Алгоритмические особенности надежностного проектирования бортовых систем космических аппаратов
Authors: Юркевич Е.В. , Кривопалов Д.М. , Крюкова Л.Н. 
Published: October 2024

Целью работы является формирование подхода, позволяющего обеспечивать вероятность эффективной работы космического аппарата на орбите. Сегодня решение такой проблемы усложняется повышением требований к сроку его активного существования. Традиционный способ создания космического аппарата предполагает необходимость подтверждать уровень надежности боровых систем на каждом из этапов жизненного цикла. Однако снижение ресурса надежности функциональных модулей при стендовых испытаниях как правило уменьшает срок активного существования космического аппарата, а для оценки надежности требуются результаты летных испытаний. В данной работе предлагаются некоторые механизмы, позволяющие снижать затраты ресурсов на создание бортовых систем при повышении требований к сроку активного существования космического аппарата. Описанный подход к обеспечению отказоустойчивости невосстанавливаемых модулей бортовых систем, основан на компьютерной реализации методов динамического программирования. Последовательное решение одношаговых задач оптимизации определило пути повышения эффективности разработки каждого модуля. Предлагаемый алгоритм учитывает взаимосвязи между характеристиками элементов различных подсистем, а методология системного анализа позволяет решать обратные задачи надежности, используя решения для прямых задач. Показано, что эффективность идентификации технического состояния бортовых систем с помощью многокритериальных оценок во многом обеспечивается совместимостью и взаимосвязанностью результатов расчетов для каждого модуля по каждому из критериев. В качестве инструментов для оценки правильности решений по стабилизации характеристик работы космического аппарата предложна методология виртуального моделирования испытаний боровых систем, основанного на использовании решений предыдущих задач. Предлагается методология рискконтроллинга, реализуемая на построении многоагентной системы экспертного наблюдения, в которой модель контролируемых процессов представляется в виде зависимости динамики синергетических эффектов от взаимодействия факторов влияния на параметры бортовых систем. Алгоритмизация такого подхода позволила вводить автоматизацию в процесс надежностного проектирования, что снижает затраты на создание бортовых систем в целом, а обоснование необходимого числа испытаний может уменьшить время разработки соответствующих функциональных модулей.

Abstract The aim of the work is to develop an approach that allows ensuring the probability of the spacecraft effective operation in orbit. Today, the solution of such a problem complicates by increasing the requirements for the period of its active existence. The traditional way of building a spacecraft involves the need to confirm the level of reliability of boron systems at each stage of the life cycle. However, the decrease in the service life of functional modules during bench tests usually reduces the active life of the spacecraft, and the results of flight tests are required to assess the reliability. This paper proposes some mechanisms to reduce the cost of resources for the creation of onBoard systems with increasing requirements for the duration of the active existence of the spacecraft. The described approach to ensuring fault tolerance of onboard systems nonrecoverable modules bases on the computer implementation of dynamic programming methods. The sequential solution of onestep optimization problems identified ways to improve the efficiency of each module development. The proposed algorithm takes into account the relationship between the characteristics of the elements of different subsystems, and the methodology of system analysis allows solving inverse reliability problems using solutions for direct problems. The compatibility and interconnection of the calculation results for each module for each of the criteria largely ensures the effectiveness of the technical condition identification in the onboard systems using multicriteria estimates. The methodology of virtual simulation of boron systems tests based on the use of solutions to previous problems proposes a tool for assessing the correctness of solutions to stabilize the characteristics of the spacecraft. The riskcontrolling methodology implemented on the construction of a multiagent system of proposed expert observation, in which the model of controlled processes is presented as a dependence of the dynamics of synergetic effects on the interaction of factors influencing the parameters of the onboard systems. Algorithm of this approach allowed realize automation into the process of reliable design, which reduces the cost of creating onBoard systems as a whole, and the justification of the required number of tests can reduce the development time of the corresponding functional modules.