автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Физическое моделирование информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов

На правах рукописи

ПУШКИН Андрей Валерьевич

ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ЦЕЛЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОДВИЖНЫХ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

Специальность 05 11 16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2008

003171323

003171323

Работа выполнена на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» Тульского государственного университета

Научный руководитель. доктор технических наук, профессор

ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

ИВАНОВ Юрий Владимирович

кандидат технических наук, доцент ПРИВАЛОВ Александр Николаевич

Ведущее предприятие Открытое акционерное общество «Центральное

конструкторское бюро аппаратостроения», г Тула

Защита состоится 06 2008 года часов на заседании диссертационного совета Д 212 271.07 при Тульском государственном университете (300600, Тула, проспект им Ленина, 92) в аудитории 1-117

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета (300600, Тула, проспект им Ленина, 92)

Автореферат разослан мая 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук --Данилкин Ф А

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современные подвижные наземные объекты (ПНО) характеризуются постоянным усложнением процедуры управления ими Большое количество сложных приборов и систем, одной из которых является информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования, приводит к ужесточению требований, предъявляемых к операторам, принимающим непосредственное участие в решении целевых задач Ошибки, приводящие к невыполнению целевых задач и возникающие по причине неадекватной реакции операторов на быструю смену обстановки, составляют до 80 %, от общего количества аварийных ситуаций.

Сложность управления современными системами целевого оборудования ПНО определяет необходимость повышения степени динамического, статического и информационного подобия составных частей тренажера модулям информационно-измерительных систем реальных объектов Эффективность любого тренажера зависит от качества навыков, получаемых оператором в процессе обучения, что в свою очередь определяет необходимость более точной имитации условий, в которых находится оператор, управляя целевым оборудованием ПНО Тренажер ПНО, как физическая модель, представляет собой сложную информационно-измерительную систему, сенсорная подсистема которой, наряду с системами управления и исполнительными устройствами, входит в интерфейс человек/объект. Свойства именно этой подсистемы определяют качество тренажера, как физической модели, подобной реальному объекту. Методы проектирования тренажеров как физических моделей, реализующих принцип подобия реальным информационно-измерительным системам ПНО, проработаны слабо, что объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Таким образом, объектом исследования диссертационной работы является информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов

Предметом исследования диссертационной работы являются методы физического моделирования целевого оборудования подвижных наземных объектов в тренажерах, обеспечивающие статическое, динамическое и информационное подобие системе стабилизации целевого оборудования реальных подвижных наземных объектов.

Общими вопросами теории подобия занимались П М Алабужев, В Б Геронимус, В А Веников, Г. В Веников, М В Кирпичев, М А Мамонтов, Л М Минкевич, Б М Шелоховцев и др Вопросы обеспечения подобия в тренажерных комплексах за счет информационно-измерительных систем разрабатывали А С Бабенко, В А. Боднер, Р А. Закиров, В С. Шукшунов, и др Психологическими аспектами подобия занимались В. Ф Венда, В С Зайцев и др Исследования и моделирование спецоборудования ПНО проводили А Н Маса-нов, Е В Ершов, И Е Кущев и др

В существующих трудах по предмету исследования определено, что при разработке тренажеров одним из важнейших этапов является этап создания аналитических моделей процессов, происходящих при управлении целевым обо-

рудованием реальных объектов Полученные модели реализуются в виде аппаратных и программных средств, реализующих динамическое и информационное подобие Из всех существующих подходов к разработке тренажеров наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования процессов в воспроизводимых объектах, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой физической модели Для этого в диссертации использованы теория управления, теоретическая механика, теория подобия, теория случайных процессов.

Цепь диссертационной работы состоит в разработке методов физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов в тренажерах

Задачи исследований

1 Формирование математических моделей движения ПНО в трехмерном пространстве, необходимых для создания динамического и информационного подобия управления движением ПНО

2 Исследование возмущающих воздействий на ПНО и оператора, возникающих при использовании целевого оборудования ПНО и при движении ПНО по пересеченной местности.

3 Разработка математического аппарата, имитирующего стабилизацию целевого оборудования ПНО в физической модели.

4 Получение зависимостей, позволяющих имитировать в физической модели управление основными узлами и системами целевого оборудования ПНО

5 Экспериментальная оценка адекватности полученных моделей реальному целевому оборудованию ПНО

6. Упрощение полученных в диссертации математических моделей для использования их в тренажерах подвижных наземных объектов.

Научная новизна диссертации заключается в следующем

1. Сформулирована задача физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере с обеспечением необходимого уровня динамического и информационного подобия и предложен подход к ее решению.

2. Разработана математическая модель процессов функционирования целевого оборудования и управления им, ориентированная на создание эффекта подобия при обработке сигналов с датчиков имитаторов органов управления физической модели

3 Разработана обобщенная математическая модель воздействий на объект с имитацией использования целевого оборудования и движения по пересеченной местности, воспроизведенная в физической модели

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы создания физических моделей ориентированы на решение практических инженерных задач, возникающих при имитации целевого оборудования в тренажерах подвижных наземных объектов

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами апробаций методов, полученных в диссертации при решении

практических задач разработки управляющих систем ряда тренажеров подвижных наземных объектов

Положения, выносимые на защиту

1 Подход к решению задачи физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере и обеспечение необходимого уровня динамического и информационного подобия

2 Упрощенная математическая модель процессов функционирования целевого оборудования, ориентированная на имитацию информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в физической модели

3 Упрощенная математическая модель воздействий на объект, используемая для имитации применения целевого оборудования и движения объекта по пересеченной местности в физической модели

Реализация и внедрение результатов Предложенные в диссертации методы и методики реализованы автором в процессе выполнения научно-исследовательских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппарато-строения» «Разработка изделий 9Ф867,9Ф868, БО 184»

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем»

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах

1 Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов 4 научно-техническая конференция Тула, ТулГУ, 2004

2 Научно-техническая конференция НТК-14 Тула, ТАИИ, 2005

3 Проблемы управления электротехническими объектами Тула, ТулГУ,

2005

4 Проблемы специального машиностроения Тула, ТулГУ, 2005

5 XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2006

6 XXV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2007

7 Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005,2006 и 2007 гг

По теме диссертации опубликовано 19 работ, включенных в список литературы, в том числе 5 тезисов докладов на конференциях, 14 статей, включая материалы конференции, 6 статей опубликованы в сборнике, рекомендованном ВАК РФ

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, изложенных на 152 страницах машинописного текста, включающих 60 рисунков, списка использованной литературы из 100 наименований и приложения, содержащего акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и промышленность

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении дана постановка задачи создания физической модели, обеспечивающей имитацию информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов

В первом разделе показано, что современной тенденцией развития ПНО является усложнение информационно-измерительных систем стабилизации целевого оборудования, что делает необходимым моделирование модулей целевого оборудования в тренажерах ПНО для достижения высоких показателей динамического и информационного подобия

Отмечается, что имитация нестабилизированного поля зрения прицела имела место уже в первых тренажерах спецкомплексов Необходимость ее продиктована особенностями использования спецкомплексов и последующего сопровождения объекта управления

Показано, что в существующих типах тренажеров ПНО (статические, ходовые, динамические кинотренажеры, динамические телевизионные тренажеры) имитация информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования не проводилась

Технические средства тренажеров по обучению операторов ПНО имеют

Показано, что сенсорная система тренажера включает в себя аналоговые и цифровые датчики (ДА и ДЦ), соединенные с имитаторами органов управления системы стабилизации целевого оборудования и датчики, обеспечивающие обратную связь по механическим воздействиям, что позволяет получить информацию о состоянии средств физического воздействия на оператора. На основании этой информации управляющая ЭВМ формирует показания на имитаторах приборов рабочего места оператора и визуальную информацию, отображаемую в средствах наблюдения.

