IT-Reviews    

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БОРТОВОЙ АППАРАТУРЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ КА И ВЫРАБОТКИ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УСТРАНЕНИЮ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ

Соколов Н.Л. При управлении автоматическими космическими аппаратами (КА) важной проблемой является обеспечение надежного и оперативного анализа и диагностирования работоспособности бортовых систем. Это позволит своевременно выявить негативные тенденции в работе бортовой аппаратуры и предотвратить их развитие. Наибольшую актуальность проблема приобретает при управлении КА со сложными бортовыми системами, характеризующимися большим объемом телеметрических параметров, а так же при необходимости выдачи командных воздействий непосредственно в сеансах связи. Существующий опыт управления КА показывает, что в ряде случаев только своевременная выдача команд немедленного исполнения позволила обеспечить выполнение программы полета КА [1]. В настоящей работе предлагается общий подход к решению указанной проблемы, основанный на создании адекватных моделей анализа и диагностики функционирования бортовых систем и алгоритмов автоматизированной выработки рекомендаций по воздействию на КА. Ожидается, что использование в практике управления таких моделей и алгоритмов даст возможность существенно повысить эффективность работы аппаратуры, в том числе за счет оперативного устранения возникающих на борту нештатных ситуаций. Статья в формате PDF 122 KB

Детерминированная структура модели оценки работоспособности бортовых систем

Предлагается поэтапное проектирование модели оценки работоспособности бортовых систем. На первом этапе - этапе формирования детерминированной структуры модели дается описание всех N бортовых систем. Для каждой n-ой системы (n = 1, 2,...,N) приводятся:

  • состав, структура, комплектность;
  • перечень и параметры предусматриваемых функциональных режимов;
  • телеметрические параметры, их номинальные и допустимые значения;
  • управляющее воздействие, подаваемые на систему в виде разовых и программных команд;
  • ограничения на последовательность выдаваемых команд и временные интервалы между командами;
  • запреты на выдачу командных воздействий.

Учитывая, что номинальные состояния бортовых систем зависят от режимов командных воздействий на эти системы, представляется целесообразным на начальной стадии разработки модели определить логические зависимости совокупностей телеметрических параметров, характеризующих состояния систем, от выдаваемых управляющих воздействий.

В результате, создаваемая структура обеспечивает возможность для любого набора допустимых, распределенных по времени командных воздействий U (t) дать описание изменения состояний бортовых систем, т.е. смоделировать «идеальный» вариант поведения систем при отсутствии ошибок в управлении, неисправностей в работе аппаратуры и случайных возмущающих факторов. На рис.1 приведена схема функционирования модели.

Структура модели предусматривает возможность автоматизированных проверок на принадлежность команд допустимому множеству и на логику выдаваемых последовательностей управляющих воздействий. Существует возможность корректировки исходных данных, в том числе добавления новых стратегий управления, внесения дополнительных ограничений на логику выдаваемых команд; хранения, архивации, документирования и графического отображения информации о состоянии бортовых систем.

Таким образом, использование модели оценки состояния работоспособности бортовой аппаратуры с детерминированной структурой позволяет получить последовательность эталонных значений телеметрических параметров ТМПэ (t) в процессе имитации подаваемых на борт КА командных воздействий U(t).

Рис. 1. Схема функционирования модели

Интерпретация и диагностика работоспособности бортовой аппаратуры

На следующем этапе проектирования функциональной модели проводится посистемный сравнительный анализ эталонных телеметрических параметров с реальными, получаемыми в сеансе связи с КА. При этом для повышения быстродействия осуществляется сравнение данных с учетом алгоритма выделения иерархических групп телеметрических параметров, изложенного в работе [2].

Интерпретация состояния работоспособности бортовых систем выражается в автоматизированной выдаче сообщений типа «Норма» или «Не норма» для каждой бортовой системы в целом. Предусматривается возможность детального анализа работоспособности отдельных элементов, входящих в состав системы. Это дает возможность в случае формирования сообщений типа «Не норма», определять те элементы, которые являются причиной нарушения нормального функционирования системы.

