Создание комплексных стендов предоставило большие возможности по комплексной проверке совместимости программного и аппаратного обеспечения комплекса автономного управления. Для эффективного использования этих возможностей разработана и внедрена технология отработки матобеспечения и аппаратуры автономного управления на комплексных стендах, обеспечивающая контролируемость выбора объема проверок и его выполнения.
При создании системы угловой стабилизации и управления движением центра масс ракеты-носителя "Энергия" решены следующие задачи: обеспечение безударного движения ракеты-носителя на участке старта, ограничение аэродинамических нагрузок на конструкцию ракеты-носителя, стабилизация упругих колебаний корпуса, стабилизация колебаний жидкости в топливных баках, компенсация возмущений, обусловленных смещением центра масс относительно точки приложения равнодействующей силы тяги двигателей, распределение управляющих усилий по исполнительным органам.
Обеспечение безударного движения связано со стесненными условиями выхода ракеты-носителя из стартового сооружения. Расположение заправочно-дренажной мачты, агрегата экстренной эвакуации, башни обслуживания, девертора создавали практически "колодец". Положение усугублялось теоретической возможностью отказа одного из двигателей РД-170. Для решения этой задачи на основе теории оптимального управления были разработаны алгоритмы, обеспечивающие в штатном и нештатном режимах такие маневры ракеты-носителя, при которых достигается движение без соударений с фрагментами стартового комплекса.
В техническом задании на разработку комплекса автономного управления из условий несущей способности конструкции ракеты-носителя с учетом полезного груза были заданы допустимые величины произведения скоростного напора на угол атаки (скольжения). Обеспечение этих требований при разработке комплекса автономного управления вызвало определенные трудности, особенно при рассмотрении эксплуатационного режима, характеризующегося наличием больших ветровых возмущений, и нештатной ситуации, связанной с возможностью отказа одного из двигателей РД-170. Были разработаны алгоритмы управления, использующие информацию по углам скольжения, получаемую оценкой измеренных значений ускорений в различных сечениях по длине ракеты-носителя. Отработка алгоритмов управления проведена путем цифрового моделирования и моделирования движения ракеты-носителя в замкнутой схеме на аналого-цифровом комплексе и пуске ракеты-носителя "Энергия" в телеметрическом режиме.
Динамическая схема ракеты-носителя "Энергия" (с полезным грузом) включает в себя большое число осцилляторов, характеризующих колебания жидкости в топливных баках, поперечные упругие колебания конструкции, продольные колебания в тракте "топливоподающие магистрали - двигательная установка - корпус ракеты", упругие колебания в контуре "рулевой привод - двигатель РД-170".
Стабилизация колебаний осцилляторов такого рода проблематична как в отдельности, так и в совокупности, поскольку они имеют низкочастотный плотный и пересекающийся по времени полета спектр частот.
Проблема стабилизации упругих колебаний конструкции и колебаний жидкого наполнения баков решена путем разработки системы подавления наиболее активных тонов упругих колебаний, обеспечения фазовых условий стабилизации на основе использования информации с датчиков угловых скоростей, размещенных в различных сечениях по длине ракеты-носителя, создания системы цифровых сглаживающих и режекторных фильтров и активной фильтрации сигналов в тракте измерения угловых скоростей.
Правильность принятых решений подтверждена моделированием на цифровых вычислительных машинах, аналого-цифровых комплексах и результатами пусков ракеты-носителя "Энергия".
Несимметричная компоновка ракеты-носителя с полезным грузом, а также отказы отдельных двигателей в процессе полета приводят к значительным смещениям центра масс ракеты относительно точки приложения равнодействующей силы двигательной установки.
С целью компенсации возникающих возмущений и уменьшения дополнительных нагрузок на конструкцию разработаны алгоритмы управления, обеспечивающие инвариантность к внешним возмущениям. Разработанные алгоритмы, проверенные на цифровых вычислительных машинах, аналого-цифровых комплексах, подтвердили свою эффективность при пусках ракеты-носителя "Энергия" N6СЛ.