Отмечается, что при проектировании новых тренажерных систем ПНО и модернизации уже существующих актуальной является задача моделирования информационно-измерительной системы стабилизатора целевого оборудования ПНО, функционирование которого существенно влияет на возможность решения оператором поставленной задачи. Функциональная схема стабилизатора целевого оборудования представлена на рис. 2.

привод КЧ

Рис. 2. Функциональная схема стабилизатора целевого оборудования ПНО На рис. 2 обозначено: ДМГНс, ДМВНс - датчики моментов стабилизации горизонтального и вертикального наведения; ДМГНп, ДМВНп - датчики моментов прецессии горизонтального и вертикального наведения; ДУГН, ДУВН -датчики углов горизонтального и вертикального наведения; ДУПрГН, ДУПрВН - датчики углов прецессии горизонтального и вертикального наведения; КЧ -качающаяся часть; ВЧ - вращающаяся часть; ЭМУ - электромашинный усилитель; апгн,атн - поправочные коэффициенты по горизонтали и вертикали. Для предотвращения преждевременного использования целевого оборудования в стабилизатор введена схема сравнения положения линии визирования и линии канала ствола. При достижении минимального рассогласования схема

сравнения формирует сигнал готовности, разрешающий оператору произвести пуск

В работе показано, что в существующих тренажерных системах применяется математическая модель стабилизатора целевого оборудования, не воспроизводящая возмущающих воздействий использования целевого оборудования и микропрофиля дороги на ПНО и оператора при движении ПНО по пересеченной местности, что является существенным фактором при решении оператором целевых задач

Отмечается, что одной из важнейших частей информационно-измерительной системы подвижного наземного объекта является оптический прибор. Аппаратная имитация стабилизатора линии визирования в тренажере ПНО возможна лишь в том случае, если имитатор стабилизатора линии визирования является точной копией стабилизатора линии визирования реального ПНО, что приводит к увеличению количества аппаратных средств тренажера, сложности обслуживания, снижению надежности системы в целом

Показано, что управление целевым оборудованием реального ПНО может происходить как при остановке ПНО, так и при его движении Таким образом, одной из важных задач при создании динамического тренажера ПНО является моделирование возмущающих воздействий на оператора со стороны ПНО при использовании спецоборудования (сила отката) и воздействий на ПНО и оператора со стороны местности (микропрофиль дороги) Имитация в тренажерах влияния силы отката на ПНО необходима в случае наличия в выполняемой учебно-тренировочной задаче множества целей, которые требуется поразить одну за другой В этом случае колебания корпуса ПНО затрудняют корректное наведение оператором на цель и усложняют управление целевым оборудованием Стабилизация линии визирования необходима доя облегчения наведения и удержания прицельной марки на объекте при использовании целевого оборудования При движении ПНО по пересеченной местности и применении целевого оборудования, влияние силы отката также существенно В этом случае необходимо рассматривать еще и воздействие на ПНО микропрофиля местности, по которой происходит движение

Показана необходимость имитации в тренажерах воздействия микропрофиля дороги на ПНО Имитация возможна при представлении воздействия как функции времени Случайное воздействие на кабину тренажера в этом случае осуществляется с помощью привода через определенные промежутки времени со случайной амплитудой

Во втором разделе получены математические модели движения ПНО, и возмущающих воздействий, действующих на ПНО при использовании целевого оборудования Одной из причин, вызывающих неуправляемые движения транспортной машины, является движение ПНО при использовании целевого оборудования Подрессоренная кабина ПНО, представляет собой сложную динамическую систему, способную совершать колебательные движения линейные (вертикальные), продольно-угловые, поперечно-угловые и др Если бы на кабину объекта, находящуюся в пространстве, не накладывались связи, то она имела бы шесть степеней свободы В этом случае ее перемещения определялись

бы тремя линейными и тремя угловыми обобщенными координатами В действительности на подрессоренную кабину движущегося ПНО наложен ряд связей, и, следовательно, число степеней свободы кузова относительно движителя значительно уменьшено Кинематическая схема ПНО приведена на рис 3

Рис 3 Движение кабины с рабочим местом оператора по дороге На рис 3 изображены платформа, угол тангажа у, угол крена и, оси земной системы координат xOyz, оси системы координат X/OyiZj, связанные с кабиной, правая Нг и левая Я/ колеи дороги, правые и левые передние Лг, А/ и задние Вг, Bi подвески, правые и левые передние h 'аг, h 'ai и задние А V, А 'т подвески точки опоры катков движителя, правые и левые передние hAr, hAi и задние hBn hu подвески точки опоры осей катков движителя, пружины П'Аг, H'ai П'Вг, Пв'/, имитирующие упругость катков, пружины ПАг, I7Ai Пвп Пвы имитирующие упругость рессор

Разработана математическая модель движения несимметричного ПНО при использовании целевого оборудования Платформа представляет собой подрессоренную массу с шестью степенями свободы относительно движителей

г*'

X

A/z = -zX (т]/Мс + T]ARk +Т1Ш+1]Ш)-2Ъ (с AU + CARk+CBLk + cBRk )+ A=1 М

+VлУЪ&ли-Ьл^+ЛвГШви-ЬвюсЬслГШли ~ LARk) +

ALk + "ARk )+cAY.(hALk-¥hM)+

3 k=1

-yi

k=\

3

■Zi

*=!

JxV-~Vi.(lJ ALk^ALkx + ЛАКк^АКкх + ^виЛвШ + ^BRk^BRb)" к=1

са1л LAU.у i^ALkv ~ Lаш )+ СШ ^ARty ARky ~ LARhc )+ + СШ.к Lgihy {j^BLky ~ LBLkx )+ CBRk^BRky BRky ~ LBRkx ) у

+ПвЪ{кви ~КвкУсл i(hAU -hARk)+cB^{hHu ~hm)+FmK cos0Osinyf<)d, jt=l *=1

J VY= -7l{r}A!JtLAUy +т}шЬАщ, + LBLkT]BLky + LBRiT}BRkv)~ ы 1

CM^^Alk}{^ALky+^AOx)+CARk^AI{ky{^ARiy+^Arkc)+ + + cBLk LBlky ^BLky + ^BLkx )+ CBRk LBRky i^BRky + ^BRkx ) ^

+ Z±{tlM +T]ARk +TJBtk +riBRk)+zi(cM +cARk +CBLk +CBRk)+ M k=1

+ Va HhALk +hARk)+VB HhBU +hBRk)+CA l(hALk + *=1 k=\ k=1

+ cB i(hBLt +hBRk)+[Fm+Fc0 -F sign(vx)}j + FomK cosö0cosy/ad, i

где г\ф, t], - соответствующие коэффициенты сопротивления амортизаторов типа вязкое трение, с„к, с, - суммарная жесткость всех рессор, у/0 - угол курса, 00 -угол места, L„k - расстояние от точки ук до центра масс ПНО, 1„ь, - расстояние от точки ук до оси Oy, L„b - расстояние от точки у к до оси Ох, h„k - координата, отсчитываемая от положения статического равновесия неподрессоренной массы в точке у к, I - индекс, определяющий край ПНО (А - передний, В - задний), у - индекс, определяющий борт ПНО (L - левый, R - правый), к - порядковый номер опоры, JxnJy- соответственно моменты инерции кабины при вращении ее относительно осей х ну, b - плечо действия сил тяги, сопротивления откату и трения; d - плечо действия силы отката

Уравнение для определения силы отката, включенной в модель движения ПНО, может быть записано в виде

FomAMp+rrifi^ = spm-F!H,

где VomK - скорость ПНО при применении целевого оборудования, s - площадь поперечного сечения канала ствола, р,„ - давление на дно канала ствола, Fm -сила сопротивления граней нарезов поступательному движению снаряда, t -время

mm /. \

2т...

1-

SP«

где рс„ - давление пороховых газов на дно снаряда, т„, - масса топливного элемента, тСИ - масса снаряда, i - коэффициент влияния отката, определяемый как

——, где Va - абсолютная скорость снаряда V. М„+т

V

j — отк

В результате решения системы дифференциальных уравнений, описывающих движение снаряда в канале ствола, получен график изменения силы отката, представляющий собой быстрый скачок до максимального значения силы и последующее снижение до нуля, который было решено аппроксимировать импульсом прямоугольной формы, выбираемым таким образом, чтобы площадь под кривой реального изменения силы отката равнялась площади прямоугольного импульса. Аппроксимирующее воздействие реализуется в программной части физической модели

Показано, что для генерации микропрофилей сильнопересеченной и среднепересеченной местностей могут быть использованы методики генерации воздействия со случайной фазой и со случайным приращением фазы

В третьем разделе исследуется информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования ПНО

Разработана структурная схема двухканальной системы наведения и стабилизации целевого оборудования ПНО (рис 4)

Рис 4 Структурная схема двухканальной системы наведения и стабилизации целевого оборудования ПНО На рис 4 обозначено иг и С'о - сигналы, вырабатываемые пультом управления наводчика по углам, отложенным в направлениях угла курса и угла места, !//„, в„ — сигналы, соответствующие углам рассогласования по углам кур-

са и места, у о, во — сигналы, соответствующие углам курса и места; af, а0 - сигналы с выходов датчиков углов рассогласования ц/„ и 0„, aef, avo - сигналы, отражающие наличие перекрестных связей между углами рассогласования ц/„ и 0„, M,v, М,о — возмущающие воздействия по углам, отложенным в направлениях углов курса и места, bv, Ъд — ошибки системы в слежении за сигналами управления Uv и Uо, cv, сд — сигналы с выходов датчиков углов, отложенных в направлениях угла курса у/0 и угла места 00; dv, dg - ошибки системы в слежении за сигналами у/„ и в„.

На основании полученной схемы стабилизации показано, что структура целевого оборудования ПНО может быть представлена в виде двухконтурной системы, каждый контур которой является системой управления с отрицательной обратной связью Наличие перекрестных связей обусловлено погрешностями настройки физических элементов системы управления.

Отмечается, что стабилизация линии визирования оптического прибора осуществляется за счет двухосного гиростабилизатора с осями кинетических моментов, параллельных линии визирования и направленных в противоположные стороны

Составлена математическая модель движения двухосного силового гиростабилизатора, необходимая для имитации в тренажерах стабилизатора линии визирования оптического прибора ПНО (рис 2)

pli + JA Ж

+ k6Py+{jpix + Jxi ~JlX)osmpv ~{jx2 + JpU +Л1К +Hlr=Mev„ {jplx + Jyl % + bjv - Hxvsmp¥ - [(V +JyX\) + + (У

+ Jp2x + Лз + Л + Jemî)«2 + Ьхз"г + H2VSm<X2 + [Я2 ~{jp2x + +

KPe + (Лз - Jplx - Лз VSinp0 - {jx4 + Jp2x +jxî)y+ H2y/0 = Mae, {jplx + Jy-i )pe + Кг$в + H2vsmfie + [{jp2x +Jyi)u-Н2\хг + + (JP2x + Jy3 V sm a2 + {jp2x +Jy])//0 + H2y=M^2; где a, - угол поворота наружной рамки стабилизатора относительно корпуса ПНО, а 2 — угол поворота внутренней стабилизатора рамки относительно наружной, [¡у, - угол поворота внутренней рамки гироузла канала ГН относительно наружной рамки стабилизатора, у5й - угол поворота внутренней рамки гироузла канала В H относительно внутренней рамки стабилизатора (углы прецессии), Ни Нг— кинетические моменты гироузлов канала ГН и ВН соответственно, система Oxyz связана с корпусом ПНО, система OxtyiZi связана с внутренней рамкой гироузла канала ГН; система Охтугг2 связана с наружной рамкой стабилизатора, система Ох$>£.$ связана с внутренней рамкой гироузла канала ВН, система Ox4y4z4 связана с внутренней рамкой стабилизатора, Jx2, Jxi -моменты инерции наружной и внутренней рамок стабилизатора относительно

осей Ох2 и Ох4 соответственно, 3А, Jy^, Зл - моменты инерции внутренней рамки гироузла канала ГН относительно осей Ох1г Оу1, Ог1у Jx■i, Jxв, - моменты инерции внутренней рамки гироузла канала ВН относительно осей Ох}, Оуз, Ог3, Jp^x, 3р2х — моменты инерции роторов гироузлов относительно осей

0x1 и Ох3 соответственно, ЬхХ, Ъх2 - коэффициенты демпфирования относительно осей наружной и внутренней рамок стабилизатора, Ьу1, Ьу2 - коэффициенты демпфирования относительно осей внутренних рамок гироузлов, к6, к„ -коэффициенты передачи соответствующих цепей стабилизации от датчика угла прецессии к стабилизирующему двигателю, Мвцг, Мев - моменты возмущающих сил относительно соответствующих осей стабилизации, Муе1, Мув2 —

суммарные моменты помех и управления относительно соответствующих осей прецессии

Отмечается, что полученная модель является сложной для применения в тренажерах ПНО, поэтому было принято решение о ее упрощении

Проверка адекватности математической модели была произведена методом сравнения характеристик модели и паспортных характеристик реальной информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования (статическая ошибка системы, погрешность выработки углов прицеливания, углы и скорости наведения стабилизированной линии визирования, ошибка рассогласования)

Показано, что динамику гиросп абилизатора можно аппроксимировать звеньями второго порядка и интеграторами, включенными последовательно, т е получить передаточные функции каналов стабилизации ВН 1Ус„(р) и ГН \¥Сб(р), что необходимо для упрощения модели движения двухосного силового гиро-стабилизатора и использования ее в физической модели

IV (Р) _К,_

IV <п)= а- К*

Сб{Р) Мв¥{р)~{т1р>+2$бт6р + \у

где Кв, Кр - коэффициенты усиления каналов стабилизации ГН и ВН,

Ьу2 Ь !

Кв =-, АГ =—-—; Т„, Т6 - периоды свободных колебаний (при отсутст-

к„Н2 г кбН{

вии затухания) в каналах стабилизации ВН и ГН,

т - м-7'* +^р2х + л + р2х +лз)

Та ^ +Ч 4, 6 - коэффициенты затуха-

V >кн1

ния каналов стабилизации ВН и ГН, лежащие в пределах 0<£„<1 и 0<&<1,

к _ ЬхФу2+Н2

2 х + Лз + Л + Лм26,3(//>2х + С _ М^ + Я?

Разработана математическая модель гидропривода вертикального наведения целевого оборудования ПНО, которая может быть представлена в виде схемы (рис 5), где и„ - сигнал, пропорциональный угловому рассогласованию между направлением на целевой объект и осью канала целевого оборудования при вертикальном наведении, кув„ - коэффициент усилителя вертикального наведения, 7>. - постоянная времени обмотки управления, кК - коэффициент сопротивлений обмотки управления и источника питания; а — угол поворота якоря магнита, ка=да^д1уп - коэффициент пропорциональности, — ток управления; Тз - электромеханическая постоянная времени, & - коэффициент относительного демпфирования, кю - коэффициент противо-э д е., 11пг - сигнал, пропорциональный угловому рассогласованию при вертикальном наведении в„; Тгу - постоянная времени гидроусилителя, кщ - коэффициент передачи гидроусилителя, Рг — текущее давление в гидроусилителе, х3 - текущее значение перемещения золотника, 0, - расход золотникового распределителя при отсутствии нагрузки, к3 - коэффициент усиления золотникового усилителя, (}3 - располагаемый расход золотникового распределителя; Ор - уменьшение расхода

ао,

золотникового распределителя при нагрузке,

теристики, Р — текущее значение давления в гидроцилиндре, у — перемещение поршня гидроцилиндра, кц - коэффициент усиления гидроцилиндра, т„р -

приведенная масса, ./„ - момент инерции качающейся части относительной оси цапф, в0 - угол места, Мсв - активный стабилизирующий момент привода ВН, Мет - внешний момент, 1„ - расстояние от точки приложения подвижного элемента гидроцилиндра к качающейся части до ее оси вращения, Аг = тпркч,

Р ^^

А1=/к„, А = к,. 'тр. . ;/- коэффициент вязкого трения, Ргт„ - сухое трение УЧ>)

Показано, что данная схема сложна для реализации в тренажерах ПНО, вследствие чего она была аппроксимирована колебательным звеном второго порядка

и/ <~\- __ву™I_

где в0 - угол места, вуст - конечное значение переходной характеристики привода ВН, Тв — период свободных колебаний (при отсутствии затухания) в при-

- крутизна расходной харак-

воде ВН, & - коэффициент затухания системы привода ВН, лежащий в пределах 0<&<1

ил Р)

Рис 5 Структурная схема модели гидропривода вертикального наведения Разработана модель привода горизонтального наведения целевого оборудования Схема модели представлена на рис 6

Рис 6 Структурная схема электропривода горизонтального наведения На рис 6 обозначено- иб - напряжение, пропорциональное угловому рассогласованию между направлением на целевой объект и осью канала целевого оборудования при горизонтальном наведении у/„, ивг - напряжение, пропорциональное угловому рассогласованию при горизонтальном наведении 1//„, ку.ги — коэффициент усилителя горизонтального наведения, со0 — угловая скорость идеального холостого хода исполнительного двигателя, В - модуль жесткости линейной механической характеристики, Т, — электромагнитная постоянная времени, к,му - коэффициент усиления ЭМУ, су/ - угловая скорость на валу двигателя, Мсу - активный стабилизирующии момент, создаваемый приводом ГН, J„p - приведенный момент инерции, креь - передаточное число понижающего редуктора, Ме„б~ внешний момент.

Отмечается, что модель привода горизонтального наведения целевого оборудования может быть также представлена в виде звена второго порядка

\_Уо(Р)= Чу™

иб(р) Т}рг + 2£гТгр +1'

где Ц!уСт - конечное значение переходной характеристики привода ВН, Т, - период свободных колебаний (при отсутствии затухания) в приводе ВН, & - коэффициент затухания системы привода ВН, лежащий в пределах 0<&<1

Подбор параметров упрощенных моделей был произведен с минимизацией критерия подобия для единичных ступенчатых воздействий-1~ 2

£ = ->0, где /5(0- выходной сигнал обобщенной математиче-

I о

ской модели, /5'(0 - выходной сигнал упрощенной математической модели

Четвертый раздел содержит описание ре.1лизации информационно-измерительной системы тренажера оператора целевого оборудования ПНО

Показано, что при имитации информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере физическая модель разделена на аппаратную и программную части Аппаратная часть реализует статическое подобие модулей тренажера реальной системе стабилизации за счет соответствующего макетирования интерьера рабочего места На макете рабочего места имитаторы органов управления (кнопки, рычаги, рукоятки, педали) по форме, размерам, развиваемым тактильным ощущениям оператора в точности соответствуют органам управления моделируемого объекта Некоторые части объекта, как например пульт управления линией визирования, применяются без внесения в них конструктивных изменений, те полностью соответствуют оборудованию имитируемого объекта Оптический прибор имитируется в виде макета, представляющего собой точную копию оптического прибора объекта, но не воспроизводящего свойства реального прибора, такие как подогрев окуляра, изменение увеличения, что предполагает воспроизведение релевантных свойств (например, изменения увеличения) в программной части тренажера Динамические воздействия на оператора формируются с помощью платформы, на которой расположена кабина с обучаемым, оснащенной гидроэлектроприводом и отрабатывающей воздействия, формируемые программным способом Программная часть реализует сигналы возмущающих воздействий на динамическую платформу, стабилизацию виртуальной линии визирования и виртуальных вращающейся и качающейся частей объекта в соответствии с сигналами, поступающими от датчиков динамической платформы и управляющих воздействий, формируемых оператором В видеосистеме формируется соответствующее отображение внешней обстановки Программная имитация стабилизатора линии визирования в тренажере необходима, тк. аппаратная имитация стабилизатора возможна лишь при использовании в тренажере реального стабилизатора линии визирования, что приводит к чрезмерному усложнению аппаратной части тренажера, снижает его надежность и увеличивает стоимость оборудования Вид поля зрения оптического прибора оператора при управлении целевым оборудованием представлен на рис. 7

Показано, что программная часть позволяет осуществлять управление отклонением стрелок имитаторов стрелочных приборов, формировать данные на дисплеях имитаторов цифровых приборов

Отмечается, что при обнаружении цели оператор осуществляет наведение, управляя целевым оборудованием (рис. 7 а, б). В реальных условиях необходима быстрая реакция оператора на изменение целевой обстановки, что может привести к перерегулированию при управлении целевым оборудованием (рис. 7 в, г). Программно реализована задержка применения целевого оборудования на время, за которое устанавливается переходный процесс в системе стабилизации целевого оборудования.

