Компьютерная технология моделирования дискретно-нерерывных процессов для комплексных моделирующих стендов (тренажеров)

О.Д. Андреева, А.П. Замятин
Уральский государственный университет им А.М. Горького,
г. Екатеринбург

В космонавтике, энергетике, машиностроении и других отраслях обязательное применение находят аппаратно-программные комплексы, именуемые тренажерными комплексами или комплексными моделирующими стендами (КМС) [1]. Они могут быть использованы на объектах, характеризуемых сложностью задач управления, например, для обучения космонавтов, операторов энергоблоков и др. Комплексные моделирующие стенды ОАО РКК «Энергия» имени С.П. Королева предназначены для тренировок космонавтов и персонала центра управления полетом. КМС представляет собой натурно-математическую имитационную модель космического аппарата (изделия), на которой производится отработка методик управления и проверка правильности управляющей информации при проведении испытаний изделия.

КМС имеет в своем составе вычислительный комплекс, обеспечивающий моделирование изделия в реальном времени, содержащий систему исполнения и Систему Разработки Моделей Процессов (СРМП). В КМС предполагается взаимодействие реальных аппаратных блоков и блоков, представленных в виде моделей (блок-процессов), что позволяет заменить дорогостоящую аппаратуру на модель и обеспечить гибкое управление процессом тренировок. Для проведения тренировок нужно подготовить их сценарии в виде совокупности необходимых аппаратных средств и моделей блоков изделия. Для разработки блок-процессов предлагается компьютерная технология, которая реализована в СРМП.

Разделение процессов на дискретные и непрерывные обеспечивает адекватность моделей и упрощает разработку алгоритмов функционирования блоков изделия. Модели дискретных процессов (МДП) реализуют логику электрологических схем блоков изделия и включаются в те моменты времени, когда активизируются их входные сигналы. С помощью моделей непрерывных процессов (МНП) моделируются необходимые «фоновые» процессы, предназначенные для контроля состояния изделия и выработки управляющих воздействий. МНП представляют собой обрабатывающие процедуры или функции, реализованные на любом языке программирования.

Компьютерная технология разработки МДП и МНП включает:

- средства подготовки данных МДП (графическое описание и занесение в базу данных информации о процессах, их входных и выходных данных);

- средства подготовки данных МНП (занесение в базу данных информации о процессах, их входных и выходных данных и периодах их активизации);

- средства связи по данным МДП и МНП.

В состав СРМП входят следующие компоненты: База данных КМС, Редактор графического языка МДП, Транслятор МДП, Интерпретатор МДП, Компоновщик данных, Загрузчик данных, Коммутатор данных [2].

Описание структуры КМС на стадии подготовки данных обеспечивает автоматизацию компоновки программного обеспечения комплекса. Во время моделирования выполняется задача – совокупность моделей (МДП и МНП), необходимых для обеспечения конкретной тренировки. Наличие всех возможных задач комплекса отображается в базе данных КМС [3]. Моделирующий комплекс является многопроцессорным, в базе данных для каждой планируемой задачи указывается количество используемых процессоров, их номера и блок-процессы, функционирующие в каждом из процессоров. Эта информация используется при рассылке МДП и МНП по процессорам во время загрузки данных [4].

Система Разработки Моделей Процессов реализована в УрГУ по заказу ОАО РКК «Энергия» и использовалась для наземной имитации бортовых систем кораблей «Союз», «Прогресс», международной космической станции. В 2000 году тренажер стыковки «ТОРУ-ФГБ» (телеоператорный режим управления функциональным грузовым блоком), разработанный с использованием СРМП, был представлен на всемирной выставке в Брюсселе.

Компьютерная технология моделирования дискретно-непрерывных процессов может быть использована при решении подобных задач в энергетике, машиностроении и т.д.

Список литературы

1. Шукшунов В.Е. Тренажерные системы / В.Е. Шукшунов, Ю.А. Бакулов, В.Н. Григоренко. - М.: Машиностроение, 1981. – 254 с.

2. Андреева О.Д. О структуре инструментальной системы для проектирования дискретно-непрерывных моделей комплексных моделирующих стендов: Сборник статей Международной науч.-практич. конф. Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров / О.Д. Андреева, М.К. Гриценко, Л.М. Куперман. - Пенза, ПДЗ, 1999. - С. 6-8.

3. Андреева О.Д. Подсистема управления данными комплексных моделирующих стендов: Сборник статей Международной науч.-практич. конф. Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров/ О.Д. Андреева [и др.]. - Пенза, ПДЗ, 2001. - С.77-80.

4. Андреева О.Д. Автоматический контроль операторской деятельности: Сборник статей Международной науч.-практич. конф. Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров / О.Д. Андреева [и др.]. - Пенза, ПДЗ, 2007. - С. 47 - 50.

Назад к списку