Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Кивокурцев Александр Леонидович

Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы
<
Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Кивокурцев Александр Леонидович. Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы: диссертация ... кандидата технических наук: 05.22.14 / Кивокурцев Александр Леонидович;[Место защиты: Московский государственный технический университет гражданской авиации].- Москва, 2014.- 195 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Интегрированный комплекс бортового оборудования современного воздушного судна: анализ структуры, эксплуатационной надежности и формирование отказоустойчивой структуры вычислительной системы 15

1.1 Основные эксплуатационно-технические характеристики бортового оборудования и обобщенные показатели эффективности технической эксплуатации воздушного судна 15

1.2 Анализ структуры, эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования современного воздушного судна и перспективы его модернизации . 19

1.3 Принципы построения отказоустойчивых бортовых вычислительных систем и реконфигурируемая структура программного комплекса БВС ИКБО 33

1.3.1 Принципы построения отказоустойчивых бортовых вычислительных систем 33

1.3.2 Реконфигурируемая структура программного комплекса БВС ИКБО 41

1.4 Формирование отказоустойчивой структуры бортовой вычислительной системы ИКБО 45

1.4.1 Отказоустойчивая структура бортовой вычислительной системы ИКБО 45

1.4.2 Оценка производительности отказоустойчивой вычислительной системы ИКБО 48 Выводы по главе 1 55

2 Разработка алгоритмического обеспечения бесплатформенной инерциальной навигационной системы как резервного вычислительного ядра интегрированного комплекса бортового оборудования 58

2.1 Анализ существующих ИНС и перспективы их развития

2.2 Системы координат и принципы обработки информации в БИНС 61

2.3 Выбор кинематических параметров ориентации БИНС 68

2.3.1 Анализ классических параметров определения ориентации 68

2.3.2 Определение углового положения с помощью обобщенного вектора ориентации и его модификаций 70

2.3.2.1 Обобщенный вектор ориентации 70

2.3.2.2 Вектор ориентации Эйлера 79

2.3.2.3 Параметры ориентации Родрига-Гамильтона 81

2.4 Синтез семейства алгоритмов ориентации БИНС 84

2.4.1 Особенности выходных сигналов современных гироскопических датчиков 84

2.4.2 Синтез приближенных алгоритмов ориентации 86

2.4.3 Синтез циклических алгоритмов ориентации с использованием промежуточных параметров 89

2.4.3.1 Общая организация вычислительных циклов 89

2.4.3.2 Синтез циклических разгонных алгоритмов 92

2.4.3.3 Синтез циклических безразгонных алгоритмов 99

2.4.4 Синтез циклического безразгонного четырехшагового алгоритма повышенной точности 102

2.4.5 Разделение алгоритмов ориентации на классы по точности и экономичности 104

2.5 Синтез навигационного алгоритма БИНС определения прямоугольных координат 107

2.5.1 Особенности выходных сигналов современных акселерометров 108

2.5.2 Алгоритм определения местоположения ВС в прямоугольной системе координат 110

Выводы по главе 2 11

3 Имитационное моделирование разработанных алгоритмов ориентации бесплатформенной инерциальной навигационной системы 117

3.1 Общая структура системы имитационного моделирования алгоритмов ориентации БИНС 117

3.2 Математические модели элементов системы имитационного моделирования 119

3.3 Экспериментальное исследование эффективности разработанных алгоритмов ориентации БИНС 126

Выводы по главе 3 132

4 Реализация синтезированных алгоритмов бесплатформенной инерциальной навигационной системы в составе отказоустойчивого интегрированного комплекса бортового оборудования и оценка его эксплуатационной надежности 134

4.1 Выбор БЦВМ для реализации алгоритмов БИНС 134

4.2 Оптимизация выбора алгоритмов БИНС в составе ИКБО 142

4.2.1 Постановка задачи оптимизации 142

4.2.2 Решение многокритериальной задачи выбора алгоритмов БИНС 145

4.3 Рекомендации по реконфигурации алгоритмов БИНС в составе ИКБО 160

4.4 Оценка эксплуатационной надежности верхнего уровня иерархии отказоустойчивого ИКБО 165

Выводы по главе 4 179

Заключение 181

Список сокращений 183

Библиографический список

Анализ структуры, эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования современного воздушного судна и перспективы его модернизации

Летно-технические и эксплуатационно-технические характеристики ВС формируются на этапе разработки воздушного судна. На этапах проектирования и непосредственно при изготовлении самолета происходит обоснование ЭТХ. При испытаниях подтверждаются, а при эксплуатации реализуются ЭТХ на конкретном объекте. Поэтому отработка летно технических характеристик (ЛТХ) и эксплуатационно-технических характеристик остаются основой для формирования систем летной и технической эксплуатации ВС на протяжении всего его жизненного цикла [18, 88].

