Témata
Reklama

Systém řízení pro kosmické operace

Jedním z nejnáročnějších manévrů kosmického programu je spojení raketoplánu se stanicí na oběžné dráze.

Smart Systems Research Laboratory je špičkové pracoviště v oboru adaptivního neurořízení. Jeho řídicí systémy jsou schopny reagovat na vnější podněty a pružně se přizpůsobovat nastalým změnám, což jsou předpoklady nutné pro použití v kosmu. Toto pracoviště spolupracuje s NASA na projektu řízení přiblížení a spojení dvou kosmických těles. Manévr bude ovládán pomocí pákového ovladače s podporou adaptivního řídicího systému. Tato technologie bude využívána při přistání raketoplánu či jiného kosmického plavidla na mezinárodní orbitální stanici (MOS).
Reklama
Reklama

Ovládání spojovacího manévru

Spojení dvou těles na oběžné dráze je nejen časově náročné (spojení raketoplánu s MOS trvá v současnosti několik hodin), ale i velmi nebezpečné. Jakákoli neočekávaná změna na palubě jednoho z přibližujících se těles, například posun nákladu a tím vyvolaná změna těžiště, může mít fatální následky. Vzpomeňme si na havárii při připojování rakety ke kosmické stanici MIR v roce 1997. Nebezpečné situace mohou nastat při přibližování a připojování k pohybujícímu se tělesu nebo při pokusu o zachycení nefunkčního rotujícího satelitu. Další nepříjemností může být nedefinovaná změna tahu pomocných trysek nebo přistávání s neznámou zátěží na robotické ruce raketoplánu při záchranné operaci a podobně.
Konvenční automatický spojovací systém vyžaduje přesný matematický model chování kosmické lodi, který ovšem platí jen pro standardní situace. V mimořádných situacích je úspěch přistání závislý především na zručnosti a zkušenostech pilota, který pomocí pákového ovladače řídí přímo směr a tah pomocných trysek. Cílem vývojářů společnosti Smart Systems je navrhnout počítačem podporovaný systém pákového ovladače, který se bude v reálném čase přizpůsobovat změnám zátěže lodi, tahu trysek a podobně. Mezi pákový ovladač a výkonové členy bude vložena adaptivní kompenzační neurojednotka. Systém bude automaticky kompenzovat změny parametrů kosmického plavidla a umožní bezpečné a hladké spojení s jiným plavidlem téměř za jakýchkoli podmínek, a to bez předem připraveného přesného matematického modelu situace. Ovládání spojovacího manévru nesmí být příliš složité, aby jej v nouzi mohl zvládnout kdokoli z posádky. Předpokládá se, že nastanou situace, kdy systém bude muset pracovat prakticky automaticky tak, aby kdokoli z posádky bez pilotních zkušeností mohl vymanévrovat plavidlo například i přes trosky vzniklé při havárii a byl schopen přistát s lodí na kosmické základně či na Zemi, a to jen stiskem několika knoflíků.
Vývojáři společnosti Smart Systems používají pro návrhy a testování neuronových sítí a pro simulaci chování celého systému matematické a simulační prostředí Matlab. "Matlab nám poskytl efektivní vývojové prostředí pro tvorbu učících se algoritmů a neuronových sítí. Mohli jsme sice programovat tyto úlohy v C nebo C++, ale to by nám trvalo pětkrát až desetkrát déle," shrnuje zkušenosti s výpočetním prostředím Matlab šéf vývoje Smart Systems pan Richard Papasin.

Kompenzační neurojednotka

Při návrhu adaptivní kompenzační neurojednotky byla zkombinována technika neuronové identifikace s adaptivním nelineárním řízením. Tento přístup nevyžaduje předpřipravený přesný matematický model chování kosmické lodi ve všech možných situacích. Učicí mechanismy průběžně aktualizují standardní model podle reálného chování plavidla a přesný matematický model je tak k dispozici automaticky v každém okamžiku. K učení jsou používána především data z navigačních senzorů. Řídicí jednotka je tak schopna ovládat kosmickou loď i při podstatných změnách parametrů lodi a okolních podmínek, jako jsou odchylky ve směru a tahu motorů, změny váhy a těžiště lodi, neřízený únik plynů a podobně. Tento systém řízení a navigace umožní automatické přiblížení a spojení raketoplánu s orbitální stanicí i při výchozí vzájemné rotaci těles.