Получены реализации реакций приводов спецоборудования и подвески ПНО на возмущающие воздействия применения целевого оборудования и микропрофиля дороги, необходимые дня оценки теоретических исследований

г

оптического прибора оператора

в

Рис. 7. Вид поля зрения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В диссертации решена научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение, и заключающаяся в создании методов физиче-

ского моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажерах подвижных наземных объектов

В целом по работе можно сделать следующие выводы

1. Разработаны требования к физической модели, в состав которой входит программная имитация стабилизатора целевого оборудования, определена необходимость моделирования возмущающего воздействия силы отката на ПНО и оператора при использовании целевого оборудования

2 Разработаны математические модели движения ПНО в трехмерном пространстве, необходимые при расчете воздействий использования целевого оборудования и дороги через подрессоренную массу на целевое оборудование

3. Проведено исследование и разработаны математические модели возмущающих воздействий на ПНО и оператора, возникающих при использовании целевого оборудования ПНО и при движении ПНО по пересеченной местности

4 Показано, что структура целевого оборудования ПНО может быть представлена в виде двухконтурной системы, каждый контур которой является системой управления с отрицательной обратной связью Наличие перекрестных связей обусловлено погрешностями настройки физических элементов системы управления

5 Разработан математический аппарат, позволяющий имитировать стабилизацию и управление основными узлами целевого оборудования ПНО в физической модели.

6. Проведены упрощение и проверка адекватности полученных в диссертации математических моделей для использования их в тренажерах подвижных наземных объектов

7 Разработаны структурные схемы информационных потоков в физической модели, поясняющие логику взаимодействия ее подсистем, приведены аппаратные и программные решения обработки данных датчиков сенсорной системы физической модели

8. Определены реакции приводов целевого оборудования ПНО на возмущающее воздействие явления применения целевого оборудования

9 Практические результаты диссертационной работы внедрены в промышленность и в учебный процесс, что подтверждается соответствующими актами.

Публикации по теме диссертации

1. Курочкин С.А., Пушкин А.В. Математическое описание модуля наведения тренажера // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 4. Том 3: Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2003. С.: 89 - 91.

2. Курочкин С.А., Пушкин А. В. Создание моделей объектов при проектировании тренажеров // Известия ТулГУ. Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. - С. 188 -190.

3 Пушкин А В Моделирование стабилизации поля зрения прицела при создании тренажера подвижного наземного объекта // Приборы и управление Сборник статей молодых ученых ТулГУ.-Тула. ТулГУ, 2004 С 85-91

4 Пушкин А В Моделирование воздействия микропрофиля дороги на подвижный наземный объект // Приборы и управление Сборник статей молодых ученых Ту лГУ -Тула ТулГУ, 2004 С 81-85

5. Ларкин Е.В., Пушкин A.B. Моделирование измерительно-ннформациониой системы, имитирующем управление движением наземного объекта // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 3. Т. 1. Вычислительная техника. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 117 -123.

6. Ларкин Е.В., Пушкин A.B. Имитатор стабилизатора линии визирования в тренажерах подвижных наземных объектов // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 1. Т. 1. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 93 - 97.

7 Ларкин Е В, Пушкин А В Имитация управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Проблемы управления электротехническими объектами Вып 3 -Тула ТулГУ, 2005 - С. 182-183

8 Пушкин AB Кинематическая модель движения вращающейся и качающейся частей подвижных наземных объектов // Приборы и управление Вып 3 - Тула ТулГУ, 2005 - С 104 - 109

9 Пушкин А В, Ткач В П. Обучение операторов работе на подвижном наземном объекте с помощью тренажера // Приборы и управление Вып 3 -Тула ТулГУ, 2005 - С 109 - 115

10. Курочкии С.А., Пушкин A.B., Ткач В.П. Моделирование в тренажерах движения подвижных наземных объектов в трехмерном пространстве// Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2005.

11. Курочкии С.А., Пушкин A.B. Моделирование стабилизации управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Известия ТулГУ: Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. - Т. 1. - С. 305 - 308.

12 Ларкин Е В, Пушкин А В Математическая модель динамической платформы тренажера ПНО // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио -Тула НТО РЭС им А С Попова, 2006 - С 9-13

13 Пушкин А В. Имитация стабилизатора вооружения в тренажерах подвижных наземных объектов // Приборы и управление Вып 4 - Тула ТулГУ, 2006 - С. 178 - 181

14 Пушкин А В Имитация движения кабины транспортного средства в тренажерах // Приборы и управление Вып 4 - Тула ТулГУ, 2006 - С 178 -181

15 Пушкин А В , Ткач В П Математическая модель привода динамической платформы тренажера ПНО // Известия ТулГУ Сер Вычислительная техника Информационные технологии Системы управления Т 2 Вып 4 Системы управления -Тула ТулГУ, 2006 - С 136-139

16 Лучанский О А, Пушкин А В Собственные движения кабины транспортного средства при боковых воздействиях // Приборы и управление Вып. 5 - Тула Изд-во ТулГУ, 2007, с 68 - 73

17. Пушкин А В , Ларкин Е В. Расчетная модель стабилизатора прицела // Вестник ТулГУ Серия. Вычислительная техника. Выпуск 1 - Тула. Изд-во ТулГУ, 2007 -С 88-93

18 Пушкин А В Математическое описание стабилизатора прицела подвижных наземных объектов // XXV Научная сессия, посвященная Дню радио -Тула НТО РЭС им А С. Попова, 2007 - С 11-14

19 Ларкин Е В, Пушкин А В. Моделирование силы отдачи при выстреле в тренажерах // Вестник ТулГУ Сер «Системы управления», Вып 1. - Тула-Изд-во ТулГУ, 2007

Изд лиц ЛР № 020300 от 12 02 97 Подписано в печать 19 05 2008 г.

Формат бумаги 70 100'/i6 Бумага офсетная Уел печ л 1,2 Уч-изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 040

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп Ленина, 92

Отпечатано в Издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, ул Болдина, 151.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДОБИЯ В ТРЕНАЖЕРАХ ПОДВИЖНЫХ 11 НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Введение

1.2. Тренажер - физическая модель реального объекта

1.2.1. Классификация тренажеров

1.2.2. Виды тренажеров ПНО

1.2.3. Структура тренажера

1.3. Целевое оборудование в подвижном наземном объекте

1.3.1. Стабилизатор целевого оборудования ПНО

1.3.2. Стабилизатор оптического прибора ПНО

1.4. Возмущающие воздействия на ПНО и оператора

1.4.1. Сила отката при использовании целевого оборудования ПНО

1.4.2. Воздействие на ПНО при движении по'пересеченной 43 местности

1.5. Выводы

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ КАБИНЫ ПНО

2.1. Введение

2.2. Движение ПНО в трехмерном пространстве

2.2.1. Простейшая модель движения ПНО

2.2.2. Модель движения ПНО при использовании целевого 51 оборудования

2.2.3. Модель движения ПНО при использовании целевого 53 оборудования в движении

2.2.4. Продольно угловые перемещения 59 '

2.2.5. Поперечно угловые перемещения

2.3. Характеристики возмущающих воздействий

2.3.1. Сила отката при использовании целевого оборудования

2.3.2. Возмущающее воздействие дороги как случайный процесс

2.3.3. Случайное воздействие в поперечной плоскости

2.3.4. Спектральная плотность воздействия

2.4. Имитация воздействия микропрофиля дороги на ПНО

2.5. Выводы

3. УПРАВЛЕНИЕ ЦЕЛЕВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

3.1. Введение

3.2. Стабилизатор целевого оборудования ПНО

3.3. Модель стабилизатора оптического прибора ПНО

3.4. Модели приводов вертикального и горизонтального наведения

3.4.1. Модель привода вертикального наведения

3.4.2. Модель привода горизонтального наведения

3.5. Выводы

4. СОЗДАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ТРЕНАЖЕРА ОПЕРАТОРА ЦЕЛЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПНО

4.1. Введение

4.2. Общая структура тренажера

4.3. Статическое подобие тренажера

4.4. Структура информационных потоков тренажера

4.5. Сенсорная система тренажера

4.6. Создание информационного подобия

4.7. Динамическое подобие в тренажерах

4.7.1. Моделирование микропрофиля дороги

4.7.2. Моделирование подвески и приводов целевого оборудования 134 ПНО

4.8. Программная обработка данных в информационно-измерительной системе тренажера

4.9. Выводы

Актуальность темы. Современные подвижные наземные объекты (ПНО) характеризуются постоянным усложнением процедуры управления ими. Большое количество сложных приборов и систем, одной из которых является информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования, приводит к ужесточению требований, предъявляемых к операторам, принимающим непосредственное участие в решении целевых задач. Ошибки, приводящие к невыполнению целевых задач и возникающие по причине неадекватной реакции операторов на быструю смену обстановки, составляют до 80 %, от общего количества аварийных ситуаций.

