CC BY
24
PC относительно отдельных выходных сигналов системы; для привода с индивидуальными контурами регулирования скоростей двигателей, как для MCAP, проведен матрично-структурный анализ и получены эквивалентные передаточные функции сепаратных каналов управления.
4. Предложены выражения и рекомендации для определения оптимальных параметров регуляторов скорости и корректоров, обеспечивающие малоколебательные и быстропротекающие переходные процессы в мощных многодвигательных системах электропривода.
5. Установлено, что в системе трехдвигательного привода с одним PC (одним ТП) и одним ДС при большой разнице мощностей двигателей PD ^ > max{ Pd2'Pd3 } амплитуда и частота колебаний второго и третьего двигателей (вызванные упругостями механических передач) достигают опасных для трансмиссий значений. C этой точки зрения значительным преимуществом обладает система электропривода с одним PC и индивидуальными ТП и ДС (предложенная автором настоящей работы). Работоспособность такой системы в целом является наилучшей (как по быстродействию, так и по колебательности) по сравнению с другими системами электроприводов.
6. Установлено, что в системе электропривода с одним PC и индивидуальными ТП правильное распределение нагрузки обеспечивается равенством коэффициентов обратных связей по токам якорей двигателей. Для электропривода с одним PC и одним ТП достаточным условием пропорционального распределения нагрузки между двигателями является равенство коэффициентов передачи двигателей по прямым каналам; для системы электропривода с индивидуальными PC и ТП правильное распределение нагрузки между двигателями обеспечивается только лишь введением дополнительных перекрестных связей по току якорей двигателей на входе РС2, РС3 и т. д.. Определены коэффициенты передач этих связей.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Борцов Ю. А., Соколовский Г. Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - С-Пб.: Энергоато-миздат, 1992.
2. Leonhard W. Control of Electrical Drives. - Berlin, Springer-Verlag, 1985.
3. Иванов Г. M. и др. Автоматизированный многодвигательный электропривод постоянного тока. - М.: Энергия, 1978.
4. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний. - М.: Наука, 1991.
5. Адамия Р. Ш. Динамика машин. - Тбилиси, Наука, 1999.
6. Аочвири А. Н. Многодвигательный автоматизированный электропривод с упругими связями // Радиоэлектроника. Информатика. Управление. - 2002. -№ 1, - С. 114-119.
7. Аочвири А. Н. Оптимизация динамики тиристорного электропривода с упругим звеном по критериям Кал-мана-Фробеньюса // Электротехника. - 2004. - № 5. -С. 6-13.
8. Dochviri J. Optimization of Dynamics of Electromechanical Drive with Modal Control // Bull. Georg. Acad. Sci. -2002. - V. 165(3),- Pp. 537-539.
9. Dochviri J. A Corrector of Elastic Electrical Drive on the Base Operational Amplifiers // Bull. Georg. Acad. Sci, -2002. - V. 165(2), - Pp. 82-85.
10. Dochviri J., Mchedlishvili T. Quickacting Thyristorical DC Electrical Drive with Regulation of Motors Flow Excitement // Bull. Georg. Acad. Sci. - 2004. - V. 169(2). -Pp. 334-337.
Надшшла 30.08.04 Шсля доробки 16.05.05
У po6omi складено математичт модел1 р1зних систем керування багатодвигунними тиристорними електропри-водами. Вивчеш nерехiднi процеси. Розроблено рекомен-дацИ по настроюванню регуляmoрiв з урахуванням пру-жних властивостей мехатчних передач. Встановлеш умови, як забезпечують пропорцшний рoзnoдiл наванта-ження мiж двигунами.
In the work the mathematical models of various control systems of the multimotor thyristorical electrical drives are constructed. The transient processes are investigated. The recommendations for build of regulators by taking into consideration elasticities of the mechanical shafts are elaborated. The conditions which ensure proportional distribution of a loading between the motors are established.
УДК 681.5.09:629.7.017
А. С. Кулик, 0. А. Лученко, 0. И. Гавриленко
СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАЧ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ, РЕШАЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УГЛОВЫМ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
В данной статье предложены методы оценки показателя уровня отказоустойчивости системы управления по результатам испытаний ее компонентов, учитывающие ее функциональные и технические характеристики.