***

Uvedená technologie bude použita i u mnoha dalších projektů společnosti Smart Systems Research Laboratory pro NASA, například při adaptivním neurořízení stability dalekohledu mobilní letecké stratosférické observatoře za letu. Snahou je, aby se adaptivní neurořídicí systémy chovaly podobně jako lidé. Jako lidé musí být schopny se učit a na základě těchto výsledků jednat. Matlab pomáhá tuto vizi uskutečňovat.
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 10304
Datum: 05. 03. 2001
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Autor:
Firmy
Související články
Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Atraktivní projekty - Vojenská základna plná tajemství

V rámci pěstování vztahů s veřejností – public relations – se v Americe nejen soukromé firmy, ale i vládní organizace snaží vycházet zájemcům vstříc a pořádají různé dny otevřených dveří. Tak jsem měl možnost prohlédnout si například Pentagon, ale i vojenskou základnu v Novém Mexiku, kde se testovaly atomové bomby.

Oprava Karlova mostu: II. etapa

Jak již bylo uvedeno v článku v minulém vydání popisující I. etapu opravy, Karlův most je nejen historickou a kulturní památkou, ale také výjimečným technickým dílem, které slouží svému účelu 655 let. Je středem zájmu jak odborných institucí, tak i prostých občanů a je pochopitelné, že oprava vyvolala širokou, místy velmi kritickou diskuzi, vedoucí až ke sporům. Nebylo vždy snadné věnovat maximální úsilí opravě mostu a současně vyvracet šířené nepravdy.

Související články
Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovace. Co to vlastně je?

Vděčné sexy téma, o kterém rádi všichni mluví, ale nikdo pořádně neví, jak je skutečně realizovat. Celá řada hvězdiček, jimž se podařilo inovovat sebevětší pitominu a s ní nějak uspět na našem malém hladovém lokálním trhu se cítí být vyvoleni rozdávat moudra. Zasvěcený člověk se pak nestačí divit.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Strašidlo jménem (umělá) inteligence

Světem obchází strašidlo umělé inteligence. Jinak řečeno stroj, který se stane chytřejším než člověk a ovládne život na planetě Zemi. Je to vlastně strach z technického pokroku, který se dá interpretovat také jako obava z odcizení nebo z tajemné propasti lidské mysli.

Umělé svaly, část 3: Dielektrické elastomery, 2. díl

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití. 2. díl je pokračováním a dokončením tématu dielektrických elastomerů

Umělé svaly; část 3. Dielektrické elastomery, část 1.

Náš seriál pokročil do 21. století, ve kterém se téma umělých svalů stále častěji spojuje s technologií dielektrických elastomerů. Mobilní roboti, výrobní stroje, linky, dopravníky… všude zde se nabízí jejich využití.

Umělé svaly, část 1. Historie a úvod do problematiky

Téma umělých svalů obecně spadá do oblasti pohonů strojů a zařízení. Jedná se o poměrně moderní typ pohonu. S jejich nasazením se v současné době počítá především u humanoidních nebo mobilních robotů, ale předpokládá se, že v budoucnu budou schopné nahradit konvenční pohony, které jsou v prvním kvartálu 21. století zastoupeny hlavně pohony se spalovacími motory nebo elektromotory.

Sázka na design, díl 5.

Další díl našeho seriálu o průmyslovém designu, kterému se společně se studiem Divan design na stránkách MM Průmyslového spektra věnujeme, oslovuje nejenom komunitu konstruktérů, aby při návrzích nových produktů na ně nahlíželi kreativním pohledem, ale i obecnou veřejnost, pro niž je design tím prvním, čím je produkt osloví. Konstruktéři svými vytvořenými produkty nesdělují uživatelům pouze skutečnost, jakou technologií byly vytvořeny a k jakému účelu mají být použity – výrobky musejí také vypovídat o určitém stylu designéra a samozřejmě i o době, ve které vznikaly. Posláním každého článku je představit výsledek úzké spolupráce mezi konstruktérem a designérem.

Sázka na design, díl 3.

Dnes již potřetí se v našem seriálu o průmyslovém designu, kterému se společně se studiem Divan design na stránkách MM Průmyslového spektra věnujeme oslovujeme nejenom komunitu konstruktérů, aby při návrzích nových produktů na ně nahlíželi kreativním pohledem, ale i obecnou veřejnost, pro něž je design tím prvním, čím je produkt osloví. Konstruktéři svými vytvořenými produkty nesdělují uživatelům pouze skutečnost, jakou technologií byly vytvořeny a k jakému účelu jsou použity, ale musí také vypovídat o určitém stylu designéra a samozřejmě i o době, ve které vznikaly. Posláním každého článku je přestavit výsledek úzké spolupráce mezi konstruktérem a designérem.

Stále aktuální odkazy Autodesk University

Počátkem letošního roku byly v MM Průmyslovém spektru zveřejněny články o největší CAD softwarové konferenci na světě - Autodesk University. Příští ročník je ještě několik týdnů před námi a ten loňský je již historií. Přesto i po desíti měsících od jejího skončení má stále co říci nejen uživatelům CAD programů.

Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit