Пупков K.A., Егупов Н.Д. Высокоточные системы самонаведения (2011) (1152001), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для исследовацня работоспособности технических устройств их представляют в виде системы конечного числа элементов Другими слозамн, модель сложных системы представляют з виде блочной структуры 1247). Примером такой блочной структуры служит модель системы связи (рис 1.21). Приведенную схему можно назвать функциональной схе- МОЙ. Этап 2. Построение математичегкои модели (универсальной базы системы) в форме структурной схемы. Содержанием 2-го этапа выполнения проекта является построение физической или технической оболочки — функциональной схемы системы, 2-Й этап реализуется из стадии предварительного проектирования, когда ведется разработка принципов построения и оптимизации структуры создаваемой системы по соответствующим критериям. изыскание принципов построения технических средств и др. Рис. 1,21.
Блочная структура системы связи (247): ! — источник информации; 2 — сообщение; 3 — передатчик; 4 — сигнал; 5 — канат б — принятый сигизж 7 — приемник. Й вЂ” сообжеиие: 9 — адресат; 10 — источник помех Г!Рн разработке новых ТО успешное проведение первого этапа а значительной мере зависит от профессионального уровня нн кенсра, его творческого потенциала н интуиции. Полнота н правильность учета в ФМ свойств ТО, существенных с точки зрения доставленной !юлн исследования, я!!Ляются Осиовной прсдпосылкОЙ пОлучснкя в лальиейцюм достоверных результатои реалнзацин аычислнтслы1о!о экспернмсита.
Наоборот. чрезмерная идеализация ТО ради полу !синя простой рас четной схемы может обесценить все пос!Лелую!цнс этапы исследования. Ключевон фактор при рассмотренни основных этапов ре!пения !а. дачи синтеза систем управления летательными аппаратамн — единство физических явлений, характеризующих !!Лнболсе су1цествеиные признаки и свОйства элементов системы (физическая чотель! и коли- чсственнОЙ формализации абстрактных представлений Об изучаемых явлениях (математичсскне хщдсли элементов и системы в целос!! ПеРеход от первой КО втОРОЙ фазе абстрагнровання. т,е, От физической молели к математнческой, освобождает модель от черт, присущих конкретному изучаемому явленню или объекту.
Математическая молель — это формальное ядро явлення. копзрое позволяет количественно описать рамн !ныс по своей фнзической природе процессы илн по техническому назначению объекты. чсх! приобретается универсальность формального ядра — использусчого ыатематичсского аппарата. В этом проявляется одно из важнеЙшнх свойств матечатнческой формалнзапнн прелмста исследования, благодаря которому прн постановке н решении !ювых прикладных задач пе требуется создавать новый математнчсскнй аппарат, а можно воши!Льзоваться суц!Сствуюши!! г необхолнмыч для конкретной ситуации усовершснствованнем (24! !. В связи с важнОстью сфо(эмулированно!.о по.!Оження — принци:щ едннства физнческоЙ и маток!Лтической моделей прн !!Роектировапни систем. Реализация процесса проектирования ведется в следующей гослеловательности: детальное Изучение физической х!Озслн. построение адекватной математической моделя.
обоснованна структчры н изхщ. ияемых параметров Регулятора, фактически Определяемых физнческой моделью системы, в которой выделяются нанболее существенные свойства и признаки и их представление в такой форме. которая необходима для создания системы с желаемымн динамическими характеристнхаки, Математическая модель, являясь результатом математической формализации процессов. характеризующих поведение системы. позволяет при высокой степенн алекватиостн не Только провознть исследован!Ив ио н сннтезнровать системы, Одна математическая мозель может быть Использована лля решения большого и!С.та частных. Конкретных задач.
и в этом смысле она выражает одно из главных практических назначеинн теории. Математические модели систем создаются на стазнях предварительного и эскизного проектирования. Стадня ННР (прслварительнос проектирование! предполагает рспшние ряда задач, одной нз которых является выбор структурной схемы снстсмы и техинческих средств ес реализации. Эскизное проектированне — это стадия уточнення н конкретизации структурной схемы системы, первый этап решения задачи синтеза в условиях болыпой неопределенности Он проводится иа основе уиро.
щенной (илеалнзированнон! математической молели (ММ(, построенной на основе опыта, накопленного при проектировании аналогичных систем. Надо отметить еще нес~оль~о положеннй, которые имеют место нри реализации второ!о этапа. Для некоторых типовых ФМ существуют банки ММ, что упрощает проведение второго утаив. Более того, как отмечалось выше, одна н та же ММ может соответствовать ФМ нз различных предметных областей. Однако при разработке новых ТО часто не удается ограничиться применением типовых ФМ и отвечающих им уже построенных ММ. Созданнс новых моделей или модификация существующих должны опираться на достаточно глубокую математическую подготовку н аладснне матсматнкой как универсальным языком наукн.