Основной задачей разработки программы обеспечения отказоустойчивости системы управления угловым движением космического летательного аппарата (СУУД КЛА) является определение обоснованного
перечня работ и мероприятий, проводимых на всех стадиях жизненного цикла изделия [1, 2, 5]. Очевидно, конкретное содержание работ по обеспечению отказоустойчивости должно быть адекватно текущему уровню неопределенности решаемой задачи. Таким образом, объем и глубина проработок по обеспечению отказоустойчивости будут различными на различных этапах создания СУУД КЛА. Основные этапы и перечни работ, выполняемых на каждом из них, представлены на рисунке 1. Как видно из схемы, на всех этапах разработки СУУД КЛА необходимо учитывать взаимосвязь характеристик опытной отработки с параметрами проектируемого изделия [1, 2, 5]. На этапе разработки технического задания проводится анализ эффективности всего комплекса средств, предназначенных для выполнения поставленной задачи. На этапе технических предложений проводится анализ отказоустойчивости компоновочных схем. С точки зрения опытной отработки различные опытные решения будут отличаться различным количеством блоков СУУД КЛА, их стоимостью, степенью унификации и отработанности. Причем ввиду отсутствия на этом этапе подробной информации о системах, входящих в состав СУУД КЛА, взаимосвязь массовых, стоимостных характеристик и характеристик отказоустойчивости изделия может быть прослежена только приближенно.
Уточнения указанных характеристик становится возможным только на стадии проектирования систем и агрегатов, т. е. на этапах эскизного проектирования, разработки технического проекта и рабочей документации. Заметим, что на этих этапах уже начинается экспериментальное обеспечение отказоустойчивости: проводятся отдельные исследовательские испытания на моделях и лабораторных установках. Для решения задач, рассмотренных выше, требуется уметь прогнозировать изменение характеристик отказоустойчивости СУУД КЛА на различных этапах экспериментальной отработки.
На этапе автономной отработки достижение требуемых уровней отказоустойчивости СУУД КЛА обеспечивается путем проведения испытаний для различных режимов функционирования системы, заданных в ТЗ, и устранении причин отказов в результате проведения доработок.
Опыт создания СУУД КЛА показывает, что в результате правильно спланированной автономной отработки агрегатов возможно сократить общий объем конструк-торскодоводочных испытаний изделия. При этом, несмотря на то, что для автономных испытаний отдельных подсистем СУУД КЛА требуется иметь специальную стендовую базу, наличие этапа автономной отработки экономически оправдано. Однако при проведении испытаний отдельных подсистем их функционирование протекает независимо от работы других подсистем. Оценить взаимодействие отдельных подсистем СУУД КЛА возможно только при проведении совместных испытаний.
Поэтому после отработки отдельных подсистем СУУД КЛА проводят комплексные испытания с целью устранения возможных источников отказа, обусловленных появлением связей между отдельными подсистемами, работающими совместно.
Как правило, переход к комплексным испытаниям совершается после проведения запланированного объема автономной отработки. Момент этого перехода должен обосновываться с точки зрения эффективности комплекса автономных и совместных испытаний и особенностей подсистем и изделия в целом.
Автономные испытания позволяют обнаружить и устранить ряд источников отказа, выявление которых значительно дороже на последующих этапах отработки. Однако при таком подходе увеличиваются общие сроки испытаний, что нежелательно. Компромиссное решение может быть достигнуто при такой организации испытаний, когда отдельные этапы отработки про-водятся не последовательно друг за другом, а со смещением во времени. Причем испытания на более высоком иерархическом уровне целесообразно проводить при тех сочетаниях факторов, которые уже проверены на предшествующем этапе. Такой принцип построения испытаний позволяет сократить сроки отработки, выявить и доработать слабые места системы при более дешевых автономных испытаниях узлов и агрегатов. Комплексные испытания проводятся, как правило, не для всего изделия сразу, а поэтапно путем последовательной отработки источников отказа в порядке укрупнения объекта испытаний.
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЯ УРОВНЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ ЕЕ КОМПОНЕНТОВ
В ряде случаев проведение испытания системы целиком оказывается затруднительным либо требует больших материальных затрат. В то же время имеется возможность экспериментальной обработки отдельных независимых подсистем, входящих в состав системы управления. В связи с этим возникает задача оценки показателя уровня отказоустойчивости системы в целом при известных результатах испытаний ее отдельных элементов. В этом случае показатель уровня отказоустойчивости системы можно записать так:
Ь = ]JLl, (О
I = 1
где Ь1 - показатель уровня отказоустойчивости 1-го элемента системы; I - число элементов, входящих в состав системы.
При решении задачи будем предполагать известными оценки показателей уровня отказоустойчивости отдельных элементов системы, полученные по результатам их испытаний: Ь^ - нижняя граница доверитель-
Рисунок 1 - Содержание задач по обеспечению отказоустойчивости, решаемых в процессе создания СУУД КЛА
ного интервала уровня отказоустойчивости г-го элемента, соответствующая принятому уровню доверия у; Ь г -точечная оценка показателя уровня отказоустойчивости г-го элемента. Тогда, согласно (1), точечная оценка уровня отказоустойчивости всей системы
С учетом (8) соотношение (4) примет вид
I „
Ь = П Ьг.
г = 1
(2)
Очевидно, определение нижней границы показателя уровня отказоустойчивости системы по аналогичному соотношению
Ь =
П Ьг
(3)
г = 1
будет слишком грубым, так как совместное попадание показателей уровней отказоустойчивости всех элементов на нижнюю границу их доверительных интервалов очень маловероятно. Поэтому использование соотношения (3) может привести к слишком малым значениям Ь . Более точный результат основывается на использовании приближенного соотношения
Ь = Ь - ^ь ,
(4)
где £у — коэффициент, соответствующий принятому уровню доверия у; а^ - среднеквадратичное отклонение точечной оценки.
Для конкретизации соотношения необходимо найти выражения для а^. Среднеквадратическое отклонение для функции (2) может быть получено методом линеаризации
Ь N гЕ
'дЬ ^2
дЬ
V У
Ь = Ь
О - = Ь I £ I-11 а
(5)
Для нахождения а- воспользуемся соотношением
Ьг
(4) применительно к г-му элементу
Отсюда
Ьг = Ьг - г
а-и = (Ьг - Ьг)/ 1Г
(6)
(7)
Подставляя (7) в выражение (6), получим
Ь = Ь
1 - 'Е
г = 1
(
у
1 -Ь
Ьг/
(9)
Соотношение (9) позволяет достаточно просто оценивать Ь системы по известным Ьг и Ьг. Более строгие оценки нижней границы показателя уровня отказоустойчивости системы управления можно получить, воспользовавшись общими методами интервального оценивания функции от многих параметров, рассмот-рен-ными в работах [3].
ОБОСНОВАНИЕ ПРОГРАММЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ
Оценка показателей (параметров) отказоустойчивости в процессе экспериментальной отработки. Рассмотрим вопросы прогнозирования изменения отказоустойчивости СУУД КЛА. Большинство существующих методов прогнозирования параметров опытной отработки основывается на использовании статических закономерностей появления отказов технических устройств. Однако полученные статистические оценки оказываются слабо связанными с физическими параметрами конкретных проектируемых изделий. При таком подходе оценки показателей отказоустойчивости являются недостаточно достоверными. Предлагаемые в работе методы строятся на основе детального рассмотрения модели функционирования реального объекта при минимуме априорных предположений относительно вероятностных свойств этого объекта. В этом случае для каждого из измеряемых параметров на основе анализа функционирования изделия можно определить области допустимых значений, соответствующие безотказной работе устройства. Тогда условие работоспособности будет определяться принадлежностью параметра допустимой области. В дальнейшем условие работоспособности по каждому из параметров представим в виде неравенства П >1, где п = хдоп/хд - коэффициент запаса по рассматриваемому параметру; хд, хдоп - соответственно действующее и допустимое значения параметра.
Оценим математическое ожидание коэффициента запаса и среднеквадратическое отклонение коэффициента запаса. Для оценки тл и а| воспользуемся методом линеаризации. Разлагая функцию п в ряд Тейлора в окрестности математического ожидания аргументов и ограничиваясь линейными членами, получим
1
аЬ " Ь М гЕ
' Ь?