Задать и обеспечить ЭТХ ВС значительно сложнее ЛТХ ВС, так как их фактическая реализация подтверждается только на этапах эксплуатации ВС в конкретных условиях производственной деятельности авиапредприятий ГА. До настоящего времени эксплуатационно-технические характеристики ВС рассматривались как результат обеспечения летных качеств ВС и при разработке ВС обычно не задавались [18].

Сейчас затраты на техническую эксплуатацию каждого экземпляра современных типов ВС, включая доработки, выполнение ТО и Р, а также стоимость диагностического оборудования на протяжении всего жизненного цикла изделия в 3—4 раза, а то и более раз превышают его начальную стоимость. Эффективность процессов технической эксплуатации, представляемую через ЭТХ ВС, определяет и как эффективность эксплуатации в целом каждого экземпляра ВС, так и всего парка данного типа ВС. Поэтому улучшение эксплуатационно-технических характеристик ВС определяет эффективность эксплуатации каждого экземпляра ВС, а так же типа ВС в целом [18, 88].

Исследования, выполненные в ГосНИИ ГА, ЛИИ им. М.М.Громова, МГТУ ГА, ЦАГИ, ГосНИИ «Аэронавигация», ОКБ - разработчиках ВС показали целесообразность формирования ЭТХ типа ВС на протяжении всех этапов жизненного цикла изделия с учетом как организационно-штатных структур авиакомпаний, так и нормативно-правовой базы отрасли гражданской авиации в целом [16, 17, 18, 26].

До недавнего времени в нашей стране действовала система

хозяйствования и монополии производителей, экономические показатели при разработке и производстве АТ фактически не использовались. Поэтому в настоящее время эксплуатируемые отечественные ВС по эффективности применения существенно отстают от зарубежных образцов. У российских ВС удельная трудоемкость в 2-3 раза превышает удельную трудоемкость зарубежных аналогов. Это отставание обусловлено также и низкими эксплуатационно-техническими характеристиками ВС и его бортового оборудования. В этой связи можно отметить низкую эксплуатационную и ремонтную технологичность, недостаточную контроле и ремонтопригодность, а также большую трудоемкость эксплуатации и самое главное - низкую безотказность [26, 88].

В гражданской авиации простой парка воздушных судов по причине неисправности приводит к огромным экономическим потерям. Так среднесуточный налет воздушных судов должен составлять не менее 8-10 часов, в противном случае эксплуатация становится убыточной для авиапредприятия.

На рисунке 1.2 приведена диаграмма одной из основных характеристик эффективности технической эксплуатации для некоторых отечественных и зарубежных самолетов – среднесуточный налет.

Как следует из диаграммы, эффективность эксплуатации отечественных самолетов типа Ту-154 явно недостаточна, так как она обеспечивает среднесуточный налет не более 4-х часов, при этом более четверти годового ресурса времени тратится на ремонтные работы. Для сравнения -среднесуточный налет самолета В-767 достигает 15 часов. Эффективность эксплуатации самолетов типа А320 и Ту-204 имеет приблизительно одинаковый уровень. Некоторые российские авиакомпании показывают, что при наличии запасных конструктивно-функциональных модулей возможна эксплуатация самолета Ту-204-300 в период между периодическими видами ТО по 14 часов в сутки непрерывно на протяжении месяца, что является сопоставимым показателем по сравнению с В-767 и лучшим показателем по сравнению с А-320 [16, 22, 23, 24, 25].

Все это обусловлено тем, что в последнее время в России при формировании эксплуатационных качеств и требований к ЭТХ ВС стали применяться достижения зарубежных авиастроительных и эксплуатирующих компаний. Так, при создании бортового оборудования самолетов типа Ил-96-300, Ту-204-300, Ту-334, Бе-200, Ан-148 и других требования к ЭТХ формировались с учетом требований зарубежных стандартов ARINC. Однако эти требования к ЭТХ бортового оборудования реализованы в усеченном виде, за исключением комплекса бортового оборудования АРИА-200 самолета Бе-200, который практически на 60-70% построен на американской авионике. Кроме того необходимо подчеркнуть, что по мере накопления опыта разработки и эксплуатации ВС совершенствуются и сами требования ARINC. Например, ЭТХ бортового оборудования самолетов В-777, существенно отличаются от ЭТХ самолетов предыдущих разработок [26, 88].