Детальное изучение всех блоков бортовой аппаратуры даст возможность не только выявить «проблемные» элементы, но и провести диагностику состояния бортовых систем, которая заключается в следующем:

- выявление негативных тенденций в работе как отдельных элементов, так и бортовой системы в целом, в том числе для элементов находящихся в состояниях «Норма». Например, выявление устойчивого роста (снижения) характеристик температурных режимов, увеличение времени заряда химической батареи, уменьшения мощности выходных сигналов при сбросе с борта КА телеметрической и целевой информации и др.;

- прогнозирование интервалов времени нормальной работоспособности бортовой аппаратуры без использования корректирующих управляющих воздействий;

- выявление возможных причин негативных тенденций. Например, превышение объема наработок бортовых систем сверх гарантированных эксплуатационных параметров, повышенная интенсивность эксплуатации систем и др.;

- выявление взаимно корелирующих процессов (в том числе негативных) при функционировании различных бортовых систем.

В результате выполнения вышеперечисленных функций дается объективная оценка работоспособности бортовой аппаратуры с предполагаемой динамикой развития процессов на борту КА, и прогнозируется время нормальной работы элементов аппаратуры, выявляются "проблемные" звенья в бортовых системах КА.

Формирование рекомендаций по управлению КА

В случаях формирования сообщений "Не норма" или при выявлении негативных тенденций в работе бортовой аппаратуры возникает необходимость в принятии мер по улучшению работоспособности бортовых систем.

При формировании рекомендаций по выдаче управляющих воздействий на борт КА существуют два варианта. Ситуация, связанная с нарушением нормального функционирования аппаратуры может являться как идентифицированной, т.е. описанной в документации по эксплуатации КА, так и не идентифицированной. Рассмотрим последовательность действий при возникновении первого варианта. На этапе предварительной разработки модели создаются таблицы, определяющие логические взаимозависимости между телеметрическими параметрами и управляющими командными воздействиями на КА. Фрагмент структуры таких таблиц для рассмотрения отдельно взятого элемента бортовой системы выглядит следующим образом.

Таблица 1

Nбс

Mэл

ТМПk

ак

ак min

ак max

Uk(t)

n

m

1

a1

а1 min

a1 max

U1(t)

 

 

2

a2

а2 min

a2 max

U2(t)

 

 

...

...

...

...

...

 

 

k

ak

ак min

ак max

Uk(t)

Здесь, Nбс - порядковый номер бортовой системы (n = 1, 2,...N), Мэл - порядковый номер составляющего элемента n-ой системы (m = 1, 2, ...M), ТМПk (k = 1, 2,...K) - наименование телеметрического параметра, характеризующего состояние m-го элемента n-ой системы, ак (k = 1, 2,...K) - номинальное значение k-го телеметрического параметра, ак min и ак max - соответственно минимально и максимально допустимые значения k-го телеметрического параметра, Uk(t) - последовательность командных воздействий, осуществляющих перевод рассматриваемого элемента бортовой системы в нормальное состояние, т.е. обеспечивающих нахождение значения ТМПk в диапазоне от ак min до ак max. Следует отметить, что в рамках рассмотрения одного элемента бортовой системы m программа Uk(t) достаточно часто (но не всегда) является одинаковой для приведения нескольких телеметрических параметров ТМПk в допустимые диапазоны.

Таким образом, использование вышеописанных логических алгоритмов взаимозависимости состояний бортовых систем от парирующих командных воздействий позволяет выработать рекомендации по управлению бортовыми системами при обнаружении неисправностей в работе отдельных элементов. Спроектированная на основе приведенных алгоритмов детерминированная модель дает возможность в описанных документацией случаях выработать рекомендации по проведению бортовых систем КА в нормальное состояние. Однако, как показывает опыт эксплуатации КА, достаточно часто возникают не предусмотренные заранее ситуации, что ограничивает возможность автоматизированной выработки рекомендаций и требует дополнительных исследований по управлению КА в условиях не идентифицированных нештатных ситуаций.