На втором этапе также проволят качественный н оценочный коли. чествеиный аиалнз построенной ММ Прн этом могут быть выявлеиь! противоречия, ликвидация которых потребует уточнения нлн пересмотра ФМ. Количественные оценки могут дать основания упростить молель, исключнв нз рассмотрения некоторые параметры, соотиоц!ения нлн нх отдельные составляющие, несмотря на то. что влияние опнсываемых ими факторов учтено в ФМ. В болыоннствс случаев, прнннмая ло. полинтельные по отношению к ФМ попущения, полезно постронть такой упрошенный вариант ММ, который позволял бы получить илн привлечь известное точное нли близкое к точному с налнчнсм оцеикн погрешности решение, Это решение затем мо1кно Использовать в каче.
стае эталонного прн тестировании результатов на 1юследующих этапах В некоторых случаях уластся постронть несколько ММ лля олного н того же ТО, отличаккцнхся различным уровнем упрощення. В этом случае говорят об иерархии ММ, что означает упорялочеиие ММ по признаку нх сложности и полноты Итог анализа на рассматриваемом этапе — это хорошо теоретнческн и инженерно обоснованный выбор рабочей ММ ТО, которая подлежит в лальнейшем детальному количественному аналнзу. Успех в прове- денни второго этапа зависит, как правнло, от глубины понимания связи отлельиых составляющих ММ со свойствами ТО„нашедшими отражение в его ФМ, что прелполагает органическое сочетание владения математикой н инженериымн знапияыи в конкретной предметной области.
В задаче синтеза систем управления. Используемых в технике, «Рниципнально важным вал~ется факт создания адекватной математической модели. построение которой — трудно формализуемый процесс. Сложно заранее сказать, кзкие свойства окажутся существенными, а какие иет. Зто можно выяснить только по холу экспериментов с моделью и сравпсния сс свойств со сьойствзми исходного обьекта. Пе менее Трудно заранее определить область применимости модели, лля этого также требуется проведение спектра экспериментов.
Поэтому еще раз отметим. что процесс построения зюдели — этп творческий итерационный процесс. ВвляюцГийся ключевым ь метом вычислитсль- НОГО ЭКСПЕРНМЕНТЗ Зтьп 3 ссн:таит в обоснованно,и выборе метода кодичествеиного анализа ММ, в разработке эффективного алгоритма вычислительного зксперимеита Третий этап, состоящий из обыкновенного выбора метода количественного исследования, включает, учитывая рассматриваемые В настоящей работе задачи, 1нсленныЙ метод исследования и синтеза системы Зтот этап проектирования является наиболес важным; сложной является проблема синтеза в классе нестационарных и особенно нелинейных систеч ((471 Зтзп 4 состоит в создании работоспособнои про;ра„ч„ньп ргали.
зуюи(еи этот алгоритм средствами вычислительной техники. Лля успс!иного прОВслспия чстВсртОГО этапа нсобходимО Влзлсть арсеналом современных метолов вычислителыюй математики, а при математн т- скОМ ЫОДВ»ГНРОВзнии достатОчно сложных ТО Выполиецие чстВсртОГО »тапа требует профессиональной подготовки в Области программирования иа ЭВМ. Зтдп Ь. Получаемые на пятом этапе результаты вычислении дотжны, прежде всего, пройти тестирование путем сопоставления с данны.ни количественно О анализа упрои(енного варианта ММ рассматриваемого ТО. Тестнроьзние может выявить недочеты ьак в программе, так и в алгоритме н потребовать доработки программы или же модификации и алгоритма и программы. Анализ результатов вычислений и их инженерная иитерпретацня могут вызвать пеобхоли.
мость В корректировке н соотаетствуюпгсй ММ. С целью достижения вьюокой степени адекватности, после устранения Всех выявленных недочетов триаду (по определению акалемикз РАН А А. Самарского) модель — алгоритм — программа можно использовать в качестве рабочсго инструмента лля провеления вычислительного экспернментз и выработки на основе получаемой количественной информации практических )и.коменлзций, паправлениых нз совершенствование технического Обьсктз, что составляет содержание шестого.
завершающего технологический цикл вычислительного эксперимента. Рассмотренная последовательность этапов носит достаточно обгций и универсальный характер, хотя ь некоторых конкретных случаях она может и несколько вилоизменяться. Если при разработке ТО можно использовать типовые ФМ н ММ. то отпадает необходимость в Выполнении ряда этапов. з прн наличии и соответствующего программного комплекса процесс ВычислнтельиОГО экспсрнментз стаиОВится В значи- тельной степени автоматизированным, Однако математическое модели- рование ТО, нс имеющих близких прототипов, кзк нрзьило.
связано с проведением всех этапов описанного»технологи»Геского циклан Осуществление отдельных этапов требует определенных знаний, навыков и практи ~вской полготовки. Например, втсрой, третий и чет- вертый этапы требуют обычно серьезной математической подготовки, а четвертый — еще и навыков В разработке и отладке ЗВМ-про- Грамм. Поэтому к реализации ВычислнтсльнОГО экспсрнмента по рас- чету сложных САУ приходится привлекать инженеров, математиков и программистов. Оливка для коорлшшции их усилий необходимы спе- циалисты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
