CC BY
43
УДК 629.7.064.5 Р. Н. ИВАНОВ
В. В. ШАЛАЙ Е. В. ХОДОРЕВА М. В. КУЧЕРЕНКО В. А. ГРИНЕВИЧ
Омский государственный технический университет
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ИЕРАРХИИ ДЛЯ ВЫБОРА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МИКРОСПУТНИКОВ_____________________________________________________
В представленной статье рассматривается выбор фотоэлектирических преобразователей на предварительном этапе проектирования с использованием метода аналитической иерархии.
Ключевые слова: фотоэлектрические преобразователи, метод аналитической иерархии.
Одной из важных задач при проектировании слож- Проектирование системы начинается с синтеза
ных технических систем (СТС), к которым относятся исходного варианта ее структуры. Для оценки этого
микроспутники, является выбор наиболее оптималь- варианта создается математическая модель. ных проектных решений при разработке СТС. В нас- После выбора исходных значений параметров
тоящее время оценка технического уровня СТС яв- элементов выполняется анализ варианта, по результа-
ляется актуальной задачей. там которого становится возможной его оценка, проВ соответствии с основными процедурами проек- водимая по проверке выполнения условий работо-
тирования [1], представленными на рис. 1, оценка тех- способности, сформулированной в ТЗ. Если условия
нического уровня СТС необходима на каждом этапе работоспособности выполняются в должной мере, то
при разработке СТС. полученное проектное решение принимается,
формулировка ТЗ
уровень К 1 корректировка ТЗ
уровень К+1
Рис. 1. Типичная последовательность проектных процедур
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
97
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010
Характеристики фотоэлектрических элементов
Тип Монокристаллические Аморфные Г етероструктурные
характеристики кремниевые кремниевые GaAs-GaAIAs
Стоимость (руб/Вт) 200 100 350
Удельная мощность СБ при АМ0, 25°С в оптимальной точке ВАХ, Вт/м2 200 90-100 -350
Удельная мощность СБ при АМ0, 60°С, в оптимальной точке ВАХ, Вт/м2 165-170 80-90 -320
Удельная масса (по фотообразующей
части без учёта каркаса), кг/м2: -сетчатая подложка 1,7-1,85 1,9
-сотовая подложка 1,4-1,5 0,3 1,6
Деградация рабочего тока за САС, % v Радиацион-
-10 лет GEO 20 ная деградация 15
-Шлет LEO 20 15
-10 лет на эллиптической и промежу- 30 ~7% 25
точной орбитах
КПД, % -15 -12 -30
S* 0.45 -0,4 -
0,35 -0,3 -0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0
- Монокристалшческие кремниевые
-Аморфные кремниевые
- Гетеростру ктурные GaAs-GaAIAs
1 1 1-------------’------------? ДВГ
0 20 40 S0 80 100
Рис. 2. Изменение показателя качества в зависимости от мощности солнечной батареи
Таблица 2
Шкала относительной важности
Уровень важности Количественное
значение
Равная важность 1
Умеренное превосходство 2
Существенное или сильное превосходство 3
Значительное (большее) превосходство 4
Очень большое превосходство 5
система 2-го уровня описывается в принятой форме и формулируется ТЗ на проектирование элементов данного уровня, то есть систем следующего уровня. Если полученное проектное решение неудовлетворительно, выбирается один из возможных путей улучшения проекта[1 ].
На предварительном этапе проектирования необходимо выбрать наилучшую альтернативу фотоэлектрических преобразователей для микроспутника.
В настоящее время применяются при проектировании микроспутников применяются три типа ФЭП, характеристики которых представлены в табл. 1.
Поскольку на предварительном этапе проектирования существует неопределенность, связанная с выбором и компоновкой систем микроспутника, то анализ по конкретным характеристикам микроспутника не представляется возможным. В связи с этим для оценки лучшей альтернативы целесообразно применять метод аналитической иерархии. При выборе наилучшей альтернативы неопределенный параметр может быть задан диапазоном, например, мощность проектируемого спутника находится в диапазоне от 20 до 90 Вт [2].
Предположим, что рассматриваются установка трех типов фотоэлектрических преобразователей: А — монокристаллические кремниевые В — аморфные кремниевые С — гетероструктурные СаАз-СаА1Аз.
При попарных сравнениях в распоряжение лица, принимающего решения (ЛПР), дается шкала словесных определений уровня важности критериев, причем каждому определению ставится в соответствие число (табл. 2).
При сравнении элементов, принадлежащих одному уровню иерархии, ЛПР выражает свое мнение,
Матрица сравнений для критериев
Стоимость (руб/Вт) Удельная масса (по фотообразующей части без учёта каркаса), кг/м2 Деградация рабочего тока за САС, % кпд, % Удельная мощность СБ при АМ0, 25°С в оптимальной точке ВАХ, Вт/м2 Собственный вектор Вес
Стоимость, руб 1 4 3 1 1 1,00 0,33
масса ФЭП, кг 0,25 1 2 1 1 0,50 0,17
Деградация рабочего тока за САС, % 0,33 0,5 1 1 1 0,40 0,13
КПД, % 1 1 1 1 1 0,57 0,19
Удельная мощность СБ при АМ0, 25°С в оптимальной точке ВАХ, Вт/м2 1 1 1 1 1 0,57 0,19
Таблица 4
Сравнение по критерию деградация рабочего тока
Альтернатива А В С Собственный вектор Вес
А 1,00 0,28 0,80 1,00 0,17
В 3,57 1,00 2,86 3,57 0,61
С 1,25 0,35 1,00 1,25 0,21
Таблица 5
Сравнение по критерию КПД
Альтернатива А В С Собственный вектор Вес
А 1,00 1,25 0,50 1,00 0,26
В 0,80 1,00 0,40 0,80 0,21
С 2,00 2,50 1,00 2,00 0,53
Таблица 6
Сравнение по критерию удельная мощность ФЭП
Альтернатива А В С Собственный вектор Вес
А 1,00 2,00 0,57 1,00 0,31
В 0,50 1,00 0,29 0,50 0,15
С 1,75 3,50 1,00 1,75 0,54
Таблица 7
Сравнение по критерию стоимость
Альтернатива А В С Собственный вектор Вес
А 1 1 0,20 1,00 0,18
В 1 1 2,04 2,15 0,40
С 4,91 0,49 1 2,28 0,42
Таблица 8
Сравнение по критерию масса ФЭП
Альтернатива А В С Собственный вектор Вес
А 1,00 0,40 0,61 1,00 0,19
В 2,50 1,00 1,52 2,50 0,49
С 1,64 0,66 1,00 1,64 0,32
используя одно из приведенных в табл. 2 определений. Матрица сравнений критериев выбора фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) представлена в табл. 3.
Сначала сравниваются заданные альтернативы для мощности 20 Вт по каждому критерию отдельно. Эти попарные сравнения представлены в табл. 4 — 8.
Оценка по стоимости в зависимости от заданной мощности определяется по формуле:
С — общая стоимость ФЭП, руб
N — общая мощность ФЭП, Вт
Нуд —мощность, снимаемая с 1 м2, Вт/м2
С —стоимость 1 м2 ФЭП.
УА
Оценка по массе в зависимости от заданной мощности определяется по формуле:
N
т =----гп
где т — общая масса ФЭП, кг
N — общая мощность ФЭП, Вт Ыуд— мощность, снимаемая с 1 м2, Вт/м2 т — масса 1 м2 ФЭП.
УА
По аналогии сравниваются альтернативы ФЭП для мощности солнечных батарей в диапазоне от 20 до 90 Вт.
Табл. 3 — 8 позволяют рассчитать коэффициенты важности соответствующих элементов иерархического уровня. Синтез полученных коэффициентов важности осуществляется по формуле:
^ = 5>л,
где ^.—показатель качества ]-й альтернативы; — вес ьго критерия; — важность ]-й альтернативы по 1-му критерию [3].
Для трех вариантов ФЭП произведенные вычисления позволяют определить показатели качества альтернатив в диапазоне мощности от 20 до 90 Вт, представленные на рис. 2.
