Научные основы создания отказоустойчивых интегрированных вычислительных комплексов систем управления летательными аппаратами - Автореферат

Разработка и создание интегрированных отказоустойчивых вычислительных комплексов систем управления летательными аппаратами (ИВК СУ ЛА) для получения заданных пилотажных характеристик представляет собой сложную научно-техническую проблему, связанную с необходимостью исследования нелинейных дифференциальных непрерывных и разностных уравнений высоких порядков, описывающих динамические процессы в летательном аппарате совместно с автоматической системой управления скоростями, координатами полета, а также углами и угловыми скоростями. Большие трудности в исследовании интегрированных вычислительных комплексов систем управления вносит необходимость реализации множества полетных режимов в широком диапазоне высот и скоростей полета, требующих выбора заданных траекторий без ухудшения маневренностных свойств летательного аппарата. Кроме того, требуется с помощью интегрированных вычислительных комплексов систем управления летательными аппаратами обеспечить переход с автоматических режимов на командные (ручные), ввода ряда ограничений на фазовые координаты, гарантирующие безопасность полетов при выполнении многих задач. Существующие контуры безопасности управления работают независимо от основных режимов автоматизированного управления и при наличии ситуации выхода за ограничения вступают в работу с отключением режима управления. Для реализации поставленной цели необходимо разработать: - математические модели и алгоритмы обеспечения надежности интегрированных вычислительных комплексов систем управления летательными аппаратами ИВК СУ ЛА;Во второй главе разработаны методы оценки и прогнозирования способов повышения надежности интегрированных вычислительных комплексов систем управления летательными аппаратами, на основе применения аналоговых и цифровых вычислительных машин, различной крайности резервирования с использованием кворум-элементов и мажоритарной логики. Методом динамического программирования определяются основные законы управления, основанные на использовании квадратичного функционала качества в виде скалярного произведения по отклонениям фазовых координат, позволяющих минимизировать ошибки, учитывая ограничения на управление при использовании функции Беллмана W. На основе функции при введенном неопределенном множителе Лагранжа и требованиях экстремальности было получено уравнение: к которому было добавлено выражение для стоимости: В этих формулах принято через Pj обозначать вероятность безотказной работы j-го устройства; - показатель сложности; - коэффициент, учитывающий влияние внешних перегрузок; m=1,2,3,4 - число каналов резервирования в комплексе из n-устройств; - коэффициент наклона функций ; - первоначальные затраты. В третьей главе показаны способы и техническая реализация комплексных систем управления летательными аппаратами с ИВК: способы и системы измерения угловых положений и линейных ускорений летательного аппарата; способы и системы автоматического управления летательными аппаратами, высокоманевренными самолетами, в том числе при их заходе на посадку. Предлагаемые способы управления динамическими объектами, содержащие интегрированные вычислительные комплексы, обеспечивают заданные свойства по качеству управления для любых непрерывных заданных траекторий, а непосредственный учет структуры объекта и его параметров в законе управления делает систему управления адаптивной к изменению их значений и обеспечивает заданные требования устойчивости объекта по все управляемым координатам.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫОсновное содержание диссертации отражено в следующих работах

1. Воробьев, А.В. Построение моделей проектирования авиационных комплексов на основе выбора основных признаков [Текст] / Р.Р. Абдулин, А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2005 № 9 С.18-23.

2. Воробьев, А.В. Перспективы развития технических средств обучения [Текст] / А.В. Воробьев // Авиарынок, 2000 № 5 С.40 - 41.

3. Воробьев, А.В. Перспективы развития технических средств обучения авиационных специалистов [Текст] / А.В. Воробьев // Материалы IV Всероссийской научно-технической конференции национальной ассоциации авиационных потребителей «Проблемы современного авиационного тренажеростроения» М.: ГВЦ Интуриста 2001 С.18-23.

4. Воробьев, А.В. Интеллектуализация систем управления летательными аппаратами - стратегическая цель МНПК «Авионика» [Текст] / А.В. Воробьев // Военный парад 2004 №1 С.54.

5. Воробьев, А.В. Лидер Российского приборостроения [Текст] / А.В. Воробьев // Вертолет 2004 № 2 С. 34 - 35.

6. Воробьев, А.В. Применение методов автоматизированного моделирования систем управления при проектировании авиационных комплексов [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2004 № 9 С. 25 - 30.