Таким образом, совершенствование ЭТХ ВС и его бортового оборудования в последнее время являются важнейшими направлениями исследований в нашей стране и за рубежом и являются актуальной проблемой при разработке, создании и эксплуатации воздушного транспорта.

Выбор кинематических параметров ориентации БИНС

1) При организации оперативных видов (формы Б) и особых видов (сезонные, специальные формы) технического обслуживания проводить: - проверку конструктивно-функциональных модулей ВСС (ЦВМ80) с КПА ЦВМ80, а также в составе стендового комплекта, проверку пультов ПУ ВСС; - проверку конструктивно-функциональных модулей ВСУП, ВСУТ; - проверку конструктивно-функциональных модулей СЭИ, КИСС; - проверку бесплатформенной ИНС (И-42-1), авагоризонта АБ-14М в динамическом режиме с использованием КПА; - проверку датчиков ДУСУ из комплекта АСШУ-204. 2) Отработать методику и алгоритм поиска и устранения неисправностей элементов, входящих в наименее надежные системы КСЦПНО с целью эффективной работы по устранению возможных неисправностей. 3) При модернизации существующего ИКБО или при создании принципиально нового ИКБО необходимо организовать отказоустойчивые структуры с использованием метода скользящего резервирования с охватом контуров систем ВСС, ВСУП и Т, КИСС, СЭИ.

Таким образом, опыт эксплуатации авиационной техники необходимо использовать не только при её эксплуатации в российских авиакомпаниях, в учебном процессе ВУЗов ГА для подготовки высококвалифицированных специалистов, но и на этапе разработки и создания технологичных, отказоустойчивых структур бортового оборудования [24, 25, 30].

В настоящее время наиболее приемлемым способом поддержания высокого качественного уровня самолетов гражданской авиации России является глубокая модернизация существующих комплексов бортового оборудования воздушных судов. Примером такого подхода является модернизация ПНК самолетов Ил-76 и Ан-124 АО «Котлин-Новатор» г. Санкт-Петербург, а также создание принципиально новых отказоустойчивых ИКБО (НИИ АО, МНПК «Авионика» г. Москва), с использованием метода скользящего резервирования (резервирование программной части) [21] . Модернизация бортового оборудования воздушных судов является важным направлением развития БЦВС – ядра ИКБО. Срок службы ЛА 3,4 поколений составляет 30-40 лет и более. Поэтому замена морально устаревшего бортового оборудования является экономически оправданной. Модернизация комплекса на порядок дешевле разработки нового комплекса, так как основой комплекса является бортовая вычислительная система. Проблема модернизации имеет место и для вновь разрабатываемых комплексов, так как в силу сокращения сроков морального старения часто требуется пересмотр состава бортового оборудования в процессе проектирования [30, 31, 32].

Модернизация бортовой цифровой вычислительной системы (БЦВС) выполняется при дополнении БЦВС так называемой управляющей вычислительной системой верхнего уровня (УВСВУ), которая, по сути, является новым ядром вычислительной системы. При этом состав бортового оборудования дополняется новыми системами, а имеющиеся датчики и приемники информации и средства вычислительной техники нижнего уровня по возможности сохраняются.

В состав УВСВУ входят: - несколько высокопроизводительных бортовых цифровых вычислительных машин (БЦВМ), предназначенных для решения задач навигации, управления, контроля и отображения информации; - цветные жидкокристаллические многофункциональные индикаторы (МФИ) с кнопочным обрамлением; - многофункциональный пульт управления (МФПУ) с экраном и кнопочным обрамлением; - блоки устройств ввода вывода (УВВ) для сопряжения аналоговых датчиков и приемников информации со стандартными интерфейсами БЦВС; - блоки разовых команд (БРК) для сопряжения источников и приемников разовых команд со стандартными интерфейсами БЦВС. На основе УВСВУ радикально изменяется облик информационно управляющего поля кабины и качественно повышается уровень автоматизации управления и эксплуатации воздушного судна.

