, реализующая номинальное управление в рамках модели задачи двух тел, дополненной малой тягой, а затем та же нейронная сеть будет обучена с целью получения скорректированного управления в сильновозмущённой модели задачи двух тел (с учетом гармоники J2, силы светового давления и лунно-солнечных возмущений). Аналогично, во второй задаче сначала будет построена и обучена нейронная сеть, реализующая управление одним из спутников формации с целью обеспечить номинальное относительное движение – проективную круговую орбиту – с использованием земной атмосферы, а затем та же нейронная сеть будет использована для коррекции построенного управления в среде с уточнённой моделью атмосферы.

      Актуальность темы исследования подтверждается повышенным спросом на автономные и адаптивные системы управления спутниками, а также перспективностью и широкой распространенностью биоинспирированных методов оптимизации, включающих искусственные нейронные сети.

      Результаты проекта внесут вклад в развитие направления исследований искусственных нейронных сетей в задачах управления орбитальным движением космических аппаратов и помогут решить проблему отбора и обучения нейронных сетей в рассматриваемых задачах (многовитковый перелёт с малой тягой и поддержание формации спутников), а разрабатываемые алгоритмы впоследствии могут быть использованы в бортовом контуре управления орбитальным движением космических аппаратов.

Публикации по теме проекта:

Artemy Sorokin, Maksim Shirobokov, and Sergey Trofimov
Artificial Neural Networks for Control and Propagation of Low-Thrust Trajectories // AIP Conference Proceedings, 2019, Vol. 2171, pp. 200010-1-200010-7. DOI: 10.1063/1.5133368

Сорокин А.В., Широбоков М.Г.
Разработка нейронных сетей для управления орбитальным движением космических аппаратов с двигателем малой тяги // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, 2018, № 269, 31 с.

Сорокин А.В., Широбоков М.Г.
Коррекция и прогнозирование орбитального движения космических аппаратов с помощью искусственных нейронных сетей // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша, 2018, № 198, 28 с.

Назад к списку грантов РНФ и РФФИ