Ь г
V У
(8)
тп = ---------
пт
-; ап =
I _5п
V 8х„,
а Хдоп V 5X
5г|
(10)
I
т
д
д
Хдоп Хд
соответственно математичес-
где тх ,
доп д
кие ожидания и среднеквадратические отклонения допустимых и действующих значений параметров.
После преобразований выражение для ст^ представим в виде
= тц
'/ку(хдоп
) + к2( Хд),
(11)
тХ - соот-
Хд
где МХдоп) = стХдо/тхДОп- kv(xд) = ст _
ветственно коэффициенты вариации допустимых и действующих значений параметров.
При проведении анализа будем считать известными значения коэффициентов вариации по каждому из рассматриваемых параметров. Величину коэффициента запаса будем оценивать по результатам проведения испытаний. В дальнейшем будем предполагать, что в процессе каждого г-го испытания производится измерение действующих хд и допустимых хдопг значений параметров. По результатам измерений можно рассчитать значения коэффициентов запаса
Пг =
(12)
Таким образом, после проведения п испытаний для каждого параметра получим выборку значений П1, П2, ..., пп. По выборке значений Пг, используя известные методы математической статистики, найдем оценку математического ожидания коэффициента запаса
тп =
X Пг7п.
г = 1
(13)
Среднеквадратичное отклонение оценки может быть рассчитано по соотношению
Ж( Хдоп) + КХ Хд)/^п.
(14)
Очевидно, величина гп ^ случайная. Поэтому для получения гарантированного результата необходимо перейти к интервальной оценке. С этой целью определим односторонние верхние и нижние границы показателя уровня отказоустойчивости. Верхняя граница доверительного интервала L определяется парой Ь < Ь,у, где у - уровень доверия. Рассматриваемая пара показывает, что с уровнем доверия у истинное значение показателя уровня отказоустойчивости лежит правее нижней границы Ь. Тогда если Ьзад < Ь, то испытания следует прекратить, так как с уровнем доверия у истинное значение показателя уровня отказоустойчивости будет больше Ь, а следовательно, и Ьзад. Если Ьзад > Ь, то следует проводить доработку, т. к. истинное значение показателя уровня отказоус-
тойчивости с уровнем доверия у будет меньше Ь, а следовательно, и Ьзад. Если Ьзад лежит внутри интервала (Ь, Ь), то истинное значение показателя уровня отказоустойчивости может быть как больше, так и меньше Ьзад и никакого заключения сделать нельзя, т. е. испытания необходимо продолжать.
Границы доверительного интервала по п можно приближенно представить в виде
п = тп + ¿усттл; п = т п - ^т^
(15)
где £у - квантиль, соответствующий принятому уровню доверия у. С учетом соотношения (14) получим
Л = тп\ 1 + ^к2( Хд
п) + Хд )
и= тп11 - ^'^^д
п) + к2( Хд)
(16)
(17)
Приравнивая выражения для верхней и нижней границ заданному значению коэффициента запаса и разрешая полученные соотношения относительно т^ получим выражение для верхней и нижней граничных кривых, определяющих области отработки системы управления
Пгр =
пз
1 ± -7=7^
цп
(18)
п ) + Хд)
Граничные кривые разбивают все пространство
значений тп на три области: область подтверждения
уровня отказоустойчивости, область продолжения испытаний и область доработок. Для построения кривых
т п (п) значения т л должны рассчитываться после проведения каждого испытания. Пересечение кривых тп) с
границами определяет момент окончания испытаний.
При заданном уровне отказоустойчивости и известных коэффициентах запаса по каждому параметру можно оценить объем испытаний, необходимый для отработки изделия. Если уровень отказоустойчивости, коэффициенты запаса и объем отработки заданы, то можно определить параметры, нуждающиеся в доработке. Это те параметры, которые остаются в зоне продолжения испытаний после проведения заданного объема отработки. Наконец, если заданы уровень отказоустойчивости и зафиксирован объем отработки, то можно оценить требуемый уровень введения избыточности по всем оцениваемым факторам с учетом ограничений на массовые и другие характеристики изделия.
