Автореферат (1025249), страница 4
Текст из файла (страница 4)
7. Схема СОТРмирование команд на изменение положения заслонки РРЖ для поддержания температуры РЖ в заданном диапазоне.Предусмотрен ввод нештатных ситуаций, включая негерметичность гидроарматуры и аварийную работу насосов Н1 и Н2 и РРЖ.Модель СОТР разработана путем композиции фрагментов, описанных вразделе 1, и программных функций, имитирующих специальные связи в элементах СОТР. Для моделирования гидравлических магистралей использованы комбинации фрагментов «Вж+Гп», «Вж+Гп+Оо+Та», «Вж+Гу+Та»;для моделирования теплообменников — фрагменты «Та».Проведены вычислительные эксперименты по моделированию эволюциисостояния СОТР: 1) в процессе установления температур после выведенияна орбиту и 2) при периодическом изменении освещенности ХР вследствиедвижения по орбите.
Рассмотрена штатная и нештатная работа узлов ИС.Некоторые результаты расчетов показаны на Рис. 8.(1)(2)тсО(1п)(2п)тстстстсЗИзменение температур с течениемвремени: (1 ), (1п ) — температурыРЖ в ЗР, (2 ), (2п ) — температурыохлаждаемых приборов. Сплошныелинии — изменение температур РЖпри штатной работе, пунктир —проявление и развитие аварии:негерметичности контура СОТРтстстстстсРабота РРЖ во время орбитальногополета с учетом изменения освещенности ХР. «О» — РРЖ полностью открыт, «З» — РРЖ полностью закрыт.Сплошные линии — положение РРЖпри штатной работе, пунктир — проявление и развитие аварии: негерметичности контура СОТРРис. 8. Результаты моделирования СОТР.«С» и «Т» — интервалы времени при движении по орбите, на которых КА,соответственно, освещен Солнцем и находится в тени Земли13В четвертой главе диссертации представлен проект системы матема-тического моделирования технических объектов, основанной на изложенныхвыше результатах диссертационного исследования.Рассмотрено использование системы в различных процессах жизненногоцикла модели в соответствии со стандартом разработки программного обеспечения, включая проектирование и разработку модели, контроль и управлениемоделью на этапах отладки, внедрения и использования в составе моделирующих стендов.
Сформулированы требования к системе моделирования.Разработан внешний вид графического представления модели. При проектировании модели и формировании связей между ее СЧ предложено использовать структурную схему вида Рис. 9,а, при разработке модели физических явлений — схему модели в обозначениях, характерных для предметнойобласти: электротехники, гидравлики и т. д. (Рис. 9,б). Предложенный в диссертации метод моделирования позволяет провести однозначное соответствиемежду схемами, изображенными на Рис.
9,а, 9,б, и структурой модели.баСУТдатчик теплообтемпменникСАУТпрТнить ТЭНТЭНтеплообнить ТЭНменникдатчиктемпературынитьТЭНАЗС КАКБузелузелТЭНАЗС+ АКБ -узелПример структурной схемы моделиПример схемы моделей физических взаимодействий ИС. Показана электрическая схема (слева) исхема теплообмена (справа)Рис. 9. Графическое представление моделиНа этапе проектирования модели задают ее структуру, включая СЧ модели — компоненты, и связи между ними — ОС. Интерфейсами СЧ являютсяПМ.
В процессе разработки производят дальнейшую структурную декомпозицию компонентов и наделение их внутренним содержимым. Для компонентов низшего уровня используют стандартные элементы — экземпляры библиотечных классов фрагментов и классов компонентов.Для этапов проектирования, разработки и отладки в составе проектасистемы моделирования предусмотрены средства коллективной разработки,служащие для обмена составными частями модели, контроля версий и интерфейсов, объединения составных частей в общую модель.Для упрощения отладки в составе системы моделирования предусмотренысредства визуализации работы модели на разработанной графической схеме,отображение текущих значений параметров и истории их изменения в виде графиков и диаграмм, слежение за ключевыми параметрами и контрольнахождения параметров в заданных пределах.
