Введение к работе
Актуальность работы. Качество и надежность систем управления газотурбинных двигателей (ГТД) непосредственно влияют на безопасность полетов. Совершенствование методов и средств контроля и испытания подобных систем является ответственной задачей, решение которой во многом связано с имитационным моделированием.
Над созданием средств испытаний, осуществляющих функции моделирования, работали ученые Б.В. Боев, О.С. Гуревич, Г.П. Шибанов, В.И. Васильев, М.Г. Кессельман и другие. В результате в период с 1980 по 2000 гг. были разработаны и нашли применение в авиационном машиностроении автоматизированные средства типа ИВК, К-732, К-734, К-742 и др.
Однако повышение сложности и ответственности систем управления, смена элементной базы и появление быстродействующих вычислительных машин потребовали новых подходов к созданию средств испытаний. Перспективным, экономически целесообразным, но недостаточно разработанным направлением создания подобных средств является целевое комплексирование по модульному принципу унифицированных программных и аппаратных средств в единый автоматизированный информационно-измерительный комплекс испытания и моделирования (АИК). Разработка комплекса связана с решением следующих проблем:
обоснования целей создания и технических требований к АИК, обеспечивающих многокритериальный отбор аппаратных и программных модулей;
многовекторного ранжирования программно-аппаратных средств испытаний с целью исключения дефицита и избыточности функциональных модулей и устройств;
адекватного моделирования линейных стационарных систем, описываемых типовыми динамическими звеньями, в режиме времени, близком к реальному;
обеспечения принципа единства методического, программного, метрологического и нормативного обеспечений средств автоматизации испытаний.
Цель работы. Совершенствование методов и средств контроля и испытания систем управления газотурбинных двигателей.
Научные задачи.
1. Исследование методов построения автоматизированных комплексов и средств моделирования газотурбинных двигателей и их систем управления.
2. Разработка методики целевого комплексирования АИК по мо
дульному принципу.
3. Развитие методов и средств моделирования элементов газотурбин
ных двигателей и их систем управления. , ...
НОС. НАЦИОНАЛЬНА" j
СОспрСрг
4. Построение информационно-измерительного комплекса испытания и моделирования систем управления ГТД.
Методы исследования. Решение поставленных в работе научных задач предполагает комплексное использование методов системного анализа, теории множеств, теории обыкновенных дифференциальных уравнений, теории принятия решений, синтеза и оптимизации систем контроля, математического моделирования, стандартизации и интервального анализа.
' Основные научные результаты, выносимые на защиту:
методика целевого комплексирования АИК систем управления ГТД;
методика обоснования целей создания АИК и требований к средствам испытаний;
модифицированные методы многовекторного ранжирования средств испытаний, подлежащих комплексированию в АИК, когда коэффициенты важности критериев заданы интервалами значений;
модифицированные методы и алгоритмы моделирования линейных стационарных элементов систем управления и ГТД.
Научная новизна выполненной диссертационной работы заключается в следующем:
-
Разработана методика построения автоматизированного информационно-измерительного комплекса испытания и моделирования систем управления газотурбинных двигателей, включающая этапы обоснования целей создания и требований по назначению комплекса, декомпозиции требований до уровня функций, отбора программных и аппаратных средств испытания для включения в состав комплекса.
-
Дополнены и развиты методы, разработаны алгоритмы и программы многовекторного ранжирования программных и аппаратных средств испытания для случая, когда коэффициенты важности критериев заданы интервалами значений.
-
Сформулированы и доказаны свойства обратного преобразования Лапласа от дробно-рациональной функции, позволившие развить методы математического моделирования линейных динамических систем высоких порядков (более 25-го).
-
Предложен модифицированный метод интегральных преобразований Лапласа, численный и аналитический алгоритмы имитационного моделирования линейных стационарных элементов систем управления и газотурбинных двигателей в режиме времени, близком к реальному.
-
Развиты методы и разработаны алгоритмы моделирования элементов систем управления и газотурбинных двигателей, описываемых правильными дробно-рациональными передаточными функциями, позволяющие существенно сократить время моделирования.
-
Решена задача построения автоматизированных информационно-измерительных комплексов контроля и испытания систем автоматического
управления газотурбинных двигателей на этапах их жизненного цикла (при проектировании, серийном производстве и эксплуатации).
Практическая ценность. Основными результатами работы являются:
научно обоснованные методики, технические задания на ОКР, алгоритмы и программы, которые используются в практической деятельности разработчиков при построении АИК бортовых систем управления для самолетов СУ-27МКИ, Су-ЗОМКИ, Ту-204, Ту-214, Ту-234, Ил-96, Ил-76 и
др-;
технические задания на разработку автоматизированной системы контроля и специального программного обеспечения для агрегатов типа КРД-99;
средства контроля АСК-99, ППР-235С, КПА-235, КСК-90А2, ЦПС-99Б.
Достоверность полученных результатов подтверждена соответствующими экспериментальными исследованиями, практической реализацией разработанных методов и результатами внедрения.
Реализация результатов работы. Разработанные методы и алгоритмы внедрены в следующих организациях: ФГУП «ММПП «Салют», г. Москва; НПО «Сатурн», г. Москва; ОАО «СТАР», г. Пермь; ОАО «НПП «ЭГА», г. Москва; ЦНИИ автоматики и гидравлики, г. Москва; ООО «СЭ-ПО-ЗЭМ», г. Саратов; ОАО «КБ Электроприбор», г. Саратов.
Материалы исследований используются в учебном процессе Михайловской артиллерийской академии (г. Санкт-Петербург) и Екатеринбургского высшего артиллерийского командного училища.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались:
на Международной научной конференции «Информационные технологии в естественных науках, экономике и образовании» (г. Саратов-Энгельс) в 2002 г.;
на Международном симпозиуме «Интеллектуальные системы» (г. Калуга, г. Саратов) в 2002, 2004 гг.;
на Международной конференции «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (г. Саратов) в 2002 г.;
на Международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза) в 2002, 2003 гг.;
на межведомственной научно-технической конференции «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем» (г. Серпухов) в 2003 г.;
на научно-техническом семинаре «Проблемы теории, конструкции, проектирования и эксплуатации ракет, ракетных двигателей и наземно-механического оборудования к ним» (г. Саратов) в 2003 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ -35, в том числе: 25 статей, 1 монография. Получено: 1 патент на полезную модель, 2 свидетельства на полезную модель, 4 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и 2 свидетельства об официальной регистрации топологии интегральной микросхемы.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованной литературы и приложения, содержит: 200 страниц машинописного текста, 26 рисунков, 26 таблиц, 146 наименований использованных литературных источников, 5 приложений на 17 листах.
Похожие диссертации на Информационно-измерительный комплекс испытания и моделирования систем управления газотурбинных двигателей