Экономические модели, используемые при решении задач обеспечения отказоустойчивости СУУД КЛА. В общем случае стоимость проектирования
дг
ст
п
П
Пгр.в
И
Пгр.н ч/ Д
Рисунок 2 - Области отработки по г-му параметру:
П - область подтверждения уровня отказоустойчивости; И - область продолжения испытаний; Д - область проведения доработок
СУУД КЛА складывается из стоимости обеспечения испытаний и стоимости собственно СУУД КЛА. Остановимся более подробно на оценке стоимости СУУД КЛА. Последняя определяется суммой стоимостей всех подсистем, входящих в состав системы.
Таким образом, выражение для стоимости проектирования СУУД КЛА можно представить в виде
С! ССУУД КЛА + Е Сотрк к = 1
С
сов.отр
+ С0, (19)
где ССУУД КЛА - стоимость подсистем СУУД КЛА; Сотрк - стоимость отработки к-й системы; Ссов.отр -стоимость проведения совместной отработки; С0 -затраты на проведение проектно-конструкторских работ и другие расходы. В свою очередь, величину ССУУД КЛА можно представить как сумму стоимостей отдельных систем
С
I
сууд кла = е к=1
С
(20)
где Ск — стоимость к-й подсистемы; I - число подсистем. Очевидно, стоимость к-й подсистемы будет определяться стоимостью ее изготовления. С учетом введения избыточности на этапе обеспечения отказоустойчивости стоимость изготовления можно представить в виде
Сизгк = С0кФ(юк), (21)
где С0к - стоимость изготовления подсистемы без введения избыточности; &к - кратность введения избыточности в к-ю подсистему. Функция ф(<»к) учитывает увеличение стоимости, вызванное введением избыточности. В общем случае кроме увеличения стоимости изготовления при введении избыточности необходимо учитывать увеличение затрат на эксплуатацию и введе-
ние диагностических и переключающих устройств. Кроме того, составляющая стоимости Ск должна учитывать изменение массовой отдачи СУУД КЛА при изменении масс отдельных подсистем, т. е.
Ск = Сизг. к + 5Ск,
(22)
где 5Ск - вариация стоимости (включая эксплуатацию), обусловленная изменением массовых соотношений СУУД КЛА. Для оценки 5Ск воспользуемся соотношением
5Ск = а05М0, (23)
где а0 — стоимость единицы начальной массы СУУД КЛА; 5М0 - изменение начальной массы СУУД КЛА, вызванное изменением массы к-й подсистемы 5Мк. Очевидно,
дМ0
5М0 = дмМ (24)
где дМ0/дМк - производная начальной массы СУУД КЛА по массе к-й системы; 5Мк - вариация массы к-й подсистемы.
Значение дМ0/дМк может быть оценено по методике, представленной в работе [4]. Величина производной является функцией основных проектных параметров изделия и, следовательно, может быть рассчитана на рассматриваемой стадии проектирования. Изменение массы к-й подсистемы, вызванное введением избыточности, может быть представлено в виде
дМ0к = М0кФ(»к) - М0к = М0к[Ф(»к) - 1 ], (25)
где М0 к - масса к-й подсистемы без вводимой избыточности. Подставляя выражения (24), (25) в формулу (23), получим
дМ
5Ск = М0к[ф«к) - 1 ].
С учетом (26) соотношение (22) примет вид
(26)
дМ0
Ск = С0кФ(юк) -а0\дМГ\ М0к[Ф(юк)- 1] = укФ(юк) + У^
где ук = С0к - Yk, Ук = а0
(27)
дМ
дМк] М° к
Для определения целесообразности введения избыточности в подсистемы необходимо оценить влияние параметров избыточности подсистем на их уровень отказоустойчивости, с одной стороны, и на материальные затраты, с другой стороны. Решение этой задачи требует знания вида функциональной связи ф(ю) между стоимостью систем и кратностью введенной избыточности <в. Вид функции ф(ю) определяется в зависи-
л
п
зад
п
мости от характера вводимой избыточности и типа подсистемы. Очевидно, каждому значению <в можно поставить в соответствие определенную стоимость подсистемы С«. Знание функциональной зависимости С« = Ф(ю) позволяет найти искомое значение функции ф(ю) = С«/Со.
