ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.7+531.3+532.6

Технічна механіка, 2020, 1, 42 - 55

ДИСКРЕТНО-ПОДІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ БОРТОВОЇ АКТИВНОЇ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ЦІЛЬОВОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ОБ'ЄКТА РАКЕТНО-КОСМІЧНОЇ ТЕХНІКИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2020.01.042

Горбунцов В. В., Заволока О. М.

Горбунцов В. В.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

Заволока О. М.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Мета статті – формування дискретно-подієвого підходу до розробки науково-методичного забезпечення (НМЗ) проектування бортової активної системи підтримки цільової ефективності (БАСПЦЕ) об'єкта ракетно-космічної техніки (ОРКТ). Матеріали і методи дослідження: дискретно-подієві моделі БАСПЦЕ. Сформульовано типову модельну задачу активної підтримки цільової ефективності ОРКТ, що передбачає виявлення і локалізацію несправностей (ВЛН) у разі виникнення відмов (непередбачених порушень працездатного стану) систем і агрегатів ОРКТ. БАСПЦЕ повинна забезпечувати: 1) розв’язання задачі ВЛН з необхідною точністю і якомога раніше (перш ніж несправності створять серйозні проблеми для справного функціонування ОРКТ); 2) перебудову алгоритму системи управління (СУ) ОРКТ, тобто адаптацію алгоритму до умов функціонування об’єкта в області несправних станів так, щоб СУ продовжувала задовольняти поставленим цілям управління і, по можливості, забезпечувала його оптимальність; 3) реалізацію супервізорного управління шляхом вироблення оптимальної послідовності активних управляючих дій, що обмежують поведінку ОРКТ і таким чином забезпечують постійне його перебування в області допустимих станів. Обговорюються можливості використання для проєктування БАСПЦЕ алгоритмів дискретно-подієвого моделювання (ДПМ), що спираються на поняття спостерігаємості, діагностуємості і супервізорного управління в дискретно-подієвих системах. Пропонований підхід ілюструється рішенням, з використанням алгоритмів алгебраїчної теорії діоїдів, модельної задачі організації циклічної інспекції двох агрегатів ОРКТ з урахуванням вимоги синхронізації роботи відповідних блоків системи моніторингу робочого стану ОРКТ. Дискретно-подієвий підхід доцільно застосовувати при розробці НМЗ проектування БАСПЦЕ. Основна перевага використовування ДПМ – не треба деталізованого моделювання системи, що розглядається.
     

активна система управління, алгебраїчна теорія діоїдів, виявлення і локалізація несправностей, дискретно-подієве моделювання, діагностуємість, об'єкт ракетно-космічної техніки, підтримка цільової ефективності, супервізорне управління

1. Datta T. K. A state-of-the-art review on active control of structures (22nd ISET Annual Lecture). ISET Journal of Earthquake Technology. 2003. Vol. 40, No. 1. P. 1–17.

2. Flight control systems: practical issues in design and implementation: Ed. R. W. Pratt. Reston: The Institution of Electrical Engineers, 2000. 408 p.

3. Boller C., Meyendorf N. State-of-the-Art in Structural Health Monitoring for Aeronautics. Proc. of Internat. Symposium on NDT in Aerospace, Furth / Bavaria, Germany, December 3-5, 2008. Furth, 2008. P. 1–8.

4. Gopalakrishnan S., Ruzzene M., Hanagud S. Computational Techniques for Structural Health Monitoring. L.: Springer-Verlag, 2011. 500 p. https://doi.org/10.1007/978-0-85729-284-1

5. ГОСТ Р ИСО 13374-1-2011. Контроль состояния и диагностика машин. Обработка, передача и представление данных. Часть 1. Общее руководство. М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2011. 18 с.

6. Bendixen G. E., O’Connell R. F., Siegert C. D. Digital Active Control System for Load Alleviation for the Lockheed L-1011. Aeronautical Journal. 1981. Vol. 86, No 849. P. 123–130.

7. Kubica F., Livet T., Le Tron X., Bucharles A. Parameter-Robust Flight Control System for a Flexible Aircraft. Control Engineering Practice. 1995.Vol. 3, No 9. P. 1209–1215. https://doi.org/10.1016/0967-0661(95)00119-F

8. Айзенберг Я. Е., Златкин Ю. М., Калногуз А. Н. Управление по углам атаки и скольжения первых ступеней РН. Космічна наука і технологія. 2002. Т. 8, № 1. С. 61–79. https://doi.org/10.15407/knit2002.01.061

9. Schmidt H.-J., Schmidt-Brandecker B. Design Benefits in Aeronautics Resulting from SHM. Encyclopedia of Structural Health Monitoring : Eds.: Christian Boller, Fou-Kuo Chang, Yozo Fujino. Chichester : John Wiley & Sons Ltd., 2009. Vol. 4. P. 1915–1922. https://doi.org/10.1002/9780470061626.shm142

10. Горбунцов В. В., Заволока А. Н. Упрощенная модель динамики ракеты-носителя с учетом изгибных деформаций корпуса при полёте на активном участке траектории. Техническая механика. 2010. № 2. С. 93–102.

11. Горбунцов В. В., Заволока А. Н. Применение активного управления движением ракеты-носителя с учётом изгибных деформаций корпуса. Техническая механика. 2011. № 4. С. 125–136.

12. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Активное управление возмущённым движением ракеты-носителя на основе данных мониторинга текущего состояния её систем: задачи и перспективы. Техническая механика. 2012. № 1. С. 72–81.