Общие принципы поиска решений при управлении КА в условиях не идентифицированных нештатных ситуаций

После предварительного формирования всех возможных стратегий U(t), позволяющих обеспечить нормальное функционирование КА по вышеописанному алгоритму, возможны два основных пути поиска дополнительных резервов управления:

- создание новых комбинаций командных воздействий, не предусмотренных в эксплуатационной документации. Например, для компенсации не санкционированных включений элементов бортовой аппаратуры, а также для повышения надежности их планируемых отключений в память бортовой машины КА записываются циклограммы типа «Сторож»;

- поиск нетрадиционных способов управления. Например, использование панелей солнечной батареи для управления КА относительно центра масс.

В первом случае, происходит расширение логических алгоритмов взаимозависимости состояний S и стратегий U(t). При этом, модель состояния работоспособности бортовых систем, по - прежнему, остается детерминированной. Во втором случае, осуществляется управление КА в зависимости от сложившейся ситуации, т.е. используются заранее не определенные стратегии управления U(t).

Сформулируем основные принципы формирования логики ситуационного управления КА в нештатных ситуациях:

а) Создание и периодическое накопление базы данных полетной информации. В ее основу может быть положена информация, приведенная в таблице 1. Структура базы данных содержит поле событий S в виде объектов, атрибутов и их значений. Например, событие "Телеметрический параметр ТМПk системы n имеет значение "а". Здесь, параметр ТМПk - атрибут, система n - объект, "а" - значение [3].

б) Формирование правил, т.е. набор декларированных логических условий, устанавливающих связь между событиями S и стратегиями U(t). Например, если КА находится в состоянии S, то на его борт необходимо подать последовательность командных воздействий U(t). Правила могут иметь содержательную часть, объясняющую (при необходимости) ход решения общей задачи.

в) Проектирование базы знаний, включающей в себя базу данных и правила. Поэтапное ее накопление путем идентификации вновь возникших стратегий и формирование интеллектуальных технологических циклов поиска новых стратегий управления в зависимости от сложившихся ситуаций.

Задача построения базы знаний может быть представлена как задача классификации, т.е. всем гипотетически возможным ситуациям ставится в соответствие список управленческих решений.

г) Создание и усовершенствование машины логических выводов, т.е. структуры, устанавливающей логические соответствия объектов базы данных не только с сформулированным набором правил, но и с целями управления. Отметим, что направленность на достижение целей управления способствует стремлению к совершенствованию существующих и нахождению новых правил.

Машина логических выводов включает модуль поиска решений и модуль объяснения хода решений.

Модуль решений осуществляет автоматизированный поиск стратегий управления по выходу из нештатных ситуаций. При этом, используется также модуль логических выводов, который направляет поиск решений по иерархической структуре подзадач.

Модуль объяснений последовательно информирует оператора о логике всех шагов решения задач, показывая тем самым, почему система диагностировала тот или иной тип нештатных ситуаций.

Таким образом, при выработке управленческих решений по выходу из нештатных ситуаций реализуются следующие основные функции:

- проводится диагностика состояния бортовой аппаратуры КА, выявляются признаки нештатных ситуаций;

- вырабатываются базисные решающие правила;

- на основе решающих правил делаются логические заключения;

- проводятся объяснения сделанных заключений;

- вырабатываются рекомендации для оператора по выходу из нештатных ситуаций.

Заключение

Опыт управления КА показал необходимость в разработке аппаратно - программных средств, позволяющих автоматизировано вырабатывать рекомендации по управленческим решениям для устранения возникающих не идентифицированных нештатных ситуаций.

При этом особую важность приобретает проблема создания моделей, алгоритмов и баз знаний, обладающих свойствами накопления полетной информации и расширения возможностей по принятию решений. Внедрение таких средств в практику управления КА даст большой резерв в повышении надежности и эффективности выполнения целевых задач программ полета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. В.А. Удалой, Н.М. Иванов, Н.Л. Соколов, В.Ю. Паздников. Особенности управления космического аппарата «Океан-О» в условиях сильных магнитных бурь. Международный симпозиум. Аэрокосмические приборные технологии. Санкт-Петербург. 2002г.
  2. Н.Л. Соколов, В.А. Удалой. Использование расчетно - логических систем для повышения эффективности управления автоматическими КА. Успехи современного естествознания. №11. 2004г.
  3. L.A. Bocharov, N.L. Sokolov, V.A. Udaloy. Organization of an intellectual searching to support vehicles control. ICSCCW 2003. Second international Conference on Soft Computing and Computing with Words in System Analysis, Decision and Control. Antalya, Turkey. 2003.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

ЗАКОН ВЕКОВОГО СМЕЩЕНИЯ ПЛАНЕТ

Статья в формате PDF 127 KB...