7. Воробьев, А.В. Оптимальные цифровые законы управления авиационными комплексами [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2004 № 10 С. 24 -30

8. Воробьев, А.В. Влияние аппаратной и программной составляющих на надежность систем управления летательных аппаратов [Текст] / А.В. Воробьев // Сб. Современные информационные технологии М.: Международная Академия Информатизации. ГВЦ ИНТУРИСТА 2004 № 5 С. 37-47.

9. Воробьев, А.В. О приближенном способе оценивания динамики программ моделирования систем управления авиационных комплексов. [Текст] / А.В. Воробьев // Сб. Современные информационные технологии М.: Международная Академия Информатизации. ГВЦ ИНТУРИСТА 2004 № 5 С. 160-181.

10. Воробьев, А.В. Сравнение численных методов интегрирования дифференциальных уравнений на стендах полунатурного моделирования авиационных комплексов [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2004 № 10 С. 40 - 46.

11. Воробьев, А.В. «Авионика» - восточный вектор сотрудничества [Текст] / А.В. Воробьев // Аэрокосмическое обозрение 2004 № 6 С. 44-45.

12. Воробьев, А.В. Авиаприборы от МНПК «Авионика» [Текст] / А.В. Воробьев // Вестник авиации и космонавтики 2004 № 5 С. 14-16.

13. Воробьев, А.В. Аналитические способы составления моделей надежности программного обеспечения комплексов управления летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 4 С. 39 - 45.

14. Воробьев, А.В. Применение диалоговой системы с помощью принципа динамического программирования для синтеза дискретных законов авиационных комплексов управления [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 7 С. 25 - 29.

15. Воробьев, А.В. Статистические методы вычисления ошибок в программах на основе выбора меток в пространстве типообразующих признаков [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 2 С. 45 - 49.

16. Воробьев, А.В. Применение стендов для отладки программ и выявления в них ошибок применительно к комплексам управления летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроении 2006 № 10 С. 93 - 98.

17. Воробьев, А.В. Определение стоимости метрик с тестированием программного обеспечения авиационных комплексов управления [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 11 С. 75 - 79.

18. Воробьев, А.В. Метрика как средство оценивания качества программного обеспечения [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 12 С. 44 - 48.

19. Воробьев, А.В. Проблемы создания отказоустойчивой комплексной системы управления для истребителя 5-го поколения [Текст] / Р.Р. Абдулин, А.В. Воробьев, Н.Н. Костенко // Материалы III научно-технической конференции по проблемам развития СУО Курск 2002 С. 98 - 105.

20. Воробьев, А.В. Теоретические основы создания и применения тренажеров для подготовки экипажей боевых авиационных комплексов армейской авиации [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев // изд. ВВА им. Ю.А. Гагарина: Монино, 2000 59 С.

21. Воробьев, А.В. Состояние и тенденции развития современных средств боевых самолетов и вертолетов [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев, Б.А.Уйманов //. Мир Авионики 2000 №3 С. 45 - 46.

22. Воробьев, А.В. Проблемы создания отказоустойчивой комплексной системы управления [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев //. Материалы 5-го Международного фестиваля компьютерной техники «Технопарк» г.Пекин 2002 С.4 - 8.

23. Воробьев, А.В. Взгляд в будущее на рубеже веков [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев //Аэрокосмическое обозрение 2003 № 4 С.8-9.

24. Воробьев, А.В. Некоторые проблемы автоматизации управления полетом летательных аппаратов [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев т др. // Авиакосмическое приборостроение 2003 №4 С. 12 - 14.

25. Воробьев, А.В. Управление полетом летательного аппарата в условиях энергетических ограничений [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев //. Авиационное приборостроение 2003 №4 С.14 - 17.

26. Воробьев, А.В. Метод определения угловых положений летательного аппарата на основе спутниковой навигационной системы [Текст] / В.М, Петров, А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2003 №4 С. 18 - 21.

27. Воробьев, А.В. Структура бортовой интеллектуальной системы «Электронный экипаж» для комплексов с беспилотными летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев, В.С. Кулабухов // Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи» управления Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009 С. 278.

28. Воробьев, А.В. Аналитические способы составления моделей надежности программного обеспечения комплексов управления летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 4 С. 23 - 25.

29. Воробьев, А.В. Проектирование и технология изготовления комплексов управления летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев // Авиакосмическое приборостроение 2006 № 9 С. 35 - 37.