Сложность управления современными системами целевого оборудования ПНО определяет необходимость повышения степени динамического, статического и информационного подобия составных частей тренажера модулям информационно-измерительных систем реальных объектов. Эффективность любого тренажера зависит от качества навыков, получаемых оператором в процессе обучения, что в свою очередь определяет необходимость более точной имитации условий, в которых находится оператор, управляя целевым оборудованием ПНО. Тренажер ПНО, как физическая модель, представляет собой сложную информационно-измерительную систему, сенсорная подсистема которой, наряду с системами управления и исполнительными устройствами, входит в интерфейс человек/объект. Свойства именно этой подсистемы определяют качество тренажера, как физической модели, подобной реальному объекту. Методы проектирования тренажеров как физических моделей, реализующих принцип подобия реальным информационно-измерительным системам ПНО, проработаны слабо, что объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Общими вопросами теории подобия занимались П. М. Алабужев, В. Б. Геронимус, В. А.Веников, Г. В. Веников, М. В. Кирпичев, М. А. Мамонтов, JI. М. Минкевич, Б. М. Шелоховцев и др. Вопросы обеспечения подобия в тренажерных комплексах за счет измерительно-информационных систем разрабатывали А. С. Бабенко, В. А. Боднер, Р. А. Закиров, В. С. Шукшунов, и др. Психологическими аспектами подобия занимались В. Ф. Венда, В. С. Зайцев и др. Исследования и моделирование спецоборудования ПНО проводили А. Н. Масанов, Е.В. Ершов, И.Е. Кущев и др.

В существующих трудах по предмету исследования определено, что при разработке тренажеров одним из важнейших этапов является этап создания аналитических моделей процессов, происходящих при управлении спецоборудованием реальных объектов. Полученные модели реализуются в виде аппаратных и программных средств, реализующих динамическое и информационное подобие. Из всех существующих подходов к разработке тренажеров наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования процессов в них, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой динамической системы. Для этого в диссертации использованы: теория подобия, теоретическая механика, теория управления, теория случайных процессов.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов в тренажерах.

Задачи исследований.

1. Формирование математических моделей движения ПНО в трехмерном пространстве, необходимых для создания динамического и информационного подобия управления движением ПНО.

2. Исследование возмущающих воздействий на ПНО и оператора, возникающих при использовании целевого оборудования ПНО и при движении ПНО по пересеченной местности.

3. Разработка математического аппарата, имитирующего стабилизацию целевого оборудования ПНО в физической модели.

4. Получение зависимостей, позволяющих имитировать в физической модели управление основными узлами и системами целевого оборудования ПНО.

5. Экспериментальная оценка адекватности полученных моделей реальному целевому оборудованию ПНО.

6. Упрощение полученных в диссертации математических моделей для использования их в тренажерах подвижных наземных объектов.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Сформулирована задача физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере с обеспечением необходимого уровня динамического и информационного подобия и предложен подход к ее решению.

2. Разработана математическая модель процессов функционирования целевого оборудования и управления им, ориентированная на создание эффекта подобия при обработке сигналов с датчиков имитаторов органов управления физической модели.

3. Разработана обобщенная математическая модель воздействий на объект с имитацией использования целевого оборудования и движения по пересеченной местности, воспроизведенная в физической модели.

Практическая ценность заключается в том, что разработанные в диссертации методы создания физических моделей ориентированы на решение практических инженерных задач, возникающих при имитации целевого оборудования в тренажерах подвижных наземных объектов.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами апробаций методологии при решении практических задач разработки управляющих систем ряда тренажеров подвижных наземных объектов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Подход к решению задачи физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере и обеспечение необходимого уровня динамического и информационного подобия.

2. Упрощенная математическая модель процессов функционирования целевого оборудования, применимая для имитации информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в физической модели.

3. Упрощенная математическая модель воздействий на объект, используемая для имитации применения спецоборудования и движения объекта по пересеченной местности в физической модели.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы и методики реализованы автором в процессе выполнения научно-исследовательских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппара-тостроения»:

Разработка изделий 9Ф867, 9Ф868, БО 184».

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов: 4 научно-техническая конференция. Тула, ТулГУ, 2004.

2. Научно-техническая конференция НТК-14. Тула, ТАИИ, 2005.

3. Проблемы управления электротехническими объектами. Тула, ТулГУ, 2005.'

4. Проблемы специального машиностроения. Тула, ТулГУ, 2005.

5. XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2006.

6. XXV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2007.

7. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005, 2006 и 2007 гг.

По теме диссертации опубликовано 19 работ, включенных в список литературы, в том числе: 5 тезисов докладов на международных и всероссийских конференциях, 14 статей, включая материалы конференции, 6 статей опубликованы в сборнике, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 152 страницах машинописного текста, включающих 60 рисунков, списка использованной литературы из 100 наименований и приложения, содержащего акты внедрения результатов исследований в промышленность и учебный процесс.

4.9. Выводы

1. Разработаны структурные схемы информационных потоков в тренажере, поясняющие логику взаимодействия подсистем тренажера.

2. Приведены аппаратные и программные решения обработки данных датчиков сенсорной системы тренажера.

3. Показано, что разработанные методики генерации микропрофиля дороги могут быть использованы для генерации микропрофилей сильнопересеченной и среднепересеченной местностей.

4. Показано, что подвеска ПНО частично компенсирует влияние микропрофиля дороги на оператора.

5. Определена реакция сымитированных приводов целевого оборудования ПНО на возмущающее воздействие, возникающее при использовании целевого оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В целом по работе можно сделать следующие выводы.

1. Получены требования к физической модели, в состав которой входит программная имитация стабилизатора целевого оборудования, определена необходимость моделирования возмущающего воздействия силы отката на ПНО и оператора при использовании целевого оборудования.

2. Разработаны математические модели движения ПНО в трехмерном пространстве, необходимые при расчете воздействий использования целевого оборудования и дороги через подрессоренную массу на целевое оборудование.

3. Проведено исследование и разработаны математические модели возмущающих воздействий на ПНО и оператора, возникающих при использовании целевого оборудования ПНО и при движении ПНО по пересеченной местности.

4. Показано, что структура целевого оборудования ПНО может быть представлена в виде двухконтурной системы, каждый контур которой является системой управления с отрицательной обратной связью. Наличие перекрестных связей обусловлено погрешностями настройки физических элементов системы управления.

5. Разработан математический аппарат, позволяющий имитировать стабилизацию и управление основными узлами целевого оборудования ПНО в физической модели.

6. Проведены упрощение и проверка адекватности полученных в диссертации математических моделей для использования их в тренажерах подвижных наземных объектов.

7. Приведены аппаратные и программные решения обработки данных датчиков сенсорной системы тренажера и структурные схемы информационных потоков в тренажере, поясняющие логику взаимодействия его подсистем.

8. Определены реакции приводов целевого оборудования ПНО на возмущающее воздействие явления использования целевого оборудования.

9. Практические результаты диссертационной работы внедрены в промышленность и в учебный процесс, что подтверждается соответствующими актами.

1. Автомобильные тренажеры / B.C. Гуслиц и др. М.: Транспорт, 1975. -97 с.

2. Андриянов А.В., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. - 176 с.

3. Артамонов Г.Т., Тюрин В.Д. Топология сетей ЭВМ и многопроцессорных систем. М.: Радио и связь, 1991. - 248 с.

4. Баллистика ствольных систем / РАРАН; В.В. Бурлов и др.; под ред. Л.Н. Лысенко и A.M. Липанова. М.: Машиностроение, 2006. 461 с.

5. Бобрышев Д.Н. Организация управления разработками новой техники. М.: Экономика, 1971. - 167 с.

6. Боднер В.А., Закиров Р.А., Смирнова И.И. Авиационные тренажеры. -М.: Машиностроение, 1978. 192 с.

7. Бурдаков С.Ф., Стельмаков Р.Э., Мирошкин И.В. Системы управления движением колесных роботов. С.-Пб: Наука, 2001. - 227 с.

8. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. - 239 с.

9. Венда В.Ф. Видеотерминалы в информационном взаимодействии: Инженерно-психологические аспекты. М.: Энергия, 1980. - 200 с.

10. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирование. М.: Высшая школа, 1984. - 440 с.

11. Вилкис Э.И., Майминас Е.З. Решения: теория, информация, моделирование. М.: Радио и связь, 1981. - 328 с.

12. Вунш Г. Теория систем. М.: Сов. радио, 1978. - 288 с.

13. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972. -245 с.

14. Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 317 с.

15. Гидравлические и пневматические приводы промышленных роботов иавтоматических манипуляторов / Под ред. Г.В. Крейна. М.: Машиностроение,1993.-300 с.

16. Гидропривод станочного оборудования. Проектирование и расчет: Учеб. пособие./ В.И. Оркин. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1998. 140 с.

17. Гироскопы, гироскопические приборы и системы: Учеб. пособие / В.В. Савельев. Тула: Тул. гос. техн. ун-т, 1994 - 165 с.

18. Гольберг JI.M. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

19. Горохов М.С. Внутренняя баллистика ствольных систем. — М.: ЦНИИ информации, 1985. -160 с.

20. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. JL: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

21. Гусаков В.И. Характеристики электромеханических преобразователей с магнитной пружиной. Труды МАИ. Под ред. С.В. Костина. М.: Оборонгиз, 1961.

22. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973. -206 с.

23. Динамическое моделирование и испытания технических систем // И.Д.Качубиевский и др. М.: Энергия, 1978. - 302 с.

24. Долгоносов Н.С., Ципцюра Р.Д. Участковые тренажеры регулирования технологических параметров энергоблока. Киев: Знание. - 1978. - 40 с.

25. Дорф Р. Современные системы управления/ Р. Дорф, Р. Бишоп. Пер. с англ. Б.И. Копылова. -М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. — 832 с.

26. Зайцев B.C. Системный анализ операторской деятельности. М.: Радио и связь, 1990. - 120 с.

27. Закиров Р.А., Рубин В.М. Какими быть тренажерам? // Авиация и космонавтика. № 10. - 1978. - С. 46 - 47.

28. Иванов Ю.В. Гироскопические системы измерения вертикальной качки / Ю.В. Иванов; Тула: ТулГУ, 2004 - 184 с.

29. Ильинский Н. Ф., Козаченко В. Ф. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 544 с.

30. Кирпичев М.В. Теория подобия. М.: Изд. АН СССР, 1953. - 94 с.

31. Кирпичев М.В., Конаков П.К. Математические основы теории подобия. -М.:ГЭИ, 1949.- 87 с.

32. Кондратенко Г.С. Прикладные модели управления случайными процессами. -М.: Машиностроение, 1993. 224 с.

33. Корнеев В.В., Кузнецов М.И., Кузьмин Л.П. и др. Основы автоматики и танковые автоматические системы. М.: АБТВ, 1976. - 546 с.

34. Краснощеков П.С., Петров А.А. Принципы построения моделей. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 264 с.

35. Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973. - 558 с.

36. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы. М.: Мир, 1975.-312 с.

37. Крылов М.Н., Калугин Г. А., Вязьмин К. С. Моделирование стабилизатора вооружения с обратной связью по углу рассогласования // Научная сессия МИФИ-2004. Том 2.-М.: МИФИ, 2004 с.34 - 35.

38. Курочкин С.А. Моделирование на тренажере управляемого движения // Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-16: XVI Международная научная конференция. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - С. 199 - 201.

39. Курочкин С.А., Пушкин А. В. Создание моделей объектов при проектировании тренажеров // Известия ТулГУ. Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 188 - 190.

40. Курочкин С.А., Пушкин А.В. Математическое описание модуля наведения тренажера // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 4. Том 3: Системы управления. Тула: ТулГУ, 2003. С.: 89 - 91.

41. Курочкин С.А., Пушкин А.В. Моделирование стабилизации управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Известия ТулГУ: Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. Т. 1. - С. 305 - 308.

42. Ларкин Е.В., Пушкин А.В. Имитация управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 3. Тула: ТулГУ, 2005. - С. 182 - 183.

43. Ларкин Е.В., Пушкин А.В. Математическая модель динамической платформы тренажера ПНО // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2006. - С. 9 - 13.

44. Ларкин Е.В., Пушкин А.В. Моделирование силы отдачи при выстреле в тренажерах // Вестник ТулГУ. Сер. «Системы управления», Вып. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007.

45. Ломов Б.Ф. Человек и техника. М.: Советское радио, 1966. - 464 с.

46. Лучанский О.А., Пушкин А.В. Собственные движения кабины транспортного средства при боковых воздействиях // Приборы и управление. Вып. 5. Тула: Изд-во ТулГУ, с. 68 - 73.

47. Мамонтов М.А. Аналогичность. М.: Изд-во МО СССР, 1971. - 60 с.

48. Масанов А.Н., Садыков С.С., Малов В.Е. Танковые тренажеры. Введение компьютерных технологий. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2002.- 144с.

49. Мельник А.А. Тренажеры для обучения водителей. Киев: Техника, 1973.- 140 с.

50. Месарович М., Такахара Л. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. - 312 с.

51. Моделирование в тренажерных системах // Сб. Ин-та проблем моделирования в энергетике АН УССР. Киев: Наукова Думка, 1990. - 156 с.

52. Мозжечков В.А. Моделирование технических систем. Тула: ТулГТУ, 1992.- 96 с.

53. Натурный эксперимент // Н.И. Баклашов и др. М.: Радио и связь, 1982.- 300 с.

54. Новик И.Б. О моделировании сложных систем. М.: Мысль, 1965. - 325с.

55. Пельпор Д.С. Гироскопические системы. Ч. 1. «Теория гироскопов и гироскопических стабилизаторов». -М.: Высш. шк., 1971 568 с.