Учет взаимосвязи характеристик экспериментальной обработки с проектными параметрами СУУД КЛА. Результаты, полученные выше, позволяют конкретизировать мероприятия, направленные на обеспечение отказоустойчивости СУУД КЛА на различных этапах ее разработки. Очевидно, реализация этих мероприятий будет затрагивать также и проектные вопросы. Таким образом, выбор проектных параметров СУУД КЛА и обоснование характеристик ее экспериментальной обработки оказываются взаимосвязанными. Эта взаимосвязь выражается в том, что критериальная функция, используемая при решении проектной задачи, содержит параметры, являющиеся выходными при решении задачи планирования экспериментальной обработки, и наоборот. Действительно, выражение для критерия принятия проектных решений параметрически зависит от безразмерных относительных масс отсеков конструкции СУУД КЛА и удельных масс исполнительных устройств СУУД КЛА [3].
В свою очередь, величины относительных масс отсеков КЛА будут определяться уровнем резервирования элементов СУУД КЛА. Кроме того, введение резервирования исполнительных устройств будет сказываться также на энергетических характеристиках СУУД КЛА.
Таким образом, выражение для критериальной функции будет параметрически зависеть от кратности введения избыточности: /Спр = Fпр(ю¿, П1), где — кратность введения избыточности г-й системы СУУД КЛА, П1 — параметры, не зависящие от реализации мероприятий по обеспечению отказоустойчивости СУУД КЛА.
При решении вопросов экспериментальной отработки критериальная функция будет зависеть от массово-энергетических параметров СУУД КЛА и особенностей его компоновочной схемы. В качестве критерия оптимизации при планировании экспериментальной отработки СУУД КЛА могут рассматриваться суммарные затраты на выполнение программы запуска, а именно,
СЕ = СКЛА + СОЭ + Собесп.пусков + СП + С0, (28)
где Скла - затраты на производство космического летательного аппарата; Сэо - стоимость проведения экспериментальной отработки; Собесппусков - стоимость обеспечения пуска; Сп - затраты, связанные с потерей КЛА; С0 - прочие расходы.
При расчете стоимости КЛА необходимо учитывать изменение затрат, обусловленное введением избы-
точности в системы КЛА. Оценка стоимости отдельных систем аппарата проводится по аппроксимационным зависимостям, связывающим затраты на производство систем с их массово-энергетическими характеристиками. Поэтому выражение для критериальной функции можно представить в виде
СЕ = РЭО(ткор' тСУ,Ф,П2),
(29)
где ткор, тСУ - массовые характеристики соответственно конструкции корпуса аппарата, системы управления; П2 — группа параметров, не зависящая от конкретных особенностей проектируемого изделия. В состав вектора Ф входят факторы, отражающие взаимосвязь характеристик опытной отработки аппарата с принимаемыми проектно-конструкторскими решениями. К таким факторам, в частности, относится степень использования унифицированных систем в составе СУУД КЛА, не требующих проведения отдельных этапов экспериментальной отработки; степень новизны принимаемых проектных решений, определяющая объем факторов, анализируемых в процессе экспериментальной отработки; особенно компоновочных решений (в частности, размеры и форма аппарата), определяющие возможности использования уже существующего стендового оборудования; типы систем, предлагаемых к использованию в составе СУУД КЛА, знание которых позволяет определить перечень параметров, используемых в процессе испытаний систем, и оценить их коэффициенты вариации и т. д.
Таким образом, при проведении технико-экономического анализа различных вариантов проектно-конструкторских решений СУУД КЛА целесообразно использовать метод декомпозиции, позволяющий расчленить общую задачу на две самостоятельные с последующим согласованием результатов.
Решение проектной задачи начинается с обоснования исходных данных. К ним относятся статистические данные по безразмерным относительным массам отсеков конструкции и агрегатов СУУД КЛА, соответствующие прогнозируемым уровням избыточности систем. Знание исходных данных и вида критериальной функции позволяет решить задачу выбора оптимальных проектных параметров СУУД КЛА по традиционной методике [3].