При модернизации комплексов самолетов третьего поколения на нижнем уровне БЦВС сохраняются имеющиеся цифровые каналы: радиальный канал информационного обмена (РКИО) и мультиплексный канал информационного обмена (МКИО) и частично сохраняются аналоговые каналы передачи информации.

Пример модернизации БЦВС с мультиплексными каналами обмена - ядра отказоустойчивого ИКБО приведен на рисунке 1.7.

Верхний уровень составляют несколько БЦВМ общего назначения, которыми являются многофункциональные мультипроцессорные вычислительные комплексы (МВК), подключенные к электрической мультиплексной линии передачи информации (МЛПИ) нижнего уровня и, кроме того, сопрягаемые между собой с помощью оптической МЛПИ по ГОСТ Р 50832-95. Информационно-управляющее поле системы (ИУП) представлено двумя многофункциональными индикаторами (МФИ) и многофункциональным пультом управления (МФПУ).

Модернизация БЦВС позволяет радикально повысить эффективность интегрированных комплексов бортового оборудования при умеренных затратах. Проанализировав структуру интегрированного комплекса бортового оборудования перспективного самолета, сформулируем основные принципы его построения: - интеграция, основанная на комплексировании не только на уровне бортового оборудования и алгоритмов, но и на уровне задач управления самолетом (ВСУП и Т, СПКР); - применение человеко-машинного интерфейса, основанного на рациональном сочетании естественного и искусственного интеллекта (МФИ, МФПУ); - построение унифицированного, экономичного по вычислительным затратам алгоритмического обеспечения ИКБО, основанного на использовании теории систем со случайной структурой, методов статистического анализа и синтеза алгоритмов оптимального управления и информационного обеспечения с учетом погрешностей их реализации в БЦВС; - наличие распределенной структуры вычислительной системы и организация решения задач, основанных на оптимальном планировании вычислительного процесса в многопроцессорных БЦВС с мультиплексными каналами информационного обмена (МВК); - обеспечение надежности и живучести БЦВС, основанное на методах построения максимально связанных структур вычислительной сети и отказоустойчивых алгоритмов, оптимального контроля состояния системы и ее динамической реконфигурации [31]. Рассмотренные выше структуры комплексов бортового оборудования и тенденции их развития позволяют сделать вывод о том, что БЦВС является центральной частью ИКБО, определяющей его архитектуру и функциональные возможности. В связи с этим очевидным направлением модернизации ИКБО должно стать формирование распределенной отказоустойчивой БЦВС с реконфигурируемым, экономичным по вычислительным затратам программным обеспечением.

Синтез циклических алгоритмов ориентации с использованием промежуточных параметров

Здесь представлены соответственно: одношаговый второго порядка точности (2.69), две модификации трехшаговых алгоритмов четвертого порядка (2.70, 2.71), четырехшаговый алгоритм четвертого порядка (2.72), две модификации пятишаговых четвертого (2.73) и шестого (2.74) порядка точности. В приведенных формулах индексы при векторе ориентации ф показывают число шагов измерений, на протяжении которых происходил соответствующий ему поворот [9, 60, 61, 62].

Соотношения (2.68) - (2.74) вместе с выражениями (2.63), (2.64) образуют семейство многошаговых безразгонных алгоритмов ориентации ЛА. Подобные алгоритмы представлены и в работе [9]. Заметим, что они являются более быстрым по сравнению с алгоритмами (2.61), (2.62), поскольку вычислительные процедуры проводятся не на каждом шаге измерений гироскопов. Однако и использовать полученную матрицу ориентации можно только в моменты ее вычисления, т.е. реже, чем в разгонном алгоритме.

Следует заметить, что задача синтеза четырехшагового алгоритма повышенной точности связана с обеспечением работы БИНС в особой ситуации (отказ вычислительного ядра ИКБО). Этот алгоритм с одной стороны является алгоритмом повышенной точности, с другой стороны среди однотипных алгоритмов его реализация обеспечивает минимальную загрузку БВМ. Для решения задачи синтеза используем семейство безразгонных алгоритмов, требующих меньше вычислительных затрат. В БИНС частота опроса гироскопов фиксирована (f=100Гц) и решить задачу повышения точности традиционно, т.е. чаще получить информацию об угловой скорости не представляется возможным. Поэтому используем более простой способ – метод Рунге, который обеспечивает вывод формулы высокой точности из формулы низкой точности. На рисунке 2.14 приведена геометрическая интерпретация синтеза алгоритма [9, 60, 63].