30. Воробьев, А.В. Аппаратное, алгоритмическое и специальное аппаратное обеспечение комплексов управления на основе теории графов [Текст] / А.В. Воробьев // Аэрокосмическое обозрение 2007 № 3 С. 54-57.

31. Воробьев, А.В. Формирование облика интегрированных комплексов управления летательных аппаратов на ранних этапах системного проектирования [Текст] / А.В. Воробьев, В.С. Кулабухов, В.Е. Куликов, Уйманов Б.А. // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007 С. 278.

32. Воробьев, А.В. Принципы информационного и математического обеспечения специальных режимов применения [Текст] / А.В. Воробьев// Материалы научно-практической конференции ОКБ «Авиаавтоматика», 2007 129 С.

33. Воробьев, А.В. Принципы телеоцентрического системного проектирования интеллектуальных систем управления летательных аппаратов [Текст] / А.В. Воробьев, В.С. Кулабухов // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008 С. 267.

34. Воробьев, А.В. О пути совершенствования системы управления полетом вертолета [Текст] / А.В. Воробьев, Г.В. Сушенцова // Авиакосмическое приборостроение 2008 № 5 С. 35-37.

35. Воробьев, А.В. Вариант конференции интеллектуальной поддержки экипажей вертолетов в сложных и опасных режимах полетов [Текст] / А.В. Воробьев, В.С. Кулабухов, А.А. Ключников // Материалы VIII форума Российского вертолетного общества М.: МАИ, 2008 С.21.

36. Воробьев, А.В. Бортовая интеллектуальная система «Электронный экипаж» для комплексов с беспилотными летательными аппаратами [Текст] / А.В. Воробьев, В.С. Кулабухов, Р.Р. Абдулин // Материалы III Московской международного форума «Беспилотные многоцелевые комплексы» М.: МАИ, 2009 С.161.

37. Воробьев, А.В. Использование стенда полунатурного моделирования для отработки программного обеспечения систем управления летательных аппаратов [Текст] / А.В. Воробьев, С.Е. Залесский // Авиакосмическое приборостроение. 2003 № 4 С.57-58.

38. Воробьев, А.В. Разработка комплекса учебных средств для боевых вертолетов [Текст] / А.В. Воробьев и др. // Мир авионики 2002 № 3 С. 35-36.

39. Воробьев, А.В. Опыт и основные подходы к разработке комплекса учебных средств вертолетов Ми-8МТВ и Ка-50 для подготовки летного и инженерно-технического состава [Текст] / А.В. Воробьев С.Е. Залесский, Г.А. Мурашов Материалы научно-технической конференции «Тренажерные технологии и имитаторы» СПБ 2002 С. 57-60.

40. Пат. 2244262 Российская Федерация МПК G01С21/00. Система измерения угловых положений летательного аппарата [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев, Б.О. Качанов, В.Е. Куликов, Н.И. Костенко, Р.Р. Абдулин // - заявлено 27.12.02, опубл. 10.01.05, Бюл. № 9.

41. Пат. 2256154 Российская Федерация МПК G 01 С 23/00. Способ измерения угловых положений летательного аппарата [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев, Б.О. Качанов, В.Е. Куликов, Н.И. Костенко, Р.Р. Абдулин // - заявлено 16.06.04, опубл. 10.07.05. Бюл. № 19.

42. Пат. 2264598 Российская Федерация МПК G 01 С 23/00. Способ определения координат летательного аппарата [Текст] / В.В. Винокуров, А.В. Воробьев, С.Е. Залесский, Б.О. Качанов, В.Е. Куликов // заявлено 17.12.04, опубл. 20.11.05, Бюл № 32.

43. Пат. 2249540 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18, G 05 В 1/00. Способ управления полетом самолета [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, В.П. Харьков //- заявлено 06.02.03, опубл. 10.04.05, Бюл. № 10.

44. Пат. 2255024 Российская Федерация МПК В 64 С 13/08. Система автоматического управления полетом самолета [Текст] / В.М. Петров, А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, В.П. Харьков // - заявлено 19.03.03, опубл. 27.06.05, Бюл. № 18.

45. Пат. 2302028 Российская Федерация МПК G 05 С /02, G 05 D 1/00. Способ управления динамическими объектами [Текст] / В.В, Винокуров, А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, В.П. Харьков // - заявлено 19.09.05, опубл. 27.06.07, Бюл. № 18.

