Диссертация (1025300), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Поскольку модельдинамики колесной машины является моделью «реального времени», тоимитационная модель СУ ЭНРК также должна соответствовать данномутребованию ввиду необходимости организации взаимодействия междууказанными моделями и обмена текущими параметрами движения шасси повиртуальному каналу связи.НаРис.4.1представленапоследовательностьпереходаотиспользования математических моделей «реального времени» к работе сфизической системой управления (СУ ЭНРК) и объектом колесной техники всоответствииспоследовательностьрассматриваемымсостоитиз3-хметодомэтапов,разработки.являющихсясоставляющими рассматриваемого метода разработки СУ ЭНРК.Рис. 4.1. Последовательность перехода от ИММРВ СУ ЭНРК ивиртуального объекта колесной техники к опытнымобразцам СУ ЭНРК и объекта колесной техникиДаннаябазовыми143На Рис. 4.1 применяются следующие обозначения:«ПК» – персональный компьютер;«Виртуальная система управления» – имитационная математическаямодель «реального времени» разрабатываемой СУ ЭНРК;«Виртуальный объект» – имитационная математическая модель«реального времени» разрабатываемого объекта колесной техники;«Реальная система управления» – опытный образец СУ ЭНРК;«Реальный объект» – опытный образец объекта колесной техники.В настоящее время выполнение СЧ ОКР, направленной на разработкубортовой системы управления (СУ ЭНРК) из состава объекта колеснойтехники специального назначения осуществляется в соответствии сГОСТ РВ 15.203-2001 «Система разработки и постановки продукции напроизводство.Военнаятехника.Порядоквыполненияопытно-конструкторских работ по созданию изделий и их составных частей.Основные положения» [22].
На основании данного нормативного документаможно выделить порядок разработки, представленный на Рис. 4.2 иактуальный в настоящее время. На Рис. 4.3 отражена последовательностьсоздания бортовой системы управления нагружателем рулевого колеса наоснове рассматриваемого метода разработки; отдельно выделены этапы,состав работ которых изменяется ввиду применения имитационныхматематических моделей «реального времени» объектов колесной техники иСУ ЭНРК.144Рис. 4.2. Этапы разработки бортовой системы управлениянагружателемрулевогоколесабезпримененияимитационных математических моделей «реальноговремени»145Рис. 4.3. Этапы разработки бортовой системы управления нагружателемрулевого колеса с применением имитационных математическихмоделей «реального времени»146В настоящее время при составлении технического задания насоставную часть ОКР - бортовую систему управления (СУ, Рис.
4.2)разработчики сталкиваются со следующими трудностями:- определение значений параметров функционирования и временныххарактеристик бортовой системы управления основывается на требованияхтактико-технического задания и имеющемуся к моменту составления ТЗопыту разработчиков;- в значительной степени проблематично оценить влияние выбранныхдиапазонов изменения параметров управления СУ на характеристикиразрабатываемого объекта колесной техники до начала испытаний;- достаточность набора представленных в ТЗ требований к системеуправления с точки зрения достижения заданных тактико-техническиххарактеристики объекта колесной техники может быть подтверждена толькопо результатам проведения испытаний [38].4.2.
Этап 1 метода разработки. Работа по схеме «Виртуальнаясистема управления – Виртуальный объект»Рассматриваемыйметодразработкипредусматриваетработысимитационными математическими моделями «реального времени» СУ ЭНРКи динамики колесной машины при составлении ТЗ на СУ ЭНРК. В данномслучае речь идет об этапе 1 в соответствии с Рис. 4.1. Реализацияопределенного интерфейса взаимодействия на данном шаге разработки неиграет существенной роли, для обмена используются виртуальные каналысвязи, поскольку модель СУ ЭНРК и модель динамики колесной машиныфункционируют на одной ЭВМ (или в одной среде моделирования).Применение имитационных математических моделей при составленииТЗ на СУ ЭНРК позволяет определить влияние выбранного диапазонарегулированияпараметров,атакжезаданногобыстродействияфункционирования СУ ЭНРК на характеристики разрабатываемого объектаколесной техники.147Таким образом, работа по схеме «Виртуальная система управления –Виртуальный объект» позволяет более детально и в большем объемепрорабатыватьтребованияидопустимыедиапазонырегулированияпараметров при составлении ТЗ на СУ ЭНРК.
