ИСТИНА

Разработан компьютерный практикум для студентов, основанный на задаче сближения космонавта со станцией и методике максиминного тестирования. Создано программное обеспечение для проведения практикума на панорамной системе виртуальной реальности, расположенной в МГУ. При работе в открытом космосе может возникнуть необходимость обеспечить возврат космонавта на станцию в случае потери с ней контакта. Для этого используется устройство спасения космонавта (УСК), представляющее собой реактивный ранец. Рассматривается последний этап сближения – маршевое движение, когда космонавт уже ориентирован лицом к станции и вычислен программный режим работы двигателей. Однако возможны ошибки (возмущения) как в работе маршевых двигателей, так и при определении начальной позиции УСК. В связи с этим, у космонавта возникает задача стабилизировать отклонение при помощи боковых двигателей. На основе этой задачи создан компьютерный практикум, предназначенный для студентов 4-го курса и магистрантов кафедры прикладной механики и управления МГУ. В рамках практикума студенту предлагается сформировать управление компьютерной моделью УСК, а также получить показатели качества, оценивающие действия космонавта (управляющего УСК) при возможных наихудших поведениях возмущений. Для этого используется методика максиминного тестирования точности стабилизации управляемых систем, рассмотренная в работах [1] и [2]. Вводится функционал J, представляющий собой расстояние до станции в конечный момент времени. В методике можно выделить три этапа: 1-й этап - предварительный. На этом этапе осуществляется аналитический или численный поиск оптимальной (наихудшей) стратегии поведения возмущений и наилучшей (минимальной) оценки функционала Jо, достижимой при данных возмущениях. 2-й этап - основной. На этом этапе формируется ручное управление на тренажере, куда подаются наихудшие возмущения, найденные на первом этапе. В результате, определяется реальная оценка качества управления J. 3-й этап - заключительный. На этом этапе происходит сравнение наилучшей Jo и реальной J оценок. Для реализации второго этапа тестирования используется расположенная в МГУ панорамная система виртуальной реальности. Она включает в себя полуцилиндрический акриловый экран с углом обзора 170 градусов и высотой 2.5 метра, на который обратным методом проецируется изображение в разрешении 5760*1080 (3FullHD) через три проектора. Технология Active Infitec обеспечивает высококачественный стереоэффект, основанный на интерференционной фильтрации изображения для каждого глаза при помощи специальных очков. Кроме того, встроенная система трекинга позволяет осуществлять запись и обработку движения пользователя, используя 20 маркеров на его теле и 8 инфракрасных камер, что может быть использовано для взаимодействия с виртуальной средой. Прежде, чем изображение визуальной обстановки в окрестности станции подается на проектор, оно просчитывается в графическом ядре компьютера. Для этого используется трехмерная модель станции, а камера в графической сцене помещается на место головы космонавта. Благодаря системе трекинга возможно построить правильную проекцию на экран, определив положение испытуемого. В то же время, для корректной симуляции всего процесса сближения, программа в реальном времени интегрирует уравнения движения устройства спасения космонавта с учетом заданных возмущений и текущего управления со стороны испытуемого. После окончания движения, вычисляется оставшееся до люка расстояние и выводится информация об успешности сближения.