13. Спосіб і пристрій управління збуреним рухом пружно деформованої ракети-носія навколо центру мас : пат. 102987 Україна: МПК В 64 С 13/00. № U201209134; заявл. 25.07.2012; опубл. 27.08.2013, Бюл. № 16. 6 с.

14. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Математическая модель упругодеформирующейся в полёте ракеты-носителя. Техническая механика. 2013. № 4. С. 59–70.

15. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Методический подход к формированию активного управления гидродинамической обстановкой в топливных баках ракеты-носителя на основе данных мониторинга ее текущего состояния. Техническая механика. 2015. № 1. С. 30–41.

16. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Особенности формирования алгоритма активного управления содержанием свободных газовых включений на входе в топливные магистрали маршевого двигателя по данным мониторинга текущего состояния гидродинамической обстановки в баках ракеты-носителя. Техническая механика. 2015. № 4. С.103–116.

17. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Активное управление полетом ракеты-носителя: новый подход и рациональные пути его реализации. Техническая механика. 2016. № 2. С. 32–43.

18. Горбунцов В. В., Заволока А. Н., Свириденко Н. Ф. Повышение целевой эффективности ракеты космического назначения среднего класса: перспективные направления модернизации. Техническая механика. 2016. № 4. С. 50–61.

19. Бойкова М. В., Гаврилов С. Д., Гавриличева Н. А. Авиация будущего. Форсайт. 2009. Т. 1, № 9. С. 5–15.

20. Крутилин А., Коковин В., Герман Г., Ловчиков С. Эксплуатация самолета будущего должна начинаться сегодня. Авиапанорама. 2008. № 5. С. 3–8.

21 ГОСТ 27002 – 2015. Надёжность в технике. Термины и определения. М.: Сандартинформ, 2016. 14 с.

22 Chen J., Patton R. J. Robust model based fault diagnosis for dynamic systems. Boston: Kluwer academic publishers, 1999. 324 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5149-2_9

23 Patton R. J., Frank P. M., Clark R. N. Issues of fault diagnosis for dynamical systems. B.: Springer-Verlag, 2000. 364 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-3644-6

24 Simani S., Fantuzzi C., Patton R. J. Model-based fault diagnosis in dynamical systems using identification techniques. B.: Springer Verlag, 2002. 480 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-3829-7_2

25 De Persis C., Isidori A. A geometric approach to nonlinear fault detection and isolation. IEEE Transactions on Automatic Control. 2001. Vol. 45, No 6. P. 101–119. https://doi.org/10.1109/9.928586

26 Chandler P. R., Pachter M., Mears M. System identification for adaptive and reconfigurable control. Journal of guidance, control and dynamics. 1995. Vol.18, No 3. P. 32–46. https://doi.org/10.2514/3.21417

27 Balakrishnan J., Narendra K. S. Adaptive control using multiple model. IEEE transactions on automatic control. 1997. Vol. 42, No 2. P. 111–120. https://doi.org/10.1109/9.554398

28 Cieslak R., Desclaux C., Fawaz A., Varaiya P. Supervisory control of discrete-event processes with partial observations. IEEE Transactions on Automatic Control. 1988. Vol. 33, No 3. P. 249–260. https://doi.org/10.1109/9.402

29 Brandin B. A., Wonham W. M. Supervisory control of timed discrete-event systems. IEEE Transactions on Automatic Control. 1994. Vol. 39, No 2. P. 329–342. https://doi.org/10.1109/9.272327

30 Cassandras C. G., Lafortune S. Introduction to discrete event systems. N. Y.: Springer Science + Business Media, 2008. 2nd ed. 770 p. https://doi.org/10.1007/978-0-387-68612-7

31 Sampath M., Sengupta R., Lafortune S., Sinnamohideen K., Teneketzis D. Diagnosability of Discrete-Event Systems. IEEE Transactions on Automatic Control. 1995. Vol. 40, No 9. P. 1555–1575. https://doi.org/10.1109/9.412626

32 Sampath M., Sengupta R., Lafortune S., Sinnamohideen K., Teneketzis D. Failure Diagnosis Using Discrete-Event Models. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 1996. Vol. 4, No 2. P. 105–124. https://doi.org/10.1109/87.486338

33 Sampath M., Lafortune S., Teneketzis D. Active Diagnosis of Discrete-Event Systems. IEEE Transactions on Automatic Control. 1998. Vol. 43, No 7. 1998. P. 908–929. https://doi.org/10.1109/9.701089

34 Ramadge P. J., Wonham W. M. The control of discrete-event systems. Proc. IEEE. 1989. Vol. 77, No 1. P. 81–98. https://doi.org/10.1109/5.21072

35 Blanke M., Kinnaert M., Lunze J., Staroswiecki M. Diagnosis and fault-tolerant control. N. Y. etc. : Springer-Verlag, 2003. 420 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-05344-7

36 Debouk R., Lafortune S., Teneketzis D. On an optimization problem in sensor selection. International Journal of Control. 2002. Vol. 12, No 4. P. 417–445. https://doi.org/10.1023/A:1019770124060

37 Горбунцов В. В. Теоретико-групповой подход к решению комбинаторных задач оптимизации. К. : Наук. думка, 1983. 192 с.

38 Heidergott B., Olsder G. J., van der Woude J. Max Plus at Work. Modeling and Analysis of Synchronized Systems: A course on Max-Plus Algebra and Its Applications. Princeton: Princeton University Press, 2006. 232 p. https://doi.org/10.1515/9781400865239

39 Кривулин Н. К. Методы идемпотентной алгебры в задачах моделирования и анализа сложных систем. Санкт -Петербург: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2009. 256 с.

Copyright (©) 2020 Горбунцов В. В., Заволока О. М.

Copyright © 2014-2020 Технічна механіка