Это, в свою очередь, снижаетвероятность корректировки ТЗ на СУ ЭНРК в процессе проведенияиспытаний вследствие выявления несоответствия между результатамизаездов и тактико-техническими требованиями.Помимо представленных возможностей по определению ТТ кразрабатываемой СУ ЭНРК работа по схеме «Виртуальная системауправления – Виртуальный объект» позволяет осуществлять синтез базовыхзаконов (или алгоритмов) управления, лежащих в основе работы СУ ЭНРК.На данном этапе проектирования возможен анализ работы СУ ЭНРК приреализации в алгоритмах как закона управления в соответствии свыражением (3.1), так и в соответствии с выражением (3.2).
Послепроведения группой водителей-испытателей серии виртуальных заездов сразличнымибазовымизаконамифункционированияСУЭНРКосуществляется выбор наиболее оптимального закона на основе полученныхэкспертных оценок и на основе соответствия результатов заездов заданнымТТ на СУ ЭНРК и проектируемый объект колесной техники. Аналогичнымобразомосуществляетсявыборпараметров(определениезначенийсоответствующих коэффициентов) в представленных законах управленияСУ ЭНКР.Текущий шаг метода разработки предполагает реализацию выбранныхзаконов и параметров управления посредством начального формированияалгоритмов функционирования на базе виртуальной СУ ЭНРК, т.
е. доразработки и изготовления опытного образца СУ ЭНРК. Подобныевозможности в значительной степени увеличивают время отладки базовогопрограммного обеспечения СУ ЭНРК без увеличения общих сроковвыполнения СЧ ОКР и ОКР в целом, позволяют выявить наиболее серьезныесбои и отказы ПО. Указанный функционал метода разработки напрямую148влияет на безотказность работы СУ ЭНРК и, как следствие, безопасностьэксплуатации колесной машины [11].
Снижение вероятности отказоваппаратной части достигается за счет дублирования основных электронныхмодулей, а уменьшение количества программных сбоев может бытьосуществлено только за счет увеличения сроков разработки и тестированияПО [21, 32].Работа на данном шаге метода разработки не учитывает всевозможныезадержки, связанные с функционированием физической системы управлениянагружателем рулевого колеса и передачей информации по каналам связи.Также не представляется возможным осуществить отработку нештатныхситуаций функционирования, связанных с обрывом или замыканием линийсвязи, получением некорректных данных, отключением питания СУ ЭНРК идругимиаппаратнымиотказами.Решениюуказанныхвопросовосуществляется в рамках второго этапа метода разработки.4.3.
Этап 2 метода разработки. Работа по схеме «Реальная системауправления – Виртуальный объект»Следующимшагомпредлагаемогометодаразработкиявляетсяорганизация работ по схеме «Реальная система управления – Виртуальныйобъект» (Рис. 4.1, этап 2). Переход к текущему шагу разработки возможен порезультатам выполнения таких мероприятий, как:- изготовление опытного образца проектируемой СУ ЭНРК;- реализация в ПО опытного образца СУ ЭНРК отработанных напервом этапе базовых законов управления;- реализация в ПО опытного образца СУ ЭНРК и в модели динамикиколесноймашины«реальноговремени»протоколаинформационно-логического взаимодействия для обеспечения обмена данными.В случае если рассматриваемый метод разработки применяется припроектированиибортовойсистемы,функционированиекоторойосуществляется без участия водителя (например, антиблокировочная ипротивобуксовочная системы, система курсовой устойчивости и т.
д.), то149представленныйпереченьподготовительныхмероприятийявляетсядостаточным для организации работ физической системы управления смоделью «реального времени». Однако, при разработке электронной системыуправления, работа которой напрямую завязана на действия водителя(система управления нагружателем рулевого колеса, автоматизированныесистемы рулевого управления и т. д.), помимо представленных требованийнеобходимо обеспечение графического интерфейса взаимодействия сводителем-испытателем.
В состав данного интерфейса в зависимости отспецифики разрабатываемой системы управления следует включать:- программное обеспечение графической оболочки для отображениятекущегоположениявиртуальногообъектаколеснойтехникипривыполнении отладочных мероприятий с физической системой управления;- органы управления для приема задающих воздействий водителя и, повозможности, передачи водителю реактивных сопротивлений (усилиесопротивленияповоротурулевогоколесо,усилиянажатияпедалейакселератора и тормоза) с целью более детального приближения куправлению реальным объектом колесной техники.Необходимость реализации отдельного графического интерфейсавытекает из особенностей операционной системы, которая являетсяплатформой для работы математической модели динамики колесного шасси«реального времени».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