56. Писаренко А.П., Стеценко О .Я. Технология построения дисплейных тренажеров подсистем энергетических объектов управления // Моделирование в тренажерных системах. — Киев: Наукова думка, 1990. С. 21 - 26.

57. Плотников В.И., Солодовников В.В., Яковлев А.В. Теория автоматического управления техническими системами. — М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993- 492 с.

58. Подчуфаров Ю.Б. Физико-математическое моделирование систем управления и комплексов. -М.: Физматгиз, 2002. 168 с.

59. Попов Е.П. Динамика систем автоматического регулирования. М.: ГИТТЛ, 1954.

60. Присняков В.Ф., Присняков Л.М. Математическое моделирование переработки информации оператором человеко-машинных систем. М.: Машиностроение, 1990. - 247 с.

61. Пушкин А. В. Математическое описание стабилизатора прицела подвижных наземных объектов. // XXV Научная сессия, посвященная Дню радио. -Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2007. С. 11 - 14.

62. Пушкин А.В. Имитация движения кабины транспортного средства в тренажерах // Приборы и управление. Вып. 4. Тула: ТулГУ, 2006. - С. 178 -181.

63. Пушкин А.В. Имитация стабилизатора вооружения в тренажерах подвижных наземных объектов // Приборы и управление. Вып. 4. Тула: ТулГУ, 2006.-С. 178-181.

64. Пушкин А.В. Кинематическая модель движения вращающейся и качающейся частей подвижных наземных объектов // Приборы и управление. Вып. 3. Тула: ТулГУ, 2005. - С. 104 - 109.

65. Пушкин А.В. Моделирование воздействия микропрофиля дороги на подвижный наземный объект // Приборы и управление. Вып. 2. -Тула: ТулГУ, 2004.-С. 81-85.

66. Пушкин А.В. Моделирование стабилизации поля зрения прицела при создании тренажера подвижного наземного объекта // Приборы и управление. Вып. 2. -Тула: ТулГУ, 2004. С. 85 - 90.

67. Пушкин А.В., Курочкин С.А., Создание моделей объектов при проектировании тренажеров // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 188 - 190.

68. Пушкин А.В., Ларкин Е.В. Расчетная модель стабилизатора прицела // Вестник ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Выпуск 1. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. С. 88 - 93.

69. Пушкин А.В., Ткач В.П. Обучение операторов работе на подвижном наземном объекте с помощью тренажера // Приборы и управление. Вып. 3. -Тула: ТулГУ, 2005. С. 109 - 115.

70. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. — М.: Физматлит, 2002. — 384 с.

71. Распопов В.Я. Гироскопы с шарикоподшипниковым подвесом / В.Я . Распопов; Тула, 2003. 176 с.

72. Робототехника и гибкие автоматизированные производства. В 9-ти кн. Кн. 2. Приводы робототехнических систем: Учеб. пособие для втузов / Ж.П. Ахромеев, Н.Д. Дмитриева, В.М. Лохин и др.; Под ред. И.М. Макарова. М.: Высш. шк., 1986. - 175 е.: ил.

73. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля и его колебания. М.: Машгиз, 1960.-257 с.

74. Савин Г.И. Системное моделирование сложных процессов. М.: Фазис, ВЦ РАН, 2000. - 288 с.

75. Самойлов В.Д. Об одном подходе к автоматизации построения тренажеров и обучающих систем. // Электронное моделирование. — 1985.— №5, — С 77-82.

76. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1981.-447 с.

77. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.: Оборонгиз, 1962.

78. Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 192 с.

79. Сипайлов Г.А., Лоос А.В. Математическое моделирование сложных машин. М.: Высшая школа, 1980. - 175 с.

80. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. -Минск: Дизайн ПРО, 2004. 640 с.

81. Теория подобия и размерностей: Моделирование /П.М. Алабужев и др. М.: Высшая школа, 1968. - 208 с.

82. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. СПб, Изд-во «Профессия», 2004. - 752 с.

83. Теория электропривода: Учеб. пособие / Б. И. Фираго, JI. Б. Павлячик. — Мн.: ЗАО «Техноперспектива», 2004. 527 с.

84. Термодинамические основы внутренней баллистики. В.А. Никитин, Ю.С. Швыкин, Н.П. Юрманова. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 172 с.

85. Топчеев Ю.И., Потемкин В.Г., Иваненко В.Г. Системы стабилизации. -М.: Машиностроение, 1974. 247 с.

86. Тренажеры и имитаторы ВМФ / В.Ю. Ралль и др. М.: Воениздат, 1969. -215 с.

87. Человеческий фактор: Эргономика комплексная научно-техническая дисциплина / Т. 1. Ж. Кристенсен и др. - М.: Мир, 1991. - 599 с.

88. Шаракшанд А.С., Железнов И.Г. Испытания сложных систем. М.: Высшая школа, 1974. - 180 с.

89. Штейнбух К. Автоматы и человек. М.: Советское радио, 1967. - 490 с.

90. Brown D.A. Military use seen for visual simulators // Aviation Week and Space Technology. N. 23. - Vol. 107. - 1977. - Pp. 60-63.

91. Brown D.A. Simulator aids aircraft // Aviation Week and Space technology. Vol. 96. - N. 6. - 1972. - Pp. 38-41.

92. Haxthausen B. Toward the zero hour what next for flight simulators // Airline Management. N. 4. - 1972. - Pp. 18 - 22.

93. Jacobs R.S., Williges R.C., Poscol S.N. Simulator motion as a factor in flight director display evaluation // Humanity factor. - 1973. - Vol. 101. - Pp. 569 -582.

94. Stein К.J. USAF plans new stress an simulators // Aviation Week and Space

95. Technology. Vol. 96. N. 26. - 1972. - Pp. 147 - 154.

96. Научную ценность представляет проведенное автором исследование влияния на подвижный наземный объект (ПНО) и оператора возмущающих воздействий, возникающих при использовании спецоборудования ПНО и при его движении по пересечённой местности.

97. Математический аппарат, описывающий имитацию стабилизации оптического прибора и спецоборудования применялся при конструировании и создании программного обеспечения тренажёров 9Ф867, 9Ф868, БО-184.

98. Тренажёры прошли государственные испытания и приняты на снабжение Вооруженных сил Российской Федерации.

99. Эффект от внедрения результатов работы достигнут за счет повышения качества и сокращения сроков разработки тренажёров ПНО.

100. Заместитель генерального директора — главный конструктортренажерных систем, к.т.н.

101. Главный технолог, к.т.н., доцентвнедрения научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук в учебный процесс

102. Комиссия Тульского государственного университета в составе:

103. Ларкин Е.В. председатель комиссии, заведующий кафедрой РТиАП, д.т.н., профессор;

104. Котов В.В. член комиссии, д.т.н., доцент;

105. Математические основы теории систем» положение о разделении физической модели на аппаратную и программную части в соответствии с необходимостью физического моделирования определенных модулей реального объекта.

106. Основы информационных устройств роботов» упрощенные зависимости для программной имитации стабилизатора оптического прибора.

107. Теория автоматического управления» положение о возможности подбора коэффициентов упрощенной математической модели с минимизацией критерия подобия для единичных ступенчатых воздействий.1. Председатель комиссии:1. Члены комиссии:

108. Е.В. Ларкин В.В. Котов Т.А. Акименко