46. Пат 2312793 Российская Федерация МПК В 64С 13/00. Система автоматического управления полетом самолета [Текст] / А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, В.А. Можаров, В.Н. Гласко, Л.М. Розин - заявлено 12.04.06, опубл. 20.12.07, Бюл. № 35.

47. Пат. 2339540 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18. Способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета [Текст] / А.В. Воробьев, Б.Х. Штейнгардт, С.Е. Залесский, В.А. Можаров, С.В. Капцов - заявлено 12.03.07, опубл. 27.11.08, Бюл. № 33.

48. Пат. 2325304 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18. Способ автоматического управления полетом высокоманевренного самолета [Текст] / А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, С.Е. Залесский, Б.Х. Штейнгардт, Г.А. Мурашов, Г.Н. Пенский - заявлено 22.09.06, опубл. 27.05.08, Бюл. № 15.

49. Пат. 2325305 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18. Система автоматического управления полетом высокоманевренного самолета [Текст] / А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, С.Е. Залесский, Б.Х. Штейнгардт, Г.А. Мурашов, П.Н. Пенский - заявлено 26.10.06, опубл. 27.05.08, Бюл. № 15.

50. Пат. 2340510 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18. Система автоматического управления полетом высокоманевренного самолета [Текст] / А.В. Воробьев, Б.Х. Штейнгардт, С.Е. Залесский, В.А. Можаров, С.В. Капцов - заявлено 10.05.07, опубл. 10.12.08, Бюл. № 34.

51. Пат. 2326788 Российская Федерация МПК В 64 С 13/18, G 05 В 1/08. Система автоматического управления креном высокоманевренного самолета [Текст] / А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, С.Е. Залесский, Б.Х. Штейнгардт, Г.А. Мурашов, П.Н. Пенский - заявлено 17.11.06, опубл. 20.06.08, Бюл. № 17.

52. Пат. 2330792 Российская Федерация МПК В 64 С 13/16. Система автоматического управления самолетом при заходе на посадку [Текст] / А.В. Воробьев, В.Е. Куликов, С.Е. Залесский, Б.Х. Штейнгардт, Г.А. Мурашов, П.Н. Пенский - заявлено 01.12.06, опубл. 10.08.08, Бюл. № 22.

53. Свид. 2008612362 Российская Федерация. Программное обеспечение вычислителя ЦВК-10 системы автоматического управления САУ-10К [Текст] / С.Е. Залесский, А.В. Воробьев, В.В. Винокуров, В.Ю. Волков; заявл. 03.042008, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 16.05.2008.

54. Свид. 2008611387 Российская Федерация. Программное обеспечение навигационного вычислителя WDV-80-30206 пилотажно-навигационного комплекса ПНК-10К [Текст] / Е.В. Канунникова, С.Е. Залесский, А.В. Воробьев, В.В. Винокуров, Э.М. Алимов; заявл. 03.04.2008, зарег. в Реестре программ для ЭВМ 16.05.2008.

55. Свид. 2008615162 Российская Федерация. Система автоматического управления САУ-10М-03. Специальное программное обеспечение [Текст] / С.Е. Залесский, А.В. Воробьев, П.Н. Пенский; заявлл. 04.09.2008; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 27.10.2008.

56. Свид. 2008615200 Российская Федерация. Комплексная система управления КСУ-10М. Специальное программное обеспечение [Текст] / С.В. Кислов, С.Е. Залесский, А.В. Воробьев, В.А. Сапогов, В.А. Андреев; заявл. 04.09.2008; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.10.2008.

57. Свид. 2008615201 Российская Федерация. Электродистанционная система управления ЭДСУ-200. Специальное программное обеспечение [Текст] / С.Е. Залесский, А.В. Воробьев, П.Н. Пенский; заявл. 04.09.2008; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 29.10.2008.

58. Свид. 2008615566 Российская Федерация. Система управления вектором тяги СДУ-915.01 (ОВТ). Специальное программное обеспечение [Текст] / С.В. Кислов, С.В. Капцов, А.В. Воробьев, С.Е. Залесский; заявл. 25.09.2008; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 20.11.2008.

59. Свид 2009610410 Российская Федерация. Система автоматического управления САУ-10В. Специальное программное обеспечение [Текст] / Е.В. Канунникова, А.В. Воробьев, С.Е. Залесский; заявл. 20.11.2008; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 19.01.2009.

Размещено на .ur