Также предусмотрено пошаговое исполнение, анализ решения уравнений, контроль скорости вычислений,имитация потока входных данных для модульной отладки.14Разработанный проект системы моделирования включает также описание средств эксплуатации моделей. Предусмотрена возможность контроля иуправления моделью, включая отображение параметров на алфавитно-цифровых и графических форматах и анимацию пользовательских форматов.Для интеграции моделей в состав моделирующих стендов предусмотреноткрытый двусторонний промежуточный программный интерфейс, позволяющий реализовать различные виды протоколов обмена с реальной аппаратурой и сторонними моделями.
Этот интерфейс также предложено использовать для организации обмена с пультами контроля и управления.Создание системы математического моделирования на основе предложенного проекта позволит значительно упростить и ускорить разработку, интеграцию в состав стендов и эксплуатацию моделей СБС КА.Основные результаты работы1. Разработан новый вариант метода моделирования технических объектов, являющийся развитием метода физических аналогий. Предложенный вариант метода обеспечивает описание нелинейных физических явлений, взаимных связей между явлениями различной физической природы и многоуровневую структуризацию модели.2. Получено обоснование используемых при решении задач управленияполетом математических моделей физических явлений, существенных дляфункционирования служебных бортовых систем КА, в частности, явленийтеплообмена и гидродинамики с учетом тепломассопереноса.3.
Разработан алгоритм и пакет программ, основанный на предложенномварианте метода моделирования, обеспечивающий подготовку к расчету ирасчет эволюции исследуемой системы. Исходными данными для вычисленийявляются формальные описания структуры модели и ее составных частей.Пакет программ обеспечивает моделирование широкого спектра физических явлений, разработку адекватных моделей таких бортовых систем какдвигательные установки, системы дозаправки, системы электроснабжения,системы жизнеобеспечения, системы обеспечения теплового режима КА и ихмодификацию за ограниченное время.
Возможность описания нелинейныхявлений позволяет использовать созданный пакет программ для имитацииразнообразных нештатных ситуаций, например, с целью прогнозирования ихразвития на борту КА.4. На основе разработанного пакета программ созданы модели служебныхбортовых систем космического аппарата — двигательной установки и системыобеспечения теплового режима.Проведены вычислительные эксперименты: выполнено моделированиеэволюции состояния перечисленных служебных бортовых систем в ряде сценариев, в том числе при наличии нештатных ситуаций. Результаты вычислений совпали с данными, наблюдаемыми в ходе реальных полетов.155. Разработан проект интерфейса пользователя и функций системы математического моделирования технических объектов, включая средства проектирования, коллективной разработки, отладки и эксплуатации моделей, обеспечивающей имитацию нелинейных явлений, их сложного взаимного влияния, позволяющий структурировать модель исследуемой системы.Основные результаты диссертации отражены в работах:1.
Петров Д. С. Имитационное моделирование двигательнойустановки космического аппарата при помощи трехстадийного метода декомпозиции // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 1. С. 43–57. (0,9 п.л. / 0,9 п.л.).2. Петров Д. С. Моделирование течения жидкостей и газов по трубопроводам при помощи трехстадийного метода декомпозиции // Управление в морских и аэрокосмических системах: Материалы научной конференции. Спб.,2014. С.
583–590. (0,5 п.л. / 0,5 п.л.).3. Павлов Д. В., Петров Д. С. Настройка модели двигательнойустановки космического аппарата с использованием трехстадийного метода декомпозиции // Вестник «НПО им. С.А. Лавочкина».2015. № 1. С. 80–87. (0,5 п.л.
/ 0,25 п.л.).4. Павлов Д. В., Петров Д. С. Использование метода трехстадийной декомпозиции для моделирования системы терморегулирования космического аппарата // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 2. С. 42–54. (0,55 п.л. / 0,3 п.л.).5.
Петров Д. С. Разработка среды моделирования бортовых систем космических аппаратов на базе трехстадийного метода декомпозиции // Решетневские чтения: Материалы международной конференции. Красноярск, 2015.С. 79–81. (0,2 п.л. / 0,2 п.л.).6. Павлов Д. В., Петров Д. С. Оптимизация алгоритма расчета моделей, разработанных с использованием метода, основанногона трехстадийной декомпозиции // Инженерный журнал: наука иинновации.
2016. № 8. С. 1–15. (0,9 п.л. / 0,5 п.л.).16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