В качестве исходного возьмем 4-х шаговый алгоритм 4-го порядка точности (алгоритм 4), получим для него реализацию на сетке 4 с шагом h=. Затем возьмем 2-х шаговый алгоритм 4 порядка точности (алгоритм 2), получим реализацию на сетке 2 с шагом h=2 (разрежение сетки). Расчет во второй - разряженной сетке позволяет оценить погрешность расчета на первой сетке с точностью до членов более высокого порядка, т.е. пятого. Из формулы, реализованной на сетке 2, вычитаем формулу, реализованную на сетке 4, в итоге получаем (алгоритм 4+)[60, 63, 64, 65].

К полученному выражению (2.75) необходимо добавить выражения (2.63), (2.64). Заметим, что полученный четырехшаговый алгоритм является алгоритмом пятого порядка точности, он являются более точным по сравнению с четырехшаговыми (2.72) и пятишаговым (2.73), но при этом не намного сложнее четырехшагового (2.72) и более экономичным по сранению с пятишаговым (2.73) [9, 60, 63, 65].

Таким образом, синтезирован циклический безразгонный четырехшаговый алгоритм повышенной точности. Разделение алгоритмов ориентации на классы по точности и экономичности Основной задачей алгоритмов ориентации БИНС является определение матрицы поворота A(tk), переводящей систему координат из положения

U{tk_x) в следующее положение U(tk) по сигналам интегрирующих гироскопов. Существуют два подхода к решению этой задачи. Первый из них составляет основу так называемых безразгонных алгоритмов. Он состоит в накоплении информации с выходов гироскопов на протяжении всего интервала времени t и последующем вычислении матрицы поворота (рисунок 2.15). При втором подходе матрица поворота A(tk) и сама матрица ориентации U(tk) определяются на каждом шаге измерений гироскопов, но при этом используется информация о предшествующих измерениях (рисунок 2.16). В данном случае для функционирования алгоритма на начальном этапе необходима его предварительная «разгонка», т.е. процедура накопления выходных сигналов гироскопов без вычисления матриц поворота. Поэтому такие алгоритмы называют разгонными [9, 11, 54, 60, 61, 62].

Для реализации синтезированных алгоритмов ориентации БИНС в составе отказоустойчивого ИКБО разделим их по точности и экономичности на два класса.

Математические модели элементов системы имитационного моделирования

Парето предпочтительными являются алгоритмы у которых при прочих равных показателях один показатель лучше. Принцип Парето не выделяет единственного решения, он только сужает множество альтернатив. Окончательный выбор за лицом принимающим решение -разработчиком систем.

Задача принятия решения в нашем случае состоит в минимизации двух противоречивых и несводимых один к другому критериев: Е(1) - шп ; Е(2) - шп на множестве МA алгоритмов А. На рисунке 4.2. изображена плоскость критериев Е(1), Е(2) Здесь область допустимых решений ограничена сверху пунктирной линией AUZ 10 3 град/ч. Наименьшее значение критерия Е(1) достигается в точке (4) (Z =0,16%), однако для точки (4) значение Е(2) далеко от минимума. При наименьшем же значении критерия Е(2), которое достигается в точке (7) (AUZ = 0,143 Л0 ъ град І ч) далеко от минимума значение Е(1). В идеальной точке (ИТ) оба критерия имели бы минимальное значение, однако эта точка не принадлежит синтезированным алгоритмам и поэтому недостижима. Проведем через точки (4), (5), (4+), (6), (7) кривую, которая включает алгоритмы наиболее приближенные к ИТ. Полученная кривая определяет для нашего случая область Парето, которая характеризуется тем свойством, что любое принадлежащее этой области решение нельзя улучшить одновременно по всем скалярным критериям. Таким образом, решение, определяемое полученной кривой должно быть Парето-оптимальным, поскольку остальные решения заведомо хуже сразу по всем скалярным критериям. Принадлежность решения области Парето является необходимым условием решения задачи векторной оптимизации. В итоге исключаем из решения алгоритмы, не входящие в область Парето, - это алгоритмы (2), (3), (3.1). Для выбора единственного из множества Парето оптимальных решений необходима дополнительная информация [79].