16 09 2019 21:58:21

СИСТЕМЫ МАШИННОГО ПЕРЕВОДА

Статья в формате PDF 266 KB...

07 09 2019 0:36:55

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Статья в формате PDF 199 KB...

06 09 2019 3:40:27

ЭКОЛОГИЯ СИБИРСКОГО РЕГИОНА: К ИСТОРИИ ПРОБЛЕМЫ

Статья в формате PDF 179 KB...

05 09 2019 20:17:40

МОЛОЧНЫЙ КОКТЕЙЛЬ «ДИАБЕТИЧЕСКИЙ»

Статья в формате PDF 244 KB...

04 09 2019 22:53:20

Пимнева Людмила Анатольевна

Статья в формате PDF 148 KB...

27 08 2019 11:16:16

Доминирования эго-защитных механизмов у студентов

Статья в формате PDF 131 KB...

26 08 2019 14:46:46

ПРОБЛЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА РЕКРЕАЦИОННЫХ ЗОН

Статья в формате PDF 151 KB...

24 08 2019 8:41:55

Качество жизни детей, больных вирусными гепатитами

Статья в формате PDF 136 KB...

16 08 2019 2:34:30

НОВЫЕ АСПЕКТЫ ПОДБОРА ИММУНОТРОПНЫХ СРЕДСТВ В ТЕРАПИИ УРОГЕНИТАЛЬНОГО ХЛАМИДИОЗА

В исследовании изучена возможность оптимизации терапии больных урогенитальным хламидиозом, на основе внедрения новой методики цитокининдуцированного определения чувствительности к лекарственным средствам. Под наблюдением находилось 240 больных урогенитальным хламидиозом обоего пола, в возрасте от 18 до 65 лет. В результате применения цитокининдуцированной методики определения чувствительности к лекарственным средствам, удалось значительным образом повысить эффективность терапии больных хламидиозом. ...

14 08 2019 0:33:15

ЭНДОЭКОЛОГИЯ И ПРОБЛЕМА ПЕКТИНА

Статья в формате PDF 244 KB...

10 08 2019 10:53:50

Продажа товаров в кредит

Статья в формате PDF 113 KB...

04 08 2019 14:26:58

Право и долг в самосознании русского народа

Статья в формате PDF 113 KB...

29 07 2019 0:59:36

ФУНКЦИЯ СОСТОЯНИЯ В КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ И ТЕОРИИ ПОЛЯ

В работе показано, что фундаментальные принципы классической механики и теории поля - принцип наименьшего действия и калибровочная инвариантность полей  и  электромагнитного поля - есть прямое следствие существования уже в рамках классической физики функции состояния. ...

28 07 2019 3:34:47

Методы лазеротерапии при астматическом бронхите

Статья в формате PDF 110 KB...

23 07 2019 6:17:32

УНИВЕРСИТЕТСКИЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 104 KB...

22 07 2019 8:48:47

ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Рассмотрены некоторые проблемы идентификации моделей распределения данных, при использовании современного математического аппарата для решения этой задачи. Показано, что использование методов нелинейной оптимизации для идентификации моделей приводит к улучшению результатов идентификации, но одновременно, изменяет формальную постановку задачи. Выделено три группы проблем, связанных с выбором критериев согласия, их критических значений и проверкой адекватности получаемых моделей. Проанализированы возможные подходы к решению этих проблем. ...

16 07 2019 17:42:42

СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия. ...

07 07 2019 0:38:37

КЛЕТКИ СТЕКЛОВИДНОГО ТЕЛА ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 140 KB...