Итак, в диапазоне мощности от 20 до 90 Вт, в соответствии с предпочтениями ЛПР по табл. 3, наилучшей альтернативой являются гетероструктурные
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010
СаАв-СаЛЬАз фотоэлектрические преобразователи. В соответствии с техническим заданием на проектируемый микроспутник определяются весовые коэффициенты предпочтения критериев, представленные в табл. 3, на основании которых при использовании метода аналитической иерархии на предварительном этапе проектирования можно получить наилучшие альтернативы оборудования, устанавливаемого на микроспутники. Результаты, полученные методом аналитической иерархии на предварительном этапе проектирования, согласуются с другими многокритериальными методами выбора наилучшей альтернативы, применяемыми на более поздних стадиях проектирования, а также существующих микроспутников [2].
Библиографический список
1. Бельков, В.Н. Ракетные комплексы: аспекты автоматизированного проектирования: учеб. пособие / В.Н. Бельков, В.Л. Ланшаков. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. — 120 с.
2. Малые космические аппараты: справочное пособие / В. Н. Блинов [и др.] — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010,—Книга 2. — 240 с.
3. Саати, Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т.Л. Саати. — М.: Радио и связь, 1989. — 316 с.
ИВАНОВ Руслан Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».
ШАЛАЙ Виктор Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация», ректор Омского государственного технического университета.
ХОДОРЕВА Елена Викторовна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».
КУЧЕРЕНКО Максим Валерьевич, аспирант, ассистент кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».
ГРИНЕВИЧ Валентина Александровна, старший преподаватель кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».
Адрес для переписки: e-mail: [email protected]
Статья поступила в редакцию 18.06.2010 г.
© Р. Н. Иванов, В. В. Шалай, Е. В. Ходорева, М. В. Кучеренко, В. А. Гриневич
Информация
Стипендиальная программа компании Airbus
Самолеты европейской авиастроительной компании Airbus курсируют в небе, а студенты, получившие стипендию, покоряют профессиональные высоты. На протяжении последних 20 лет европейский авиастроитель оказывает поддержку талантливым студентам технических специальностей и экономистам. Для компании, офисы и сборочные цеха которой находятся в разных странах Европы, международный опыт стипендиатов является важным критерием. Поэтому у студентов-иностранцев, обучающихся в немецких вузах, шансы получить стипендию довольно высокие.
Кто может получить стипендию
Стипендиальная программа компании Airbus предназначена для студентов, изучающих машиностроение, авиационную и космическую технику, мехатронику, электротехнику, информатику, экономические науки и организацию производства, а также смежные дисциплины. Ведь эти специализации востребованы и в самом концерне. После завершения своего обучения стипендиат не связан контрактными обязательствами и может принять или отклонить предложение о работе, если оно последует от компании.
Для участия в программе необходимо окончить три семестра бакалавриата. Как подтвердили в компании Airbus, шанс получить стипендию есть и у тех, кто получил степень бакалавра в России и учится в магистратуре немецкого вуза. Хорошая успеваемость и личная мотивация помогут студенту получить заветную стипендию. Компания отбирает «целеустремленных молодых людей, ставящих перед собой высокие цели и задачи». Размер стипендии составляет 255 евро в месяц. Если студент поедет в зарубежный вуз на семестр по обмену, то сумма увеличится на 155 евро на этот период. Большое внимание уделяется и развитию личных качеств. Стипендиаты участвуют в специальной программе Airbus, которая включает курсы риторики, презентации и управления. За каждым участником закрепляется куратор, который помогает с поиском стажировок и написанием дипломной работы.
Как подать заявление
Для участия в программе Airbus нужно прислать резюме, мотивационное письмо, копию аттестата о среднем
образовании и свидетельство об окончании трех семестров бакалавриата. Документы принимаются по адресу:
AIRBUS Operations GmbH
Studienfqrderung, HDA2
Frau Nicole Friedrich
Kreetslag 10
21129 Hamburg
Germany
Отбор стипендиатов проводится два раза в год — осенью и весной. Для участия в весеннем отборе 2011 года документы надо отправить до 28 февраля 2011 года, в осеннем — до 31 июля 2011 года. Соискатели, прошедшие первый тур, приглашаются на собеседование, которое может открыть для них новые горизонты.
Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/297/227661.php (дата обращения 17.11.10)