По основным проектным параметрам вычисляются энергетические и массовые характеристики СУУД КЛА, знание которых позволяет перейти к проработке компоновочной схемы СУУД КЛА. Принятие конкретного компоновочного решения позволяет уточнить массовые характеристики СУУД КЛА путем учета геометрии отсеков, характера их нагружения и характеристик конкретных подсистем, соответствующих принятой компоновке.
Уточненные массовые характеристики используются для корректировки безразмерных конструктивных параметров, принимаемых ранее по статистическим данным. Если согласование уточненных массовых характеристик и полученных ранее превышает заданные требования по точности, проводится новый цикл вычислений проектных параметров, соответствующий уточненным исходным данным. Итерационный цикл вычислений завершается при достижении заданной точности вычислений.
Результаты вычислений, полученные при решении проектной задачи, используются для определения исходных данных, необходимых для обоснования характеристик экспериментальной отработки СУУД КЛА и ее подсистем. Вначале проводится оценка стоимостных затрат по известным массовым характеристикам систем. При проведении сравнительного анализа различных проектных вариантов расчет стоимостных характеристик можно проводить в линейном приближении С1 = т¡С^ где - масса 1-й системы; С( -удельная стоимость единицы массы 1-й системы. Оценки стоимости по отдельным подсистемам используются для определения материальных затрат на различных этапах испытаний.
Затем решается задача нормирования показателя отказоустойчивости и оптимизации основных характеристик экспериментальной отработки СУУД КЛА. Она заключается в обеспечении оптимальных характеристик отказоустойчивости СУУД КЛА при условии удовлетворения требуемых показателей эффективности с минимальными затратами.
Полученные результаты используются для уточнения выражения критериальной функции, рассматриваемой при решении проектной задачи. В частности, проводится коррекция массовых характеристик подсистем.
После уточнения массово-энергетических соотношений и корректировки параметров критериальной функции проводится повторный цикл расчетов по описанному алгоритму.
Расчеты по внешнему циклу продолжаются до удовлетворения требуемой точности решения задачи планирования экспериментальной отработки СУУД КЛА. После завершения итерационного процесса вычисляют
суммарные затраты. Полученные стоимостные оценки в дальнейшем используются для проведения технико-экономического анализа альтернативных вариантов проведения проектно-конструкторских решений.
ВЫВОДЫ
В данной статье представлены результаты, полученные для оценки экспериментальной отработки системы управления угловым движением космического летательного аппарата. Приведены модели оценки показателя уровня отказоустойчивости системы управления по результатам испытаний ее компонентов и в процессе экспериментальной отработки. Приведены результаты учета взаимосвязи характеристик экспериментальной обработки с проектными параметрами СУУД КЛА, а также экономические модели, используемые при решении задач обеспечения отказоустойчивости СУУД КЛА.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Кулик А. С., Гавриленко О. И., Лученко О. А. Испытания отказоустойчивой системы управления КЛА // М1жнар. наук.-техн. конф. «¡КТМ-2004». - X.: XAi, 2004. - С. 158.
2. КуликА. С., Гавриленко О. И., Лученко О. А. Отказоустойчивая ориентация и стабилизация существенно несимметричного космического аппарата // М1жнар. наук.-техн. конф. «¡КТМ-2003».- X.: XAi, 2003. - С. 107.
3. Судаков Р. С. Избыточность и объем испытаний технических систем и их элементов. - М.: Знание, 1980. -60 с.
4. Тескин О. И. Оценка надежности систем на этапе экспериментальной отработки. - М.: Знание, 1981. - 29 с.
5. Гавриленко О. И. Компьютерная технология проектирования интеллектуальной системы управления беспилотным летательным аппаратом // Труды Национального аэрокосмического университета им. Н. Е. Жуковского «хАи». Выпуск 25. - Харьков: Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ», 2001. - С. 261-267.
Надшшла 20.10.04 Шсля доробки 11.05.05
У данш cmammi запропоновано методи оцтки показ-ника рiвня вiдмовоcmiйкоcmi системи керування за результатами icпиmiв 'i'i компоненmiв, що враxовуюmь 'i'i функцюнальт i mеxнiчнi xаракmериcmики.
It is offered the methods of a fault tolerance parameter level estimation of a control system by results of tests of its components, which allows taking into account its functional and technical characteristics.