05 07 2019 17:48:48

СИСТЕМНОЕ ДЕЙСТВИЕ И ЭФФЕКТ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (ЭМП) НА ГИДРАТАЦИЮ, МЕТАБОЛИЗМ ТКАНЕЙ, СОСТОЯНИЕ СТРЕССА ЗДОРОВОГО И БОЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКА

С помощью комплекса ядерно-физических методов, Я М Р-спектроскопии, выявлена неоднозначная степень насыщения связанной фазы воды молекулами воды и ряда химических элементов, где основу их специфической связи представляет многослойная поляризованная структура сыворотки крови и лимфы здоровых людей, пациентов с актуальными заболеваниями. Разработана иерархическая двухуровневая модель, согласно собственной концепции сопряженного действия и эффекта энергии, системного Э М П, энергии биохимических цикловых процессов, объединенных потоком протонов, регулируемых буферной системой и гормонами стресса. ...

03 07 2019 4:24:42

ФОРМИРОВАНИЕ МОТИВАЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ К ЗДОРОВОМУ ОБРАЗУ ЖИЗНИ

В работе сформулированы принципы валеологического мировоззрения как образца устремлений, выполняющих ориентационную, нормирующую, прогностическую функции в отношении здоровья и здорового образа жизни. ...

22 06 2019 2:43:32

К ВОПРОСУ О ДОСТУПНОСТИ ЖИЛЬЯ В ГОРОДЕ ВЛАДИВОСТОКЕ

Статья в формате PDF 100 KB...

20 06 2019 18:16:57

РАЗВИТИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО РУСЛА ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА С 5 ПО 10 НЕДЕЛИ ВНУТРИУТРОБНОГО РАЗВИТИЯ

В статье на основании анализа серий срезов зародышей человека изучены особенности формирования артериального русла отделов головного мозга, определены возрастные критерии появления закладок как отделов головного мозга, так и основных сосудов и их ветвей в плане обоснования возможных вариантов строения артериальной сети головного мозга в онтогенезе. ...

11 06 2019 3:10:42

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ГЕЛЕНДЖИКСКОЙ БУХТЫ

Статья в формате PDF 103 KB...

07 06 2019 19:26:22

ОЦЕНКА СИНТЕЗИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ

Статья в формате PDF 208 KB...

30 05 2019 17:58:21

ВИНДЖАММЕРЫ – «ВЫЖИМАТЕЛИ ВЕТРА»

Статья в формате PDF 412 KB...

26 05 2019 22:14:56

СОЦИАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТОРАЛЬНОЙ ГЕОГРАФИИ

Территориальные различия электоральных предпочтений отличаются высокой устойчивостью в современной России. Этот феномен подтверждается методом корреляционного анализа. Выделяются шесть основных социальных факторов, влияющих на различия в электоральной географии: 1) доля городского населения; 2) приближенность к центру; 3) этнический фактор; 4) доля молодежи в составе населения; 5) преобладающие виды деятельности населения; 6) структура социальных связей. Электоральное поведение в России менее индивидуально, чем в западных странах, большее значение имеют объективные социальные факторы. ...

24 05 2019 23:50:39

ИНТЕГРАЦИЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИЗОНИАЗИДА В ХИМИОТЕРАПИИ ТУБЕРКУЛЕЗА ЛЕГКИХ

Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения. Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%. ...

18 05 2019 16:52:51

ЛИЧНОСТНЫЕ АКЦЕНТУАЦИИ У ЗАКЛЮЧЕННЫХ

Статья в формате PDF 118 KB...

11 05 2019 3:45:44

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЛИЧНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ УЧАЩИХСЯ НА ГИПЕРГРАФАХ

В настоящей статье представлена многокритериальная математическая модель организации личностно-ориентированного обучения учащихся. Построена экстремальная модель на языке теории гиперграфов. ...

05 05 2019 7:38:31

ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Статья в формате PDF 115 KB...

02 05 2019 12:50:35

ПОЛИТРАВМА В ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЯХ

Статья в формате PDF 244 KB...

27 04 2019 15:50:23

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!