В нашем случае дополнительной информацией являются признаки этапов полета самолета (режимы работы бортовых систем, интенсивность информационного обмена и другие), а также признаки исправности систем (в нашем случае - исправность БЦВМ№1). На основе этих признаков в навигационной БЦВМ реализуются базовые алгоритмы БИНС и других систем тракта, а также алгоритм регулирования вычислительного процесса в зависимости от вычислительной загрузки БЦВМ.

Третий этап - выбор алгоритма из множества Парето-оптимальных решений. В современных системах управления и информационного обеспечения, особенно при наличии свойств многообъектности и иерархичности структуры, при жестких ограничениях требуется получить решение. Данное решение должно удовлетворять системе заданных требований. В нашем случае вводимые ограничения и предпочтения будут характеризовать этапы полета самолета, а также исправность БЦВМ№1.

Такой подход называют оптимизацией в области и эта проблема решается с использованием метода пороговой оптимизации. Е(2)(A)- тах; Е(q\A) Ё(q\ q = 2,L где q- множество критериев оптимизации (в задачах векторной оптимизации количество критериев от 2 до L), если решение существует и является единственным, то оно Парето-оптимально; - множество скалярных критериев, формирующее векторный критерий оптимизации, на этапе постановки задачи может быть дополнено любым новым критерием; - наличие пороговых значений в(1\..В(д\ q = 2,L позволяет сузить область возможных решений [79]. Рассмотрим методику выбора алгоритмов БИНС по признакам этапов полета самолета и исправности БЦВМ№1 [78, 79, 80, 81, 82]. 1. Штатный режим БЦВС (БЦВМ№1 – ядро ИКБО исправно) Маршрутный полет характеризуется длительным полётом по маршруту. Он возможен в автономном режиме, без использования средств коррекции. Решение задач этапа реализуется с использованием БВМ НК и БВМ ВСУПиТ. БВМ НК работает в штатном режиме, с запасом вычислительных мощностей, поэтому здесь предпочтение отдается критерию оптимизации по Е(2) - min точности —т iiuii, при этом не делается максимальных ограничение по

Данный алгоритм обладает повышенной точностью, что очень актуально, но при этом требует максимальных вычислительных затрат, что не критично для навигационной БЦВМ на данном этапе полета.

Взлет характеризуется решением задачи занятия заданного эшелона по информации, поступающей по радиолинии наземной автоматизированной системы управления (НАСУ) единой системы управления воздушным движением (ЕС УВД), управления и формирования траектории движения. Данный режим является относительно кратковременным и не требует введения других ограничений. На этом этапе может осуществляться взаимодействие БЦВМ ВСУПиТ и КИСС, РЭК с навигационной БЦВМ, работающей в штатном режиме. Условия оптимизации аналогичные маршрутному

Заход на посадку осуществляется при максимальном использовании радиотехнических систем посадки и РЭК по данным КИСС и СЭИ. Траекторные задачи управления решаются в БЦВМ ВСУПиТ. Навигационная БЦВМ работает в штатном режиме, но обеспечивает при этом интенсивный информационный обмен, поэтому здесь формируется требование растяжки вычислительного цикла БИНС, что накладывает максимальное ограничение по вычислительной загрузке БЦВМ Е(1) 0,5% Это исключает алгоритмы (6), (7) из области Парето-оптимальных. При этом учитывается интенсивное маневрирование самолета, происходит рост вычислительной погрешности алгоритмов, что выдвигает требование минимизации критерия по точности . Здесь алгоритм (4) обеспечивает минимальную относительную р загрузку БЦВМ и максимальную из семейства Парето-оптимальных алгоритмов погрешность. В главе 2 на основе четырёхшаговых и двухшаговых алгоритмов с целью повышения точности синтезирован алгоритм (4+), который после алгоритма (4) обладает минимальными показателями вычислительной загрузки БЦВМ 2 =0,175%

Алгоритм (4+) точнее, чем алгоритм (4) на 25% (имеет конический дрейф меньше), а сложнее (по загрузке БЦВМ) всего на 7%. Поэтому в данном случае отдаем предпочтение алгоритму (4+) (рисунок 4.4).

Посадка очень часто сливается с режимом заход на посадку и характеризуется применением радиотехнических систем посадки, РЭК и визуальной информации о внешней обстановке. Управление самолетом выполняется летчиком с использованием СЭИ и КИСС, которые функционируют в тесном информационном контакте с БЦВМ НК и РЭК. Вычислительная загрузка и погрешность алгоритмов подобны режиму заход на посадку.

Похожие диссертации на Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы