автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методология проектирования информационно-измерительных систем тренажеров подвижных наземных объектов

На правах руко шеи

КУРОЧКИН Сергей Александрович

МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТРЕНАЖЕРОВ ПОДВИЖНЫХ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

I

□ОЗ174157

Тула 2007

003174157

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения», г Тула

Научный консультант доктор технических наук, профессор

ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

ПАНАРИН Владимир Михайлович,

доктор технических наук, профессор САВЕНКОВ Вячеслав Александрович,

доктор технических наук, профессор ТУПИКОВ Николай Григорьевич,

Ведущее предприятие .Открытое акционерное общество «Тренажер

ные системы», г. Тула

Защита состоится «_/£» г в 14°° часов на заседании

диссертационного совета Д 212.271.07 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, Тула, проспект им Ленина, 92,9-103)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, г Тула, пр Ленина, 92)

Автореферат разослан « » ОКШ^^Х 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Ф А Данилкин

Актуальность проблемы Современный этап развития подвижшгх наземных объектов (ГШО) характеризуется, с одной стороны, существ! нным расширением функций, выполняемых ими, что требует от оператора изве :тных навыков управления соответствующим оборудованием С другой сторон и, относительно высокая сложность и стоимость самого объекта и оборудо ¡ания, решающего целевые задачи, дороговизна углеводородных энергоносителей и расходных материалов делает проблематичным обучение операторов, oci ован-ное на управлении реальными объектами в естественных условиях С т| етьей стороны, острая конкуренция на рынке объектов исследуемого класса тр 'буют постоянной модернизации аппаратных средств, что предъявляет жесткие условия к срокам освоения операторами новой техники

В этих условиях остро встает проблема сокращения сроков и повьп .гения качества массовой подготовки операторов Указанная проблема во всех ш дуст-риально развитых странах мира решается путем замены на ранних этапа, обучения реального управляемого комплекса его аналогом (тренажером), в< здей-ствующим на оператора при соответствующем управлении, так же, как 11 воспроизводимый объект, и обеспечивающим имитацию различных режимов работы, в том числе нештатных ситуаций Это, в свою очередь, порождает про! >лему сокращения сроков и повышение качества проектирования тренажеров, в частности, освоения промышленного выпуска тренажеров параллельно с ocboi нием в производстве воспроизводимых на них объектов

Любой тренажер представляет собой физическую модель, подобнуо реальному объекту в задащчдх релевантных аспектах В частности, основ 1ыми параметрами подвижных наземных объектов, с которыми сталкивается оператор при управлений ими, являются параметры движения, а также пара» етры оборудования, решающего целевые задачи При этом, если физическую м >дель рассматривать как объект проектирования, то она представляет собой ело. <ную эргатическую информационно-измерительную и управляющую систему. В этой системе оператор манипулирует имитаторами органов управления, указанные манипуляции измеряются датчиками сенсорной подсистемы, и обрабатывг ются на ЭВМ Затем приводятся в действие исполнительные подсистемы трена кера, и в результате на оператора должно оказываться механическое, тактильное, звуковое, световое, и прочие воздействия, аналогичные соответствующие воздействиям реального ПНО

Информационно-измерительная система является одной из основных в тренажере Именно от точности измерения моторной реакции оператора, щек-ватности обработки измерительной информации и полноты воспроизве; ения воздействий на оператора зависит уровень статического, динамического 11 информационного подобия тренажеров реальным ПНО, что в конечном итог; определяет эффективность их применения при подготовке операторов

Проблемы целенаправленного проектирования тренажеров ПНО peí. [ены далеко не полностью В частности не сформирована общая концепция и > [ето-дология целенаправленного синтеза информационно-измерительных и упр< вля-ющих систем физических моделей, обеспечивающих в совокупности с из исполнительными устройствами и механизмами воспроизведение релеван пых

свойств реальных объектов при воздействии на них со стороны оператора, оптимально соответствующее свойствам ПНО

Все это объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации

Таким образом, объектом исследования диссертационной работы являются информационно-измерительные системы тренажеров подвижных наземных объектов, которые измеряют состояние имитаторов органов управления и за счет обработки измерительной информации обеспечивают реакцию физических моделей в ряде релевантных аспектов точно такую же, как и реакции моделируемого объекта

Вследствие того, что задачи, решаемые в диссертации, и полученные результаты могут быть применены, в том числе и для железнодорожных, морских, воздушных средств базирования спецоборудования, объект исследования может быть расширен до класса объектов

Важным требованием, предъявляемым к информационно-измерительным и управляющим системам физических моделей исследуемого класса, является воспроизведение с заданной точностью релевантных характеристик оригинала Таким образом, предметом исследования диссертации являются характеристики информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающие статическое, динамическое и информационное подобие физической модели реальным объектам, а также методы целенаправленного изменения указанных характеристик за счет технических решений, закладываемых в системы на этапе проектирования, производства и эксплуатации тренажеров

В диссертационной работе использован подход, к описанию тренажерной техники, основанный на аналитических методах математического моделирования Математические модели, разработанные в рамках примененного подхода, базируются на теориях- подобия, систем, сигналов, управления и принятия оптимальных решений Для описания механических воздействий на оператора как со стороны ПНО, так и со стороны его физической модели, использовались методы теоретической механики Впервые для формирования концепции и методологии целенаправленного синтеза информационно-измерительных и управляющих систем физических моделей теория подобия объединена с теорией принятия оптимальных решений

Диссертационная работа является дальнейшим развитием теории и методологии проектирования тренажеров, различными аспектами которой занимались П М Алабужев, В Б Геронимус, В А Веников, М В Кирпичев, Ю Б Под-чуфаров, М А Мамонтов и др (теория подобия), А С Бабенко, В А Боднер, Р А Закиров, В С Шукшунов, и др (теория проектирования тренажеров как технических систем) Из зарубежных специалистов подобные исследования проводили Д А Браун, И Голдстейн, Ж. Кристенсен, Дж О'Брайен, Г Савледи, Д Холдинг, Р Эбертсидр

Цель диссертации состоит в разработке концепции и методологии создания информационно-измерительных систем физических моделей, обеспечивающих оптимальное подобие релевантных параметров тренажеров аналогичным параметрам реальных подвижных наземных объектов

В соответствии с поставленной целью в диссертации решены след} ющие задачи

1 Определены поколения развития тренажеров, а для тренажеров п )след-него, четвертого поколения дана их общая классификация, определены структурные особенности и обозначены проблемы, возникающие при разрабо ке их информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающих подобие физических моделей воспроизводимым объектам

2 Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных парам пров, показано, что пространство релевантных параметров лежит на пересечен ш реального и виртуального пространств

3 Введено понятие подобия, как расстояния между векторами та как расстояния между годографами векторов в пространстве релевантных па{ амет-ров, и предложено использовать указанное расстояние в качестве критер] ся подобия при физическом моделировании объекта, дана классификация титов и критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия

4 Доказано, что в случае, если критерием подобия является квадра" расстояния между годографами, то он может быть определен по спектральнь м характеристикам соответствующих величин

5 Определена общая структура тренажерного комплекса, где выде 1ены концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения, для каждого уровня ог реде-лены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертогалоколе? ия

6 Сформирована общая система дифференциальных и алгебраич еских уравнений, описывающая движение ПНО в трехмерном пространстве пох действием приложенных к нему сил воздействия дороги, сопротивления Д] иже-нию, движущих сил движителей, функционирующего оборудования, реша още-го целевые задачи

7. Получена система неоднородных дифференциальных уравнений, описывающая функционирование двигателей внутреннего сгорания или дизе гей в момент их разгона и нормальной работы, а также связывающих режимы ра 5оты двигателей с параметрами продольного движения ПНО

8 Разработана аналитическая модель формирования шумового фона внутри кабины ПНО, учитывающая характер возбудителей шума, наличие ре' они-рующих поверхностей, а также различных каналов передачи звука от источ ника к месту его восприятия, показано, что ряд параметров шума зависит от )егу-лярной составляющей возбудителей шумового сигнала и связаны с работав >щей двигательной установкой и элементами трансмиссии, а другие параметр! I являются следствием случайных воздействий дороги, сухого трения и других факторов 1

9. Разработана модель формирования светового сигнала, воспринима гмо-го в точке наблюдения оператором или техническим регистрирующим пр сбором, получены зависимости для расчетов фотометрических параметров к местоположения соответствующей точки окружающей среды на плоскости воспринимающих элементов системы восприятия при маневрах ПНО и целей

10 Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, решающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения оптических средств наблюдения) на оператора

11 Получены выражения для варьируемых параметров физической модели при достижении абсолютного статического подобия в линейных системах без ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, показано, что в качестве варьируемых могут быть выбраны любые N К конструктивных параметров физической модели

12 Определены условия, при которых необходимо переходить от абсолютного статического подобия к статическому практическому подобию, и показано, что для критерия, определяемого как сумма модулей, задача достижения практического подобия может быть сведена к задаче линейного программирования

13 Сформулирована задача достижения практического подобия с квадратичным критерием и получены условия для ее решения методом неопределенных множителей, а также методом линеаризации критерия качества

14 Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в информационно-измерительных системах, описанных линейными дифференциальными уравнениями при отсутствии ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, а также на варьируемые параметры физической модели, в том числе и для случая, когда математическое описание представлено в виде передаточных функций

15 Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, причем задача его достижения сводится к задаче конечномерной оптимизации, предложен метод параметрического решения динамической задачи с применением теоремы Куна-Таккера и с применением метода линеаризации критерия подобия.

16. Разработан принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта, согласно которому общая математическая модель разбивается на ряд фрагментов, каждый из которых описывается отдельной, и как правило, более простой системой дифференциальных и/или алгебраических уравнений

17 В соответствии с принципом фрагментации описаны следующие механические и информационные воздействия на оператора

воздействие со стороны дороги с заданным микропрофилем,

воздействие со стороны оборудования в момент решения целевых задач,

шумовое воздействие от работающего оборудования,

информационное воздействие по визуальному каналу

18 На основании анализа передаточных функций и спектральной плотности сигналов, воздействующих на оператора, сделан вывод о возможности замены сложного механического воздействия суммой двух гармонических сигналов, частота одного из которых соответствует максимуму частотной характеристики передаточной функции механического фильтра, а частота второго соот-

ветствует частоте воздействия многоопорной конструкции, или микрощ офиля дороги

19 Разработан принцип и получены зависимости упрощенного оп гсания продольного движения ПНО с колесными и гусеничными движителями, ]. котором учтены макрорельеф местности и динамика силовой установки

20 Разработан принцип моделирования структурированного шума методом фильтрации белого шума

21 На основании анализа сцен, формируемых при создании информационного подобия движения ПНО на реальной местности, сделан вывод о и глесо-образности кусочно-линейного синтеза образа сцены, что позволяет суще зтвен-но понизить вычислительную сложность изменения параметров изображения при имитации маневров ПНО и целей

22 Определены особенности проектирования информационно-и. мерительных систем тренажеров, как эргатических комплексов, представляющих собой физические модели подвижных наземных объектов

23 Проведена экспериментальная проверка разработанных методо 1 проектирования информационно-измерительных систем физических моделей подвижных наземных объектов на ряде тренажерных Комплексов, произво; имых промышленностью.

Научные положения, выносимые на защиту, обладающие научш й новизной

1 Сформулирована концепция и разработана методология создан! я ин-формагаонно-измерительных и управляющих систем тренажеров, обеспе чива-клцих в этом типе физических моделей воспроизведение релевантных се эйств реальных подвижных наземных объектов с оптимальным уровнем подобие

2 Предложена классификация видов подобия и получены зависил ости, связывающие релевантные параметры объекта и аналогичные параметры физической модели в критериях подобия каждого вида

3 Решены общие задачи достижения абсолютного статического и динамического подобия за счет вариации параметров информационно-измер* тельной и управляющей системы физической модели при условии огранича итого размера матрицы изменяемых коэффициентов по сравнению с размернс стью матрицы коэффициентов неизменяемой части

4 Сформулирован ряд оптимизационных задач достижения практич зско-го статического и динамического подобия, для чего разработаны критери \ оптимизации и системы ограничений, для каждой задачи оптимизации пред: оже-ны методы их решения.

5 В соответствии с концепцией воспроизведения релевантных свойств объекта в его физической модели разработана общая математическая модель управления реальным физическим объектом, описывающая механическое и информационное (звуковое и визуальное) воздействие на оператора как эеак-цию на его манипуляции органами управления реального объекта

6 Предложен метод фрагментации и последующих упрощений комплексной математической модели объекта для его реализации в информа! ион-но-измерительной системе тренажера

7 Разработан способ и предложена схема конструирования информационно-измерительной системы тренажера для воспроизведения на нем релевантных факторов объекта, воздействующих на оператора,

Принципиальный вклад в развитие теории информационно-измерительных систем тренажеров

1 Концепция и методология оптимального проектирования информационно-измерительных систем тренажеров, как физических моделей, воспроизводящих релевантные, для конкретного класса учебно-тренировочных задач, свойства реальных подвижных наземных объектов, и находящихся в отношении подобия с ними.

2 Система зависимостей для критериев подобия, отражающих цели проектирования физической модели и связывающих релевантные для данной цели параметры объекта и тренажера

3 Математические выражения для прямых расчетов варьируемых параметров информационно-измерительной и управляющей системы физической модели при достижении абсолютного статического и динамического подобия

4 Формулировка задач достижения практического подобия как оптимизационных, разработка для каждой оптимизационной задачи критериев, системы ограничений, и метода решения

5 Общая математическая модель управления реальным физическим объектом и фрагментация модели для сокращения вычислительной сложности ее реализации в виртуальном объекте информационно-измерительной системы физической модели

6 Метод целенаправленного конструирования информационно-измерительных систем физических моделей, реализованный в ряде практических разработок тренажеров

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации концепция и методология ориентированы на использование при проектировании информационно-измерительных и управляющих систем как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых тренажеров, что позволяет повысить до оптимального уровень их подобия при воспроизведении релевантных характеристик подвижных наземных объектов, а также сократить сроки разработки аппаратных средств и программного обеспечения

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата и успешным применением методологии при решении практических задач по разработке информационно-измерительных и управляющих систем тренажеров подвижных наземных объектов

Реализация и внедрение результатов Разработанные в диссертации концепция, методология, методы и методики внедрены в промышленность при выполнении следующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения»

разработка динамических тренажеров экипажей танков Т-72Г, Т-80У, Т-90, Т-90 С,

разработка тренажеров боевых отделений танков Т-72Г, Т-80У, Т-9С, Т-90

С,

разработка тренажеров боевых отделений модернизированных б >евых машин пехоты БМП-2, БМП-3, боевой машины десанта БМД-4

создание комплексного тренажера экипажей огнеметной системы Т( >С1 А Ряд теоретический положений внедрен в учебный процесс Тульско *о государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизаци t производства» в лекционных курсах по дисциплинам. «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем»

Апробация работы Основные положения диссертации докладыв шись на следующих конференциях и семинарах

1 XVI, XVIII и XIX Международные научные конференции «Мате нати-ческие методы в технике и технологиях» ММТТ-16 - Санкт Петербург Спб ГТИ (ТУ), 2003, ММТТ-18 - Казань, КазГТУ, 2005, МКТТ-19 - Воронеж, Е ГТА, 2006

2 XXI, XXIII, XXIV Научные сессии, посвященные Дню радио - Гула, НТО РЭС им Попова, 2003, 2005, 2006

3 Всероссийские научно-технические конференции «Проблемы с 1еци-ального машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2003, 2005, 2006

4 Межрегиональная научно-техническая конференция «Интеллектуальные и информационные системы» - Тула, ТулГУ, 2005

„5 Межвузовская научно-техническая конференция «Гидропневмс автоматика и гидропривод - 2005» - Ковров КГТА, 2005

6. Всероссийская научно-техническая конференция, посвящснна) 50-летию кафедры САУ - Тула, ТулГУ, 2006

7 Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция «Сис семы управления электротехническими объектами» - Тула, ТулГУ, 2007

8 Научно-практические конференции профессорско-преподавателы кого состава кафедры «Робототехника и автоматизация производства» Тулы кого государственного университета 2003, 2004, 2005 и 2006, 2007 гг

По теме диссертации опубликовано 47 работ, включенных в список ште-ратуры, в том числе- 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1) патентов, 1 монография и 16 публикаций, представляющих материалы или те висы докладов на конференциях

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, гот разделов, изложенных на 281 странице машинописного текста и включаюпц х 89 рисунков, 7 таблиц, заключения, приложения на двух страницах, содержа цего акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и промыплен-ность, а также списка использованной литературы из 243 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении к диссертации отражена актуальность темы, опреде гены объект, предмет, методы и задачи исследования, дана общая характеристик i работы, обозначены основные положения, выносимые на защиту

В первом разделе диссертации на основании патентно-информационного анализа сформулирована проблема проектирования тренажеров как физических моделей реальных объектов, ориентированных на обучение оператора

Показано, что тренажер является, с одной стороны физической моделью объекта С другой стороны он является специфическим эргатическим комплексом, состоящим из обучаемого человека-оператора, орудия деятельности (имитаторы органов и приборов управления, сочлененные с датчиками сенсорной системы), объекта воздействия (аппаратно-программная копия реального воспроизводимого объекта) и исполнительных устройств, в свою очередь, воздействующих на оператора Специфика тренажера заключается в том, что компоненты информационно-измерительной и управляющей системы, воздействуя на органы чувств обучаемого оператора, создают у него в процессе обучения визуальное, тактильное, звуковое, акселерационное и другие ощущения, адекватные тем, которые он бы получил, если бы управлял реальным объектом

Задача разработка тренажера является научно-технической и включает следующие этапы, определение цели, принятие решения об особенностях конструкции информационно-измерительной системы и других технических средств, построение абстрактной модели оригинала, техническая реализация систем, узлов и блоков физической модели, выстраивание их в единый комплекс, создание методик обучения и промышленное использование тренажера для обучения личного состава Вследствие того, что обучение оператора представляет собой информационный процесс, одной из важных задач при проектировании информационно-измерительной и управляющей систем тренажера является формирование таких структур, не обязательно совпадающих со структурами реального объекта, которые обеспечивали бы передачу информационных потоков в объемах, необходимых и достаточных для адекватного воспроизведения релевантных свойств реального объекта Таким образом, за счет существующих информационных связей и циркулирующих информационных потоков в тренажере формируется т н виртуальный объект, который является результатом физического и аналитического моделирования реального объекта в соответствии с решаемыми на нем учебно-тренировоч-Определены поколения тренажеров'и показано, что структура тренажеров современного, четвертого поколения характеризуется активным использованием ЭВМ для обработки измерительной информации и создания виртуального объекта, что существенно упрощает процесс разработки и модернизации физических моделей при смене объектов моделирования и/или класса УТЗ В информационно-измерительных системах тренажеров этого поколения математическое обеспечение, так же, как и аппаратные средства, имеет унифицированную модульную структуру, что также позволяет снизить трудоемкость его разработки

Приведена подробная классификация тренажеров по целому ряду признаков, из которых следует отметить

функциональные признаки (классификация по принципам моделирования акселерационных ощущений, объему моделируемых функций, способам сопряжения с реальным объектом и специфике размещения),

признаки организации обучения (классификация по способам вза 1модействия с инструктором и управления процессом обучения),

признаки элементной базы (классификация по типам сенсорных \ исполнительных органов и систем управления)

Показано, что основной целью разработки тренажера является о£ еспече-ние его подобия, как физической модели, реальному объекту

Как моделируемый объект, так и его физическая модель характер1 зуются множествами

параметровX' = {хь , х„, , хЛ} , ¿;„, , ,

внешних воздействий [/' = {и\, ,и„, ,%}ии'={У|, ,ит, ограниченийg\{Х', и')^Ь'„ 1 <) </, и у',{Е', и') ^1 < г < .7 Параметры, воздействия и ограничения реального объекта существуют объективно и определяют специфику его взаимодействия с оператором в процессе решения целевых задач. Часть параметров, воздействий и огран учений физической модели существует объективно и определяет естественные ■ войст-ва ее компонентов и их взаимосвязей, а часть устанавливается искусств« нно на этапе программирования свойств тренажера в соответствии с решаемой УТЗ за счет соответствующей алгоритмической и программной обработки сигналов сенсорной подсистемы, измеряющей моторную реакцию обучаемого 01 ерато-ра

Для физических, как и для моделей любого другого типа, введет понятие релевантных свойств Под релевантными понимаются свойства, сущ< ствен-ные с точки зрения пели решаемой унебно-тренировочной задачи По ан шогии с понятием релевантных свойств, введены понятия релевантных параи етров, релевантных характеристик и релевантных воздействий Под релевантными понимаются параметры, характеристики и воздействия, искусственно от бранные из множества параметров, характеристик и воздействий, описываюы их реальный объект и его физическую модель с целью решения поставленно)! УТЗ Установлено, что пространства релевантных параметров и релевантны * воздействий лежат на пересечении соответствующих пространств объекта и физической модели А = X' гл Е',сг = V гл и'. В Л"-мерном (К<М, К < Щ рел ¡вант-ном пространстве А множествами Епредставляются в виде векторов А = (х\, . хь , хк) и 3= , , а в /Г'-мерном (К' < М\ К' < Ы") рел 'вант-ном пространстве множества С/ и и представляются в виде векторов 17 = I щ, .., Щ, ,их)иО=(иь ,Ок', , О/;) (

Отмечается, что пространства А и а определены именно для релевантных параметров и воздействий, искусственно отобранных из соответствуют] (х более мощных множеств в соответствии с целью физического моделирот ания Отбор релевантных переменных для формирования указанных пространс гв зависит только от решаемой УТЗ и не оказывает никакого влияния на мате иати-ческие модели реального объекта и тренажера

Определено, что разность X - 3 характеризует различие объекта и его физической модели, а неотрицательно-определенная мера разности е(Х ■ Е) -их степень различия В качестве меры е(Х - Е) предложено использован евк-

лидово расстояние СУММУ квадратов или сумму

V *=1 ы

К

модулей 2К

к=1

Показано, что в общем случае множества Х'(}), [/'(/), £"(0, (0> а также векторы А^г), г/(г), и(() являются функциями времени При изменении 0 < со концы векторов Х(?) и 5(0 в пространстве релевантных параметров формируют годографы, формы которых определяются воздействиями Щ), Д/), и наложенными ограничениями (рис 1)

Рис 1 Годографы векторов состояния реального объекта и его физической модели в пространстве релевантных параметров

оо

Расстояние между годографами на бесконечном е = ¡е[Х(е) - или

о

I

конечном ?(/) = \е[х{г) - е(т)у1т интервале, определяющее степень соответ-

о

ствия релевантных параметров объекта и физической модели, названо критерием подобия. Показано, что расстояние может быть определено и в частотной области, при этом доказано, что для бесконечных временного и частотного интервалов справедливо соотношение

* + —I £ а&^-Исора, (1)

0*=1 ¿7С йк=Ь+\ 1 1

где а* - коэффициенты пропорциональности, 1 <к<К

Выражение (1) позволяет оценивать критерий подобия по представлению хк (со) релевантных переменных хк({) в частотной области

Разработана классификация критериев подобия, в зависимости от целей создания физической модели Предложено классифицировать указанные критерии по следующим признакам

по количеству релевантных параметров (однопараметрические и много-

параметрические),

по масштабированию параметров (абсолютное, масштабной, аффинн эе), по физической природе параметров (геометрическое, механическо<, оптическое, звуковое и т п),

по воздействию на оператора (информационное, психофизиологичес. .ое), по изменению параметров во времени (статическое, динамическое), по степени релевантности (полное практическое, неполное практиче ское, приближенное практическое)

Для каждого вида подобия приведены области применения, для май ггаб-ного и аффинного подобия даны выражения для определения критерия е

Сформулированы принципы системного проектирования тренажеро 5 как физических моделей, для чего определены следующие уровни их разраб этки концептуальный, аппаратных средств, математического обеспечения, про рам-много обеспечения

Показано, что на концептуальном уровне при проектировании опре, (еля-ются объект, тип физической модели, состав и характер релевантных перс мен-ных, цели физического моделирования, вид критериев подобия, принципы формирования тренажера и его элементной базы

На уровне разработки аппаратных средств разрабатывается констру! ция, как материальная основа будущей тренажерной системы При разработке и гаке-та рабочего места оператора, как правило, добиваются абсолютного геом> три-ческого статического подобия При этом определяется, какие имитаторы приборов и органов управления в макете рабочего места в классе решаемых УТЗ будут функциональными, и будут сочленяться с датчиками сенсорной по; ¡системы, а какие будут представлять собой муляжи с соблюдением габари ных размеров и формы

На уровне математического обеспечения реальный объект и система взаимосвязей элементов в нем представляется в виде математических моделей, накладывающих ограничения на релевантные параметры и воздействия Дл г узлов и блоков информационно-измерительной системы тренажера также дoJ жно составляться математическое описание, которое затем используется в задаче обеспечения подобия Кроме того, в математическое обеспечение входят /ТЗ, причем должно быть предложено такое их решение, которое обеспечивал» бы сокращение сроков и повышение качества обучения операторов

На уровне программного обеспечения разрабатываются как систем чые, так и прикладные программные продукты, решающие задачи расчета тек> щих значений релевантных параметров на основании информации, поступают гй с датчиков сенсорной подсистемы; управления исполнительными органами тренажера, контроля хода решения УТЗ, оценки действий оператора

В заключении первого раздела сделан вывод о том, что любая метод эло-гия проектирования тренажеров должна разрабатываться как оптимизациог ная, с показателями подобия в качестве целевой функции Характерной особе шо-стью таких задач является значительные размерности векторов параметроЕ оптимизации и большое число ограничений, что предполагает, в свою очередь, весьма обширный набор возможных проектных решений, как на структур юм,

так и на параметрическом уровнях

Во втором разделе разработан ряд методов обеспечения подобия в физических моделях, в том числе, статического абсолютного и практического подобия, динамического абсолютного и практического подобия При разработке методов было сделано допущение, что и в статической, и в динамической задачах, как объект, так и его физическая модель являются управляемыми, т е. каждому допустимому значению вектора I/ однозначно ставится в соответствие вполне определенное и единственное значение вектора X, а каждому значению вектора v ставится в соответствие вполне определенное и единственное значение вектора Б

В случае абсолютного статического подобия релевантные параметры объекта и тренажера считаются связанными системами линейных уравнений

А0Х = В0и-,нА12=В^, (2)

где Аа, А, - матрицы коэффициентов при релевантных параметрах, имеющие ранг К, Во, В3 - матрицы, имеющие ранги М < К и N < К, соответственно,

А =

В =

•VI

\РоК\

Локк ;

"о км ;

А.=

\аж\

Г г

хКК /

■'¡КГ/ /

Показано, что если варьируемыми параметрами являются элементы матрицы В„ то

В,=А,А;1ВаЛ£, (3)

где - А'01 - обратная матрица; А^ - матрица, обратная диагональной матрице пересчета воздействий

'Л, ... (ЛГ1

4* =

о

Лг,

о

г1

Лц

Из (3) получено выражение для коэффициентов матрицы В3, обеспечивающих абсолютное подобия для линейной модели без ограничений на элементы векторов X ,3, и, и:

т=1\л=1 )

где - пт-й элемент матрицы А'1 Показано, что

а) если в уравнениях (2) N > М, то, абсолютное подобие достигается, в соответствии с равенством (3), при этом Лии принимает вид

л» =

Л 0

0 Л/

0 0

0 0

о о

о

б) для достижения абсолютного статического подобия по линейн .ш моделям (2) достаточно при проектировании определить любые ИК конструктивных параметров физической модели,

в) если при проектировании физической модели неравенство N М не выполняется, то в системе может быть достигнуто только практическо! подобие путем решения оптимизационной задачи,

г) если при проектировании физической модели равенство И>.М зыпол-няется, но суммарное количество варьируемых переменных в матрицах и Вх меньше, чем МК, то при проектировании физической модели может бить достигнуто только практическое подобие при решении оптимизационной з 1дачи

Предложено оптимизационную задачу поиска экстремума по ли (ейной модели решать как задачу линейного программирования с использова шем в качестве целевой функции суммы модулей разности релевантных парад етров Для этого предложено дополнять систему связей (2) неравенствами, определяющими интервалы существования линейных участков

Задача линейного программирования сформулирована в следуют зм виде

n ( к

■ II Ъа±Ь

зкп ¡пт

•тт,

Н =

_т=1\и=1 / т=1\л=1

если Ьтт тт < Ьтт < Ь,пт mm,l<n<K,lйm<N,

[1* ПРИхк - > [-1 при хк Введением новых переменных

=Ьтт -Ьттшг1 >0 (4)

и дополнительных ограничений Ь'1Пт <Ь'111ттт — ¿>тп1П11П задача сведена к !адаче линейного программирования, решаемой, например, симплекс-методом

Если критерий подобия представлен в виде суммы квадратов, то после замены переменных (4) он приводится к виду ' и с к

к

4=1

К МА„™ к - +ъ„

>тш

_т=1\п=1 / "г-1 v л-1

Показано что в этом случае задача решается методом неопредел енных множителей Лагранжа Функция Лагранжа имеет вид

к

Ф = -1

Ы1

к n

~ X ^Спт(Спт ~ Ь гот) ' п= 1 т=1

где спт -Ьттпт - Ьзгттт > 0, Спт- неопределенные множители Лагранжа Получены необходимые условия существования экстремума

ь:„тдФ(в:,о =

дЬ'

~Спт\ = о,

дЪ'

зпт

Ь'Ъ О,

_/п=1\л=1 / т=1\л=1 )

о,

ЭФ(В;,О , _ ,

^ ли зпт) '

Гэф(ЯО

* О V ЯЯ1 .УЛ7Я / '

1

Предложен метод кусочной линеаризации квадратичного критерия для достижения практического подобия, согласно которому

в пространстве (Ь ',ц,. , Ь \пт,. , Ь '!К1ч) выбирается некоторая точка (Ь '1Ио,

• . Ь '¡птО, ■ , Ъ '¡жо),

в выбранной точке функция качества раскладывается в ряд Тейлора

2]/- Е^ХХь, {ь'3„т0 + Ь!пттт

Л" к ( \

зпт зптО г

к

*=1

к г м ( к , > n ( к ,

на Ь '1пт накладываются дополнительные ограничения исходя из необходимости достижения точности принимаемых решений

Ь отшО " Дит0 ^ Ь \пт — Ъ 'ЗПт0 + ДглтО)

Ий1»о - Ап„) - о - 4„«)| < И^Со + 4™) - ад»«+ АпЛ < .

где - требуемая точность вычисления функции качества

Вследствие того, что минимум функции качества может лежать как внутри области допустимых решений, так и на ее границе, предложено после каждого локального минимума, найденного симплекс методом, проверять наличие локальных минимумов в областях, прилегающих к точке найденного экстремума и прекращать поиск при совпадении найденных локальных минимумов, или если найденное решение совпадает с естественной границей области допустимых решений. Таким образом, в предложенной методике симплекс метод сочетается с методом целенаправленного поиска

Нелинейные статические модели объекта и тренажера представлены функциями самого общего вида

где gk{V) и ук(о, В ¡к) - некоторые кусочно-гладкие в пределах - -

Ьм(к),тШ] +Ь 1 £ < Щп(к)} -1, дифференцируемые по Ьт[к), и i общем

случае нелинейные функции от bsnW, Bsk = (bs[(k), , bsn(k), , bsN(k)) - Г(к)-мерный вектор параметров оптимизации, 1 < п(к) < N(k), М[п(к)\ - 1 - ко. ¡ичество отрезков непрерывности и дифференцируемости функции yk(v, Bsk), на которые разбивается естественное ограничение параметра bsnW, Ьяi(*)min 5 Ь5цк)< bs^k) тп,

bsn{k) 1 = ¿>jl(*)mm. Ьмщ^щ^ц] = bji(i)max

Предложено использовать квадратичный критерий оптимально/ги, при этом вследствие того, что Ьмк) представляется в виде b"}"k\k)] = Ьмк) -1,„{к)М„т ъ,пм,шыкт ВНУТРИ каждой зоны непрерывности и диффе-

ренцируемости критерий оптимальности представляется в виде

£(ßmi'(!)] m[n(l)] МЩ1)] ßm[!(*)] М«т, ММ*)] ß"W)l М"(К)], МЩЮ]

\ jI * * sk > * sK /

= Y\gk{U)-y"m)] ■m{"{k)l 'm[w(i,1(ij втк[,(к)! M"m ,m[W)I)]2-^min, k=1

где yfm Mn[k)] га["'(*))(о,Л™[|(*,! M"m' m["(4)I) - функция, получающаяся подстановкой в v, Bsk) значений элементов Ь"}"кк)].

Показано, что если в пространстве параметров (_Bs™[l<1)1 ,га["<1>| ,v<1)1, ., B»W)i ™и*я MN(k)]^ ) .-ям*)) MW)]) существуют дополнител!ные ог-

раничения в виде неравенств

¿2((z?"[l(l>1 •т[ы{щ ß"wk)] мим ; ¿«ni*)] ■m["(ir)I) > о \<1<l,

то условия существования экстремума принимают вид

2Y\gk(ü)-yfmi <п[пШ B"fm l"l"m' <"[AW])]x

щр^ г0,

о

U=i * * , ' 'k ,

Qy-nW)] ßml1(*)J л>["(*)] MWk)]J

x— Щ^Г

x

Cn(k) (Cm|>(*)] ~ W) = ^ '

((^„ин-СГМ.

К** о

Та же самая задача может решаться методом- кусочной линеаризации критерия качества и ограничений Линеаризованная функция качества имеет вид

к=\

fa)-у"1Х{к)Ь •m!"<<:)1' Мп{к)]' м*<*я)]х

к=1п(к)=1 . * .

avi»[l(*)] ,т[ЛГ(ЯГ)][ ят[1(*)] m[»(*H /»["(*)] I

\°sn(k) (ПО >'

к n(k)

дЬХП

О (rmÎKD]. MM(l)l B"4U*>1 MW)i о«[>№)

> * sk 0 >-'DsK 0 .

яо(R^hd] ^(«1)1 R-P(tn млч*и R«[i(a , v V n *1 о_' '"'к 0_> >DsKO_¿ff,Hi(t)l _ z,*[»(i)]\ ~ о

1 <1<l

На Ь"'п\"^\к)] должны быть наложены следующие дополнительные ограничения, исходя из точности принимаемых решений

imK*)l I А < ;,>»["(*>] < 1»["(Ц] . /1 4in(*),0 ^ ^nit) sn{k) — о Т ^in(it) >

p<7>»>Mt)] » ш[п(А)] и ~/,m[l(l)] , А /."["(К)! \ - ,,

p(um{ 1(1)1 ттИЯ] _ Л L<"[tf(ir)K _ ?/Li»[I(l)] Т m[n(A)] _ ^ tmlAf(*)b ^ „

eVsl(l)0> >°jn(t) sn{k) G J ь V 0,1(1)0 > >°jn(*> usx(k),q )

Vyil(t),0 > >U™(*) Uit/(K),0 )

ВД дО,(в"11'йт1 MNil)j B1lQi>l ■™rA'('l)I

, ............ ' iN(K),0 .

* JV<*> Л О ÎR^tKDl, R"[l(*)], ra «[!(«], ,т[АГ(*)Л

, y ^î' OiJl\ii,l,0_»• >Дл*,0_» ч sK 0_

éuâ, ада» "(W+

где - требуемая точность вычисления функции качества и определения границ

При решении задачи об абсолютном динамическом подобии предложено рассматривать пространство релевантных параметров (рис. 1) как фазовое пространство Векторы Х(() и ДО в этом пространстве, принимают вид фазовых годографов Получено решение задачи для случая, когда воздействия и фазовые переменные связаны системой дифференциальных уравнений

^- = А.Х + Ваи«), = + (5)

СП ш

Доказано утверждение, что необходимым и достаточным условиен существования абсолютного динамического подобия между объектом и его с шзиче-ской моделью является выполнение равенства

= А \ijco) [А ,0{!ю)]лВт

где

40*0 =

V "ш

Отмечено, что матрица В^со) зависит от комплексного аргумента., со Поэтому предложено представлять матрицу В ¡{¡со) в виде

СОа)В„ (6)

где В3 - исходная матрица частотно-независимых коэффициентов ра мером ХхЯ, СО а) - дополнительно введенная матрица частотно-зависимых коэффициентов размером КхК.

Для определения элементов С О со) сформирована система уравнен 1й

1.сии<»)Ь!т=Ь,ыиФ),1<т<М,

£са Ой))Ь1т = Ъ,Кт (уда), 1 <т< К,

1=1

(7)

где Ь1т - элементы матрицы В1, - элементы матрицы В^сб)

В системе (7) содержится N К уравнений и ^ .К неизвестных Есл! предположить, что IangВа - rang.fi, = ¿V, и линейно независимыми в матрице В, являются первые .V строк, то (6) может быть приведено к виду ВыС1НОа) = В,, -ВК_ЫС1Л_„О®).

= Вт - ВК.НС^.„ О со),

ВыСк ы{]СО) = В,к - ВК_„СК к_н О со),

где

ьт с.щС/®)

II «г . С„,ыО<») =

с и ^

В,

"//+1.1

,1 <»<К,В,п = слЛГ+,0<у)

,1<и<я.

Показано, что вследствие линеинои независимости строк матриц] I ,

для нее может быть найдена обратная матрица Л,,' Для этого случая получено выражение для нахождения N К элементов матрицы С

C„,Nо®) = В^ВЯ -B¿BK_„C^_H(ja), 1 <n<N

Показано, что для линейных моделей в виде передаточных функций

= ^(/®) Щ/®)> Д)®) = Р&®) Ü&®).

где

W(ja¡) =

Wn(]co)

ч^.яО®)

^мгО®).

г„0®)

v^u-0®)

передаточные функции Опт^со) корректирующих блоков информационно-измерительной и управляющей системы определяются

если коррекция производится прямым включением корректирующих блоков последовательно с функциональными блоками Упт(]со), по зависимости

= 1 \<т<К,

если коррекция производится прямым включением корректирующих блоков на уровне внешних воздействий, по зависимости

где 1<т< Ы,

~Gim(M >1-0®)" '^„0®) Vm(ja>y

<?.0®) = ,WNn(jc¿) =

>*.0®)_ VW(J<0) . KvAjal

если коррекция производится путем встречно-параллельного включения корректирующих блоков на уровне функциональных блоков (местная обратная связь), по зависимости

Опти<о) = О®) - »£0 а), \<п<Н,\<т<К, если коррекция производится путем внешнего встречно-параллельного включения корректирующих блоков (общая обратная связь), по зависимости

где

W(ja>) =

G(ja) = W- ■'0®F0®),

>„0®) • Wu(jw) WlsU<°)

WrX(ja>) . КО®) WrS(ja>) , WJjw) = Wnküü>)Vm(jc»)

Л.0®) fr*ü ®) WxsUv))

G(ja) = [Gn(j0), , G|„(/<»), ,Gx¿]6d), , Gn\(jw), ,Gnm(jco), ,Gn¿jm), , Gn(jd), , GnJjco), ., Gs.K(jcü)}e={Gl(ja), , Gs(jcú), ., Gs<ja)f, r-n + (m-Y)N, s = k + (i-l)K, R = S = KN,

V(jO})=[Vn(j(o)-Wu(jco), ,V^(jo))-W,m(jw), ,V1K0co)-fFIK0^, ,

V„Jja) - W„m(ja>), , VNl(jco) - Wm(ja), , VNm(jm) - Wm(jw),. , VNK(j v) -

Отмечается, что введение обратных связей в информационно измерительную систему физической модели кроме решения основной задач?, достижения динамического подобия, позволяет компенсировать погрешности при определении параметров объекта и физической модели, дополнительш ie неучтенные воздействия на физическую модель и т п

Исследован случай, когда вектор X(t) содержит нерелевантные г гремен-ные с номерами с К + 1 по L, а матрицы Аа и В0 имеют другие размер» юти L х X и Z, х М, соответственно Показано, что в этом случае может быть peí 1ена задача достижения практического подобия, с критерием качества

в = ]{V к А'0 О ©)]-' В0-[А[ (j0)]-' я, f щахгсог В0 - X

xUijcofUÍjoyia,

где IKA'0{joi)YxВ0 - [A's(jm)YxBs = áos{jo)), 1К - выравнивающая Му.К n атрица, имеющая вид

f\ О 'ООО _

О

О

,0 0 0 1 ----м----

Показано, что если при разработке физической модели варьирую гея параметры Ьтт, то после выполнения эквивалентных преобразований критерий качества принимает вид квадратичной формы от варьируемых параметр« >в

n=l|_m=l J

где атт(Ц) - постоянные коэффициенты

Таким образом, задача достижения динамического подобия сво/ится к конечномерной задаче квадратичного программирования Решение ее м -тодом неопределенных множителей Лагранжа дает сводку необходимых уело) ий существования экстремума

к

Я=1

lccstm{U)b'sm

т-1

X

|Щ| I _

= 0,

м

Y,oc!nm{U)bL

_т=1

Ь' >0,

snm 1

m=In=l /=1 Omm )

и=1л=1 /=1 0,„m

О-

Решение задачи методом кусочной линеаризации дает функцию качества

вида

с условиями точности решения | Ь11ш1 - Ь"№ ]< и ограничениямй, получающиеся линеаризацией функции ....Ь'Я1т,...,Ь',К!4) вида:

п М' ■ т у > | у у ^ Ьщя /к" 1 > о

"=1"'!=1 '^г™

где - точка разложения функций «-и О, (...) в ряд Тейлора.

Разработан метод структурно-параметрической оптимизации критерия подобия, ¡в котором структурные решения осуществляю гея наращиванием лектора счет нерелевантных переменных.

Метод реализован подборе аппрошшггрукзышх передаточных функций корректирующих блоков информационно-измерительной системы.

Третий раздел посвящен составлению математической модели ПНО, та который воздействуют внешние силы, й который генерирует акустический шум и совместно с окружающей средой формирует изображение сцены, воздействующие на оператора.

ПНО связанный с системой координат х'Оу'г', в земной систе* е координат хОуг: описан системой уравнений сил и моментов, которые в (екторной форме имеют вид

= £ = !>,-[«>4

где М - масса ПНО, и> - (х,у,г) - вектор ускорения центра масс, Г, - -й вектор сил, воздействующих на тело, Ь - момент количества движения тел1, д - 1-й вектор момента приложенных к телу внешних сил, а - вектор угловой жорости; [ ] - векторное произведение, х,у, г - перемещение центра масс по ос? м Ох, Оу, Ог, соответственно Ь и х,у,г - первая и вторая производные по врем< ни от соответствующих величин

В состав сил, действующих на ПНО, входят силы реакции дорог и на опоры правого и левого движителей, движущие силы правого и левого двг жителей, силы реакции от использования спецоборудования, силы сухого и вяз <ого трения, сила тяжести Вектор моментов формируется в результате смей ения направлений векторов перечисленных сил относительно центра масс

Дорога представлена рельефом, который является функцией выс эт в земной системе координат.

г = к(х, у)

Определены составляющие реакции, действующие по нормали у по касательной к поверхности рельефа в точке касания Из составляющих выд 'лена сила сопротивления движению, приложенная к каждому колесу, не явля] эщемуся приводным, и движущие силы, которые в колесном транспортном сре, ;стве сосредоточены в точках соприкосновения правого и левого приводных кс пес с дорогой, а в гусеничном транспортном средстве сосредоточены в центрах правого и левого движителей, соответственно

Специальное оборудование ПНО считается расположенным конструктивно таким образом, что ось его вращения по углу курса щ совпадае- с осью Ог' В общем случае в момент выполнения целевой задачи спецобор> дование считается развернутым на угол места, равный

Рельеф дороги сведен к функции времени и скорости движения П -10 Показано, что при движении с малыми угловыми скоростями по курсу скорости колес правого и левого ряда можно считать равными, при последовательном наезде колес на| препятствие возникают з; держки

по времени в распространении воздействия, равные г, = ———,

V

воздействие на первое колесо ряда можно считать случайной ф"нкцией времени Z(t) = т^) + Н{0, где т^) - средняя высота дороги на некотс ром ограниченном пространственном интервале, Н{{) - центрированная стаци >нарная случайная величина, называемая микропрофилем,

для случайной величины Щ() считаете^ известной спектральная ? аракте-ристика

Кроме того, для ПНО были разработаны математические модеги сле-

дующих функций управления управление стартером, манипуляции педалью сцепления; перемещение педали газа (акселерометра), переключение скоростей, манипуляции педалью тормоза, для гусеничных транспортных средств управление вариатором, т.е устройством, изменяющим плавно скорости движения правого и левого движителей

Двигательная установка и трансмиссия представлены в виде динамической системы с моментом инерции и моментами сопротивления, развиваемыми внешней полезной нагрузкой и силами трения в подвижных частях установки \Зйтд + 17дшд + Мсд + Ми + Мсх = Мц,

где фа - угол поворота вала двигателя, - угловая скорость вращения вала двигателя, ^ - момент инерции подвижных частей двигательной установки, приведенный к валу двигателя; Г}д - коэффициент сил вязкого тренйя, приведенных к валу двигателя, Мсс) - момент сопротивления движению подвижных частей двигательной установки, приведенный к валу двигателя (сухое трение), Мсв - внешний момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, Ми - момент, создаваемый на поршнях цилиндров двигателя внутреннего сгорания, Мсж - момент, возникающий при сжатии горючей смеси в цилиндрах, 0при<фд<ф/о>0,п = 2, или при фт <фд< фм 10,£ = 1,2, , Мф,пръфы<фд<фы1,п>=\, ,И,к = 1,2, , ' 0 при & „_и <Фд<Фкп0,п= 2,..., N. или при фШ1 <фд< фЫ10, к = 1,2,..,

М„

МсжпахФ ~ прифш <фд< фы,

ФыО-Фкп! Фм-ФьЛ

п = \, = 1,2, ,

фш и фы - углы, при которых формируется момент на п-й поршневой группе при к-м цикле работы двигателя, 1 ^ и < И, к = 1, 2, 3, , Мцкл - зависит от положения педали газа при управлении двигателем, Местах - зависит от конструктивных особенностей двигателя

Разработана модель генерации структурированного шума компонентами ПНО Определены основные источники шума, к которым относятся двигатель, трансмиссия, движители, спецоборудование

Предложена функциональная схема генерации шума в реальном объекте, согласно которой образование шумоподобного сигнала происходит в результате вибрации частей ПНО, возбуждаемой сигналом периодического и случайного характера, источником которого являются функционирующие агрегаты Вибрация частей описана дифференциальным уравнением второго порядка, для которого получено решение, представляющее композицию затухающих гармоник с разными частотами, сдвигами по фазе и декрементами затухания

Показано, что суммарный сигнал от одного источника в точке наблюдения представляет собой взвешенную сумму сигналов

1=0

где с-щ - коэффициент передачи /-Й гармоники звукового сигнала по п- s\y каналу от источника сигнала к точке наблюдения; - /-я возбуждаемая гармо гика в резонирующих элементах конструкции.

Отмечается, что для наблюдателя, находящегося внутри ПНО, с игнал 5(0 является случайным и воспринимается как структурированный шум. В низкочастотной области амплитудного спектра подобного шу ма имеются максимумы, определяемые источником сигнала, и расположенные на частота>, кратных частоте первой гармоники возбуждающих импульсов. В высокочаст этной области спектра располагаются гармонические составляющие, обусловленные собственными частотами колебаний подвижных масс.

Предложена модель формирования изображения окружающей мгстности, в которой сцена освещается источником света, создающим световой пэток Ф(х, у, г, X, г), где Л - длина волны электромагнитного излучения. Определ г на величина светового по тока, отраженного от поверхностей предметов, ф( рмирую-щях сцену, и попадающего во входной зрачок объектива средств наблюдения ПНО для случаев точечного и распределенного источника с учетом сражающих свойств поверхностей:

в<<>„)-:0

где 1'{6оВ, Л) - индикатриса рассеяния света отражающей поверхности 0оВ - телесный т-рол отраженного светового потока с вершин&й в наблюдаемо? точке В; в{0о[1) < 0 - неравенство, ограничивающее телесный угол, под которым виден входной зрачок регистрирующего прибора из точки В наблюдаемой л эверхнгрехи .

Создание плоского изображения некоторой точки В показано на] ис. 3.

Рис. 3. Проекция точки при наблюдении сцены Зависимости для координат проекции наблюдаемой точки В на плоскость регистрирующих элементов У'О'Х' при фиксированном расстоянии 00' имеют вид:

2'в=к0хЕ3'а = К0&а,

где у/'в - угол, под которым наблюдается точка В в связанной системе координат, отложенный в направлении угла курса, 9'в- угол, под которым наблюдается точка В в связанной системе координат, отложенный в направлении угла тангажа, к0 - коэффициент кратности отображающего элемента, У'в, 2'в- координаты точки в плоскости проекции У'О'7.'

При смещении точки на величины АхВ, Лу'а, А в, ее новые координаты в плоскости регистрирующих элементов У'О '2' вычисляются по зависимостям-

У х вл - К'/А Ав. / '

*в

7' Аев , >

хв хв

где х'в - координата точки по оси Ох'до смещения, до смещения.

Смещение ПНО по координатам Ах0, А'<ь Аг0, и Аз о при маневрировании дает изменение координат точки В в плоскости У'О '2' на величины

А,п . А.

А'о=*,„

4о=*с

-ур

-Vо

в

, Аю

Л,

'А, уА>

!Ео

М-

их

"■в ^в

Изменение координат проекции точки В на плоскость У'0'2\ Аур вызванное поворотом по углу крена у'0, определяется по зависимости

( со5у'0 эт^У

Для типовой гиростабилизированной системы, решающей целевые задачи, разработана обобщенная структурная схема, приведенная на рис. 4, на которой показаны, и^ и управляющие сигналы по углу курса и места, соответственно, VyS и Vэ, возмущающие механические воздействия; щ и - углы курса и места, определяющие положение исполнительного органа (линии визирования) в связанной системе координат, а^, ал - сигналы обратной связи, Ьт Ъэ, - сигналы ошибки; а^ь, ад^ - сигналы перекрестных связей между каналами, ), ¿чл( •). ). А^..), Адо(..), А31( ), .)» Азу ( ) - уравнения, связывающие сигналы управления

Показано, что силовое воздействие спецоборудования на ПНО сводится к реакции от перемещения некоторого материального тела вдоль оси исполнительного органа с последующим отделением от ПНО некоторого физического тела При перемещении и отделении на ПНО осуществляется силовое воздействие, которое зависит от типа отделяемой массы. В том случае, если отделяемое тело разгоняется реактивной тягой и подвешено на внешних направляющих, то воздействие сводится к перемещению точки приложения силы вдоль оси Б'Б"

Если тело выталкивается из ствола, то к воздействию добавляется сила отдачи, направленная вдоль исполнительного органа

йця (¿'л . а(и> а(<*> •)

<*чв

V,

а

а у & Ау^Щ, , ¿г^л. )

V*

«А,

... а3чя аз^з^, , азця, ) *—

■Я ~ ат(ь&, , 9я а, , К»)

"л

~ а да( , аз,, а&, )

Рис 4 Структурная схема обобщенной системы, решающей целевые задачи Отмечается, что математическая модель ПНО, даже в случае достаточно грубых допущений является сложной, что обусловлено большим количеством релевантных физических явлений, подлежащих воспроизведению в тренажере

В четвертом разделе решается задача фрагментации модели подвижного наземного объекта, что позволяет существенно сократить вычислительную сложность задачи создания виртуального объекта в информационно-измерительной системе

При воспроизведении механических воздействий дороги рассмотрены три раздельных движения кабины с оператором по координатам г (вертикальное перемещение), 3 (угол тангажа), /(угол крена) Для выбранных составляющих получены упрощенные модели в операторной форме, имеющие вид

40®) ии

А'0®)> Г0®) = У/^/г'О®),

40®) 40®) 4+0®)

где а - полиномы от оператора дифференцирования у®, и у а) - частотный спектр воздействия дороги на данной скорости продольного движения ПНО

Определено, что порядки полиномов определяются количеством пар колес, выбранной координатой для моделирования и типом движителя (колесный или гусеничный) Кроме того, в числителях передаточных функций присутст-

вуют составляющие ехр

-—О®)

, зависящие от скорости \х движения тран-

спортного средства по координате х' и расположения п-й пары колес относительно центра масс ПНО, и учитывающие задержку воздействия дороги на

задние колеса, по сравнению с передними

На основании совместного частотного анализа передаточных функций упрощенных моделей и частотного спектра воздействия дороги сделан вывод о наличии на амплитудной частотной характеристике, как минимум, трех максимумов, первый из которых обусловлен наличием в системе колебательного звена, второй - наличием чистого запаздывания при передаче входного воздействия на колесные пары разных рядов, а третий - наличием подъема корреляционной функции микропрофиля дороги на временных интервалах, отличных от нуля Максимум, обусловленный такими особенностями конструкции ПНО, как его масса, жесткости рессор, жесткости колес, коэффициенты демпфирования в рессорах, имеет строго определенное положение еом на спектральной характеристике Максимум, обусловленный расположением колес может отсутствовать, если машина не является многоопорной, или расстояние между опорами по координате х неодинаковы Величина и местоположение максимума зависят от скорости движения транспортного средства по дороге Влияние этого фактора велико при малых скоростях движения ПНО С ростом скорости величина максимума спектральной характеристики, обусловленного многоопорностью машины, быстро уменьшается и при значительных скоростях уменьшается до уровня шума Влияние максимума, обусловленного наличием корреляционной связи между участками дороги, сказывается на больших скоростях движения ПНО

В соответствии с полученными выводами предложено в тренажере ограничиться двухчастотным воздействием на оператора вида

,/)м Sm + az(9,y)d SltliV ,

где аш, asM, - амплитуда воздействия, зависящая от математического ожидания величины превышения микропрофиля дороги над ее средним уровнем, а также коэффициентом демпфирования воздействий на частоте механического резонанса сом, а2д, а$д, а^ - амплитуда воздействия, зависящая от математического ожидания величины превышения микропрофиля дороги над ее средним уровнем, а также скорости движения ПНО по дороге; ам - const;

tf>„ =

2яуу

при малых скоростях движения ПНО,

-— при больших скоростях движения ПНО,

Ьх а - шаг расположения колес в транспортном средстве, Ьдл - среднее расстояние между максимумами или между минимумами микропрофиля дороги

Из условий оптимальности критерия подобия получены значения амплитуд воздействий

> azi,S,r)M ~

1™ V1+«.

'■м/д

al

где ам/д = ^у)м - соотношение амплитуд, которое берется из Экспериментам

тальной спектральной характеристики ПНО на данной скорости движения, Р, = а1(з,Г)Ы + a]is ra механическая энергия двухчастотного сигнала тренажера, которая берется равной энергии, переносимой в определенных полосах частот, расположенных вокруг частот максимумов характеристики моделируемого транспортного средства

Фрагментация движения объекта по углу курса у/ дает для ПНО с колесными и гусеничными движителями уравнения одномерного продольного движения по траектории, соответственно

jatOa» = + + fl««VÜ») и = + аМ ,

j<D + al ja> + al ja> + al jco+ax ja> + al

где продольная одномерная координата (не обязательно прямая), Fó - приведенная движущая сила со стороны движителей, (р¥ - угол поворота направляющих колес относительно оси ПНО, a¡ - параметр, учитывающий инерционность ПНО при продольном движении, а2 - параметр (коэффициент передачи), учитывающий воздействие движущей силы, а3 - параметр учитывающий воздействие продольной составляющей макрорельефа местности, а4 - параметр, учитывающий увеличение сопротивления движению при повороте направляющих колес колесного движителя, Fá(jm) - движущая сила, íKjcú) - изменение макрорельефа вдоль траектории движения, <pjja>) - угол поворота направляющих колес ПНО с колесными движителями

Для ПНО с гусеничными движителями сформировано дополнительно уравнение вращения по углу курса

J0> + av

где a\v- параметр, учитывающий момент инерции ПНО относительно оси z', а7 - параметр, учитывающий воздействие разности движущих сил Л?д на ПНО

Составляющие скорости, формирующие плоскую траекторию центра масс, определяются по зависимостям 1

для транспортного средства с колесными движителями

_ е4ч eos{<PV +V) + 4„cosíy _ JL^sin(^ +y/) + L¿nsin ¡y x ~~ь j т У — ь j r »

4i + 4* 4ч + 4*

где Lx ¡ и Lx-n - расстояние ряда ведущих и приводных колес от центра масс ПНО, соответственно, у/- текущий угол курс;

для транспортного средства с гусеничными движителями

x: = £cosу/=Х{£,у/), y = $>my/=Y(];,y/') Фрагментация движений при воздействии спецоборудования дает следующие передаточные функции для ПНО с колесными и гусеничными движителями, соответственно

z[&,y}{jm)= —,

4Wrl О®) +au{onJ0} + aWr\

где Л.[в и А.[д г] - полиномы, зависящие от конструктивных параметров (у гусеничного движителя имеют второй и нулевой порядки, соответственно), Ш^) - операторное представление меняющейся силовой составляющей

Задачу генерации шумов узлами и блоками ПНО предложено решать методом генерации «белого шума» Для этого спектральную плотность воспроизводимого шумового сигнала предложено аппроксимировать выражением

2 2 КО!

кф ш'

/2,

а>2+Сг '

где Пд - параметр, определяющий точки минимума и максимума функции С - параметр, определяющий степень подавления гармоник, кратных £2д, кф - коэффициент, определяемый из условия равенства единице коэффициента передачи фильтра на частоте первого максимума

Частота первого максимума ¿а, и коэффициент передачи кф получаются из системы уравнений

2л (—2

П.

-К

©вт-

2тг&!

БШ

. 2тох

ал

Импульсный отклик фильтра определяется зависимостью

~2<"

Рф(0=-

кфэ Ь

•О.

2С

ех

Для применения фильтра в физической модели, предложено экспериментально установить зависимости

4 =Д4(Д„0, да,о, кф О,

где ЯА = [Д^, , Яд1> , /?дЛ(а)] - вектор параметров, определяющих режимы работы генератора шума, Щд) - количество параметров.

Представление в сигнальной области шума, воздействующего на человека-оператора в результате работы двигательной установки, рассчитывается в каждый момент времени по формуле

«ДО = "„(0*^(0,

где «„(?) - стационарный эргодический, нормированный по амплитуде шум с выхода генератора «белого» шума, р^О) - композиция импульсных переходных характеристик, рассчитываемых по зависимости (6), * - операция свертки

При наличии нескольких источников шума результирующий шум определяется взвешенным суммированием

N^д)

П£ = И аЦд)Пд,(д) »

где al{à) - весовой коэффициент, nàm - шум i(d)-го источника N(d) - количество источников шума на борту ПНО

Отмечается, что при реализации генератора на ЭВМ операции свертки должны выполняться в реальном времени, со скоростью поступления случайных отсчетов с выхода генератора nw(t). Пересчет параметров кф,(Дд, t, ),

Ç,(Rà, t) и f2àl(Rà,t) может производиться реже Быстродействие этой операции должно соответствовать скорости интегрирования системы дифференциальных уравнений, описывающих механическое движение объекта

Для фрагментации описания изображения окружающей среды предложено объекты, расположенные на сцене, представлять в виде пересечения поверхностей вида

Faix, у, z) = О, Fa(x, у, z) < О, (4 89)

где Fa(x, у, z), Fa(x, у, z) - некоторые функции

Пересечения поверхностей дает характерные линии и точки изображений В качестве функций предложено использовать уравнения плоскостей, что позволяет существенно упростить поиск особых точек и вычислительную сложность процедуры определения интенсивности светового потока, отраженного от поверхности в направлении точки наблюдения Определение координат особых точек при маневрах виртуального объекта и наблюдаемых виртуальных целей сводится к решению систем линейных уравнений, а окрашивание поверхностей - к окрашиванию площадей внутри области, ограниченной прямыми до пересе-„чения с другими плоскостями _

Пороговый уровень критерия подобия при формировании плоских изображений сцены, наблюдаемых оператором тренажера, определяется, во-первых, наличием цифрового сигнала, а во-вторых, погрешностями цветопередачи Указанный критерий имеет вид

—со -оо _

S = / \ho Оу.1<°г ) " (*>у >1®г )h.a Оу <fi>y >03' +

—00 —00

—СО —со ___

+ i Wo (fl>, » ') - lGs ' ®г )'со > ) ~ h, 0», » az У^у^! +

—«о—«О

—QO —СО __—

+ i К, ) ' lBs)h,> ) ~ lB,(0>y,Cù2)dû)yd(D2 +

—oo —oo

—OÙ —00 ——.-

—oO —OO

где iRo(û)x,(Oy), i0o{a>x,cay), iBo{o)x,Фу) - пространственные спектры соотношений интенсивностей видеосигнала каждой точки сцены, наблюдаемой в прицел реального объекта для красной, зеленой и синей составляющих, iRo(а>х,а)у), iCo(й)х,соу), iBo(сох,ау) - пространственные спектры соотношений интенсивностей синтезированного видеосигнала каждой точки сцены, наблюдаемой на мониторе тренажера для тех же составляющих, Ра(а>х,о)у) - пространственный спектр общей интенсивности сигнала наблюдаемого в прицел реального объекта, pJ{mx,0y) - пространственный спектры общей интенсивности синте-

зированного видеосигнала, соу, ох - пространственные частоты

Пятый раздел посвящен практической реализации методологии проектирования информационно-измерительных систем физических моделей

Отмечается, что при обеспечении заданного уровня подобия в тренажерах четвертого поколения необходимо при проектировании учитывать особенности реализации информационно-измерительных систем, в частности особенности цифровой обработки сигналов датчиков

Типовая схема включения датчиков в информационно-измерительной системе Приведена на рис 5, где показаны воспринимающий 1 и преобразующий 2 элементы датчика I, усилитель 3 и фильтр согласующей схемы II, дис-кретизатор 5^^антователь п°_у£Овшо_ 6 аналого-ци^грового преобразователя

I I I

I

1

1

II

ид\

! Ш

I

I

е. -

Рис 5 Включение датчика в информационно-измерительную систему Показано, что для переключательных датчиков коэффициент подобия определяется в виде.

кх%н дляидеального датчика с точностью настройки ; г + при переключении с 0 на Е,

А\в е1 ^ „ для датчика с гистерезисом,

ц£„ ~ | при переключении с Е на О,

+ к,пдтд для датчика с дребезгом контактов,

где пд - среднее число ложных переключений датчика; тд - средняя длительность ложного импульса, к, кх - коэффициенты пропорциональности

Для пропорциональных датчиков, имеющих статический коэффициент передачи ид = и^х^), сигнал которых подвергался обработке фильтром с импульсным откликом коэффициент подобия определяется в виде

о

Значения критериев подобия для операции квантования по уровню и дискретизации имеют вид: £

112'

+

= тт; ед1 = КО'о)уаО<э^О<э)^Ой))[1 -диа)1\-5{]ю)\1а) +

О

00 _

а - г/2)]ст[/(© - - г£2)^{]{(0 - (Дфсу,

О /г-а '

/=-<» 1*0

где а - расстояние между порогами квантования, №дф(]0)) - передаточная функция восстанавливающего фильтра, о=(уй>) - апертура реального дискретизатора Механические воздействия на оператора обеспечиваются динамической платформой с кривошипными механизмами, схема включения которой в информационно-измерительную систему приведена на рис 6

ЭВМ

Рис 6 Типовая структура технических средств тренажера Сформирована система уравнений, описывающих платформу, включающая уравнение привода и уравнение самой платформы.

_ ^¿иА{ВС) кдс№л(в,с)

<Ра(в с)—'.

1Тм0а>) + 40©) [^0®) + 1]0®)

М«А(в о = Ка(в о гк+ кт (5Л(В С)Т+1Л, I) <рл(в С), ?.!Л{В С) = (рА[В%С)гк1АВС;

^О = + ЛсО ®)1 -

~ 1

1Т^0©)2 + (ую) +1]

Ж =

> "150

К,0®) + 1]0®)'

__££_

[г„,с/®)+чо®)

где кд, кдс, кз, Тхг, к!Г - параметры привода и платформы

Отмечается, что цифровая обработка данных в информационно-измерительной системе осуществляется под программным управлением ЭВМ Программный продукт, реализующий УТЗ, разделяется на ряд программных модулей, каждый из которых осуществляет свою функцию в общей задаче обработки данных. Требования к организации обрабатываемых данных и результатов обработки формируются в виде протокола межмодульного обмена, а требования к процессу обработки формируются в виде алгоритмов программных модулей, включаемых в УТЗ, и выполненных в соответствии с разработанной в диссертации методологией Наличие подобного разделения позволяет вести ^автономную промышленную разработку и отработку программных модулей, включаемых в пакет, на основе универсальных инструментальных средств Приводится обобщенная структура взаимодействия модулей, формирующих пакет

Показано, что программная обработка данных приводит к появлению в информационно-измерительной и управляющей системе задержке распространения данных Время задержки г состоит из времени, затрачиваемого на обмен данными по интерфейсу, времени аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования сигнала, времени процессорной обработки данных Увеличение

критерия подобия от чистого запаздывания в обработке сигнала имеет вид

00 _ .__

£, ~ - ехр(-_/юг)][1 - ехр(-]ат))йсй

-во

За счет наличия передаточной функции Щ/си), убывающей с ростом частоты, данный прирост стремится к конечной величине, являющейся функцией параметров передаточных функций и постоянных времени запаздывания т

Разработанные в рамках созданной методологии методы и методики были использованы при проектировании стенда динамического, предназначенного для передачи рабочему месту обучаемого колебаний по тангажу, крену и вертикали с целью имитации движения ПНО в соответствии с рельефом местности и характеристиками подвески, а также имитации воздействия спецсредств

С использованием теоретических положений диссертации, разработаны динамические тренажеры изделий Т70, Т80У, Т 90, Т90С Указанные тренажеры представляют собой аппаратно-программные эргатические комплексы, предназначены для обучения операторов с осуществлением на них механического и информационного (шумового и визуального) воздействия в соответствии с поставленными учебно-тренировочными задачами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

1. На основании введенного понятия тренажеров, как эргатическох физических моделей подвижных наземных объектов, классификации тренажеров, анализа целей создания тренажеров и поколений их развития, сформулирована концепция и разработана методология создания информационно-измерительных систем тренажеров, обеспечивающих оптимальное воспроизведение реле-

вантных свойств реальных объектов в рамках поставленных учебно-тренировочных задач

2 Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных параметров, а также критерия подобия, как расстояния между векторами или годографами векторов в пространстве релевантных параметров, доказано, что в случае, если критерием подобия является квадрат расстояния между годографами, то он может быть определен по мощности амплитудного спектра сигнала, формируемого как разность реального и виртуального параметров

3 Дана классификация критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия, предложено указанный параметр использовать в качестве целевой функции при оптимальном проектировании информационно-измерительных систем тренажеров

4 Определена общая структура тренажерного комплекса, где выделены концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения, для каждого уровня определены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертого поколения

5 Решена задача достижения абсолютного статического подобия в линейных системах при отсутствии ограничений на релевантные и варьируемые параметры объекта и его физической модели, получены зависимости для определения варьируемых параметров физической модели и показано, что для достижения абсолютного статического подобия в линейных системах достаточно при проектировании определить любые N К параметров

6 Определены условия, при которых абсолютное подобие недостижимо, а практическое подобие может быть достигнуто в результате решения оптимизационной задачи, при этом показано, что задача может быть решена методом неопределенных множителей Лагранжа или сведена к задаче линейного программирования

7 Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в линейных системах, представленных в виде дифференциальных уравнений или передаточных функций, при отсутствии ограничений на релевантные динамические параметры объекта и его физической модели, получены выражения для передаточных функций корректирующих блоков, реализуемых аппаратно или программно 1

8 Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели, или аппроксимации передаточных функций корректирующих блоков, может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, при этом его достижение сводится к задаче конечномерной оптимизации

9 Сформирована полная система дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающая управляемое и неуправляемое механическое движение ПНО

10 Разработаны модели факторов, обеспечивающих информационное воздействие на оператора, в том числе шумового фона внутри кабины и светового сигнала

11 Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, ре-

шающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения прицела) на оператора

12 Разработанные математические модели увязаны в единую систему, показана взаимосвязь отдельных задач и предложен принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта

13 В соответствии с методом фрагментации описаны следующие механические и информационные компоненты виртуального объекта информационно-измерительной системы1

механическое воздействие со стороны дороги и спецоборудования раздельно по координатам г, 9 и у с заменой сложного случайного сигнала суммой двух гармонических, частота одного из которых соответствует резонансной частоте механического фильтра, а частота второго - частоте воздействия многоопорной конструкции, или микропрофиля дороги,

управление продольным движением ПНО с учетом макрорельефа местности и динамики силовой установки,

шумовое воздействие на оператора от работающего оборудования с генерацией структурированного шума, зависящего от параметров функционирования виртуального объекта,

визуальное воздействие со стороны окружающей местности, при этом предложено фрагменты образов сцены создавать из совокупности плоскостей, что позволяет просто трансформировать их в соответствии с параметрами движения виртуального ПНО по виртуальной дороге в тренажере

14. Определены факторы, влияющие на уровень подобия при технической реализации физической модели на каждом этапе преобразования сигналов от датчиков имитаторов органов управления в информационно-измерительной системе тренажера, для каждого фактора сформировано выражение для определения коэффициента подобия.

15 Показан результат применения сформулированной концепции и методологии при практическом проектировании ряда тренажерных комплексов, принятых в производство и эксплуатацию

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 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

2. Курочкин С А, Даркин Е В Математическое моделирование тренажерных систем // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16 XVI Международная научная конференция - СПб.. СПбГТИ (ТУ), 2003 - С 201-202

3 Курочкин С А, Ларкин Е В Принцип моделирования динамики движения кабин наземных транспортных средств в тренажерах // XXI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула ТулГУ, 2003. - С 22-24

4 Курочкин С А, Ларкин Е В Движение кабин наземных транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио - Тула ТулГУ, 2003 - С 24-26

5 Курочкин С А Модели переходных процессов, возникающих при движении транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио - Тула ТулГУ, 2003 - С 26-28

6 Курочкин С А, Ларкин Е В Проектирование тренажеров // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18 XVIII Международная научная конференция - Казань Казанский гос техн ун-т, 2005 - Т 5 - С 75

7 Курочкин С А, Ларкин Е В Обеспечение системных требований при разработке тренажерных комплексов // XXIII Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула ТулГУ, 2005 - С 23-24

8 Курочкин С А, Ткач В П, Ларкин Е В Проблема защищенности информации в тренажерных комплексах // Интеллектуальные и информационные системы Материалы межрегиональной научно-технической конференции -ТулаТулГУ, 2005 - С 37-40

9 Курочкин С А , Ларкин Е В, Проблема обеспечения подобия в тренажерах подвижных наземных объектов // Гидропневмоавтоматика и гидропривод-2005 -Ковров КГТА, 2006 -С 158-166

10 Курочкин С А, Ларкин Е В Информационная модель деятельности оператора в тренажерах // Математические методы в технике и технологиях Сборник трудов XIX Международной научной конференции МКТТ-19. Т Ю.Воронеж Воронеж гос техно",.акад , 2006 - С 115-116 —

11 Курочкин С А Использование частотных характеристик для оценки степени динамического подобия в тренажерах // Математические методы в технике и технологиях Сборник трудов XIX Международной научной конференции МКТТ-19 Т 10 - Воронеж Воронеж гос.технол акад,2006 - С 108

12 Курочкин С А, Пушкин А В Имитация движения рабочего места оператора в динамических тренажерах // Математические методы в технике и технологиях Сборник трудов XIX Международной научной конференции МКТТ-19 Т 10 - Воронеж Воронеж гос технол акад,2006 - С 115-116

13 Курочкин С А, Ларкин ЕВ. Синтез корректирующих блоков динамического тренажера по передаточным функциям // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио Материалы конференции - Тула- НТО РЭС им А С Попова, Изд-во ТулГУ, 2006 - С. 57 - 59.

14 Курочкин С А Синтез вектора управления подвижной платформой динамического тренажера по линейной модели // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио Материалы конференции - Тула НТО РЭС им А С Попова, Изд-во ТулГУ, 2006 - С 57-59

15 Курочкин С А, Ларкин ЕВ Моделирование систем наблюдения в тренажере // Системы управления электротехническими объектами- Труды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4 - Тула Изд-во ТулГУ, 2007. - С 21-24

16 Курочкин С А Моделирование силовой установки подвижного наземного'объекта // Системы управления электротехническими объектами Тру-

ды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4 -Тула. Изд-во ТулГУ, 2007 - С 21-24

17. Курочкин С.А., Пушкин A.B. Создание моделей объектов при проектировании тренажеров И Известия ТулГУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 188 -190.

18. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование движения наземного объекта в тренажере // Известия ТулГУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. - Тула: ТулГУ, 2003. - С. 190 - 197.

19. Курочкин С.А., Чугреев A.A. Выделение полезного сигнала при моделировании акустического шума объектов // Известия ТулГУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула- ТулГУ 2003. - С. 65 - 68. '

20. Курочкин С.А. Моделирование движения наземного объекта со стабилизированной платформой в тренажере // Известия ТулГУ. Серия: вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 4. Том 3: Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2003. С. 84 - 89.

21. Курочкин С.А., Пушкин A.B. 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.

22. Ильин A.M., Курочкин С.А. Исследование эффективности работы локальной сети для приложений реального времени // Известия ТулГУ. серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 1. Т. 1. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2004. - С. 81

~ ОО.

23. Курочкин С.А., Ткач В.П. Использование тренажерных систем для обучения личного состава // Известия ТулТУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 8. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 292 - 297.

24. Ильин A.M., Курочкин С.А.. Концепция формирования фоно-целевои обстановки в тренажерах // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. ьып.2. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 79 - 83.

25. Ильин A.M., Курочкин С.А., Ткач В.П. О базовой концепции тренажеростроения // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная тоника, информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 83 - 85.

26. Курочкин С.А., Ткач В.П., Ларкин Е.В. Моделирование программного обеспечения тренажерных комплексов // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы

Т0М ВЫП' 2' Системы Управления. - Тула: ТулГУ, 2005. С.

27. Курочкин С.А., Пушкин A.B., Ткач В.П. Моделирование в тренажерах движения подвижных наземных объектов в трехмерном пространстве // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информацион-

ные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системы управления. - Тула: Тулгу, 2005. - С. 118 - 121.

28. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Системный подход к проектированию тренажеров // Известия ТулГУ. Серия: Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 3. - Тула: ТулГУ, 2005. - С. 182 - 183.

29. Курочкин С.А, Пушкина Л.Н. Об ошибках аналогового интерфейса // Известия ТулГУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. - Т. 2. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 194 - 197.

30. Курочкин С.А., Пушкин A.B. Моделирование стабилизации управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Известия ТулГУ. Серия: Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. -Т. 1. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 305 - 308.

31. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Синтез передаточных функций корректирующих устройств тренажеров // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 3. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 254 - 258.

32. Курочкин С.А. Управление динамическими платформами тренажеров // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 3. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 249 - 254.

33. Курочкин С.А., Лучанский O.A. Передаточные функции корректирующих устройств в системах с обратными связями // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 3. Системы управления. - Тула: ТулГУ, 2006. -С. 258 - 262.

34. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Об одном подходе к моделированию шума, генерируемого механическими частями подвижного наземного объекта // Известия ТулГУ. Серия: Радиотехника и радиооптика. Т. V111. Вып. 1. - Тула: ТулГУ, 2006. - С. 58 - 64.

35. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Обеспечение подобия в цифровых управляющих системах тренажеров // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 5. Вычислительная техника. - Тула: рГулГУ, 2006. - С. 110 - 117.

36 Свидетельство на полезную модель РФ № 20685 //CA Курочкин и др Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения - МКИ 7 G 09 В 9/08 - Опубликовано 20 11 2001 Бюлл № 32

37 Патент на полезную модель РФ № 31669 //CA Курочкин и др Тренажер для подготовки операторов танка - МКИ 7 G 09 В 9/08 - Опубликовано 20 0 8 2003 Бюлл №23. j

38 Патент на полезную модель РФ № 31670 //CA Курочкин и др Приборный комплекс боевого отделения динамического танкового тренажера -МКИ 7 G 09 В 9/08 - Опубликовано 20 08.20031 Бюлл № 23

39 Патент на полезную модель РФ № 36540 //CA Курочкин и др Аппаратно-программный комплекс тренажера для подготовки операторов - МКИ 7 G 06 F 17/00 - Опубликовано 10 03 2004. Бюлл № 7

Тоенажеп „1?™* ** П0ЛезнУю модель РФ № 36549 // С А Курочкин и др й Рп подготовки операторов управляемого вооружения - МКИ 7 О 09 9/08 " Опубликовано 10 03 2004 Бюлл № 7

Тоенажеп ^ П0Лезн>то модель Рф № 48663 // С А Курочкин и др

Ж п Т подготовки операторов комплекса вооружения - МКИ 7 О 09 В У/08 - Опубликовано 27 10.2005 Бюлл № 30

Пшбо^ный^Г1" НуЮЛеЗНую модель Рф № 59303 // С А Курочкин и др

ЙГв ГГ п ГГ0 0ТДеЛеНИЯ дан~ского танкового тренажера -1Ш1К Ст 09 В 9/042 - Опубликовано 10 12 2006 Бюлл № 34

Тоенажеп л^Т*" ** П0ЛеЗНую модель Рф № 62727 // С А Курочкин и др на по™ П0ДГ0Т0ВКИ операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе - МПК О 09 В 9/08 - Опубликовано 27 04 2007 Бюлл

Тоенажеп я^Т*!?* П0Лезную модель Рф № 63095 // С А Курочкин и др ГГГ^ЛЯ П0ДГ0Т0ВКИ операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе - МПК О 09 В 9/08 - Опубликовано 10 05 2007. Бюлл

Тоенаж,; "ЭТеНТ На П°ЛеЗНуЮ Модель Рф № 65640 // С А Курочкин и др дренажер для подготовки артиллерийских расчетов - МПК Р 41 О 3/26 -

Опубликовано 10 08 2007 Бюлл №22

Математик,0™ СА' Луча™шй ° А Цифровое управление объектами //

ГяГГГТ Пр°^^МНОе °®еспечение вычислительных систем - М,- Горячая линия - Телеком, 2007. - С 25 -

2007. -4257 СКУР°ЧКИН С А 0сновы тренажеростроения. - Тула. Изд-во ТулГУ,

Изд. лиц. ЛР № 020300 от 12 02 97. Подписано в печать¿£.04.07. Формат бумаги 60x84 1/16 . Бумага офсетная. Усл.-печ. л. 2,0 Уч.-изд л. /, <?, Тираж (ОС экз. Заказ Тульский государственный университет 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92 Отпечатано в издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, ул. Бодцина, 151

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРЕНАЖЕРА

КАК ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА, ОРИЕНТИРОВАННОЙ

НА ОБУЧЕНИЕ ОПЕРАТОРА

1.0. Введение

1.1. Поколения тренажеров и методы их проектирования

1.1.1. Первое поколение

1.1.2. Второе поколение

1.1.3. Третье поколение

1.1.4. Четвертое поколение тренажеров и проблема их проектирования

1.2. Способы классификации тренажеров

1.2.1. Деление тренажеров по функциональным признакам

1.2.2. Деление по способу организации обучения

1.2.3. Деление по типу элементной базы

1.3. Проблема подобия

1.3.1. Пространство релевантных параметров

1.3.2. Годографы изображающих векторов 50 в пространстве релевантных параметров

1.3.3. Годографы изображающих векторов 5 3 в частотном пространстве релевантных параметров

1.3.4. Понятие подобия и критерии подобия

1.3.5. Разделение критериев по количеству релевантных параметров

1.3.6. Разделение критериев по масштабированию параметров

1.3.7. Разделение по физической природе параметров

1.3.8. Разделение критериев по воздействию на оператора

1.3.9. Разделение критериев по изменению параметров во времени

1.3.10. Разделение критериев по степени релевантности

1.4. Принципы системного проектирования тренажеров 68 как физических моделей

1.4.1. Концептуальный уровень разработки

1.4.2. Уровень аппаратных средств

1.4.3. Уровень математического обеспечения

1.4.4. Уровень программного обеспечения

1.4.5. Проблема системного проектирования тренажеров

1.5. Выводы

2. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДОБИЯ В ТРЕНАЖЕРАХ

2.0. Введение

2.1. Обеспечение статического подобия по линейной модели

2.1.1. Линейная модель при отсутствии ограничений

2.1.2. Достижение статического практического подобия 85 как решение задачи линейного программирования

2.1.3. Подобие при линейной модели и критерии 89 в виде квадратичной формы

2.1.4. Достижение статического практического подобия 91 методом кусочной линеаризации квадратичного критерия

2.2. Статическое подобие при нелинейной модели

2.2.1. Постановка задачи поиска экстремума по нелинейной модели

2.2.2. Решение статической задачи нелинейного программирования 97 методом неопределенных множителей

2.2.3. Решение статической задачи нелинейного программирования 100 методом линеаризации

2.3. Абсолютное динамическое подобие

2.3.1. Обеспечение абсолютного динамического подобия по системе линеиных дифференциальных уравнении

2.3.2. Обеспечение абсолютного динамического подобия линейной системы, структура которой представлена в виде передаточных функций

2.3.3. Линейная модель со встречно-параллельным включением 116 корректирующих устройств

2.4. Практическое подобие в линейных системах 122 при ограничениях на структуру физической модели

2.4.1. Параметрическая оптимизация

2.4.2. Решение динамической задачи методом Куна-Таккера

2.4.3. Решение динамической задачи методом кусочной линеаризации

2.4.4. Практическое подобие на характерных частотах

2.4.5. Структурно-параметрические аспекты оптимизации 128 критерия подобия

2.5. Достижение практического подобия с использованием 131 условий абсолютного динамического подобия

2.6. Выводы

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОДВИЖНОГО 140 НАЗЕМНОГО ОБЪЕКТА

3.0. Введение

3.1. Движение ПНО в пространстве

3.1.1. Динамика движения ПНО в пространстве

3.1.2. Кинематика движения ПНО

3.1.3. Модель дороги при продольном движении

3.2. Системы управления продольным движением ПНО

3.2.1. Модель переключения скоростей

3.2.2. Модель сцепления

3.2.3. Модель двигательной установки и трансмиссии

3.2.4. Управление вариатором и углом курса

3.2.5. Управление торможением

3.2.6. Моделирование стартера

3.3. Акустический шум ПНО 171 3.3.1. Механизм возникновения акустического шума

3.3.2. Передача структурного шума к точке наблюдения

3.3.3. Типовые источники шума ПНО

3.4. Изображение окружающей среды

3.4.1. Общие принципы модуляции светового потока

3.4.2. Формирование плоского изображения сцены

3.4.3. Смещение изображения точки

3.5. Система, решающая целевые задачи

3.6. Взаимосвязь математических моделей

3.7. Выводы

4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВИРТУАЛЬНОГО ОБЪЕКТА

4.0. Введение

4.1. Воздействия на оператора вследствие движения ПНО

4.1.1. Допущения, принятые при упрощении модели движения ПНО

4.1.2. Одномерное движение кабины

4.1.3. Многомерное движение кабины

4.1.4. Плоское движение кабины по вертикали и углу тангажа

4.1.5. Поперечно угловые перемещения

4.1.6. Частотный анализ движения ПНО

4.2. Модель продольного движения и маневров ПНО по углу курса

4.2.1. Продольное движение ПНО с колесными движителями

4.2.2. Продольное движение ПНО с гусеничными движителями

4.3. Воздействие оборудования, решающего целевые задачи

4.3.1. Реакция ПНО по координате z

4.3.2. Реакция ПНО по координате S

4.3.3. Реакция ПНО по координате у

4.3.4. Общая методика воспроизведения работы оборудования 240 для решения целевых задач

4.4. Генерация шумов

4.5. Генерация изображений

4.5.1. Имитация цели

4.5.2. Моделирование ландшафта

4.5.3. Моделирование маневров ПНО и цели 261 4.6. Выводы

5. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО- 266 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТРЕНАЖЕРОВ

5.0. Введение

5.1. Модель сенсорной подсистемы

5.1.1. Датчики

5.1.2. Усиление и фильтрация сигналов

5.1.3. Аналогово-цифровое преобразование сигналов датчиков

5.2. Математическая модель динамической платформы

5.2.1. Функциональная схема платформы

5.2.2. Математическая модель движений платформы

5.2.3. Математическая модель привода

5.3. Программная обработка данных

5.3.1. Организация вычислительного процесса

5.3.2. Учет временных характеристик процессора 291 при определении критерия подобия

5.4. Практическое применение методологии проектирования тренажеров

5.5. Выводы

Актуальность проблемы. Современный этап развития подвижных наземных объектов (ПНО) характеризуется, с одной стороны, существенным расширением функций, выполняемых ПНО, что, в свою очередь, требует от оператора известных навыков управления соответствующим оборудованием. С другой стороны, относительно высокая сложность и стоимость самого объекта и оборудования, решающего целевые задачи, дороговизна углеводородных энергоносителей и расходных материалов делает проблематичным обучение операторов, основанное на управлении реальными объектами в естественных условиях. С третьей стороны, острая конкуренция на рынке объектов исследуемого класса требует постоянной модернизации аппаратных средств, что предъявляет жесткие условия к срокам освоения операторами новой техники.

В этих условиях остро встает проблема сокращения сроков и повышения качества массовой подготовки операторов. Указанная проблема во всех индустриально развитых странах мира решается путем замены на ранних этапах обучения реальных управляемых комплексов их аналогом (тренажером), воздействующим на оператора, при соответствующем управлении, так же, как и воспроизводимый объект, и обеспечивающим имитацию различных режимов работы, в том числе нештатных ситуаций. Это, в свою очередь, порождает проблему сокращения сроков и повышение качества проектирования тренажеров, в частности, промышленного выпуска тренажеров параллельно с освоением в производстве воспроизводимых на них объектов.

Любой тренажер представляет собой физическую модель, подобную реальному объекту в заданных релевантных аспектах. В частности, основными параметрами подвижных наземных объектов, с которыми сталкивается оператор при управлении ими, являются параметры движения, а также параметры оборудования, решающего целевые задачи. При этом если физическую модель рассматривать как объект проектирования, то она представляет собой также сложную эргатическую информационно-измерительную и управляющую систему. В этой системе оператор манипулирует имитаторами органов управления, указанные манипуляции измеряются датчиками сенсорной подсистемы, и обрабатываются на ЭВМ. Затем приводятся в действие исполнительные подсистемы тренажера, и в результате на оператора должно оказываться механическое, тактильное, звуковое, световое, и прочие воздействия, аналогичные соответствующим воздействиям реального ПНО.

Информационно-измерительная система является одной из основных в тренажере. Именно от точности измерения моторной реакции оператора, адекватности обработки измерительной информации в системе и полноты воспроизведения воздействий на оператора зависит уровень статического, динамического и информационного подобия тренажеров реальным ПНО, что в конечном итоге определяет эффективность их применения при подготовке операторов.

Проблемы целенаправленного проектирования тренажеров ПНО решены далеко не полностью. В частности не сформирована общая концепция и методология целенаправленного синтеза информационно-измерительных и управляющих систем физических моделей, обеспечивающих в совокупности с их исполнительными устройствами и механизмами воспроизведение релевантных свойств реальных объектов при воздействии на них со стороны оператора, оптимально соответствующее свойствам ПНО.

Все это объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Таким образом, объектом исследования диссертации являются информационно-измерительные системы тренажеров подвижных наземных объектов, которые измеряют состояние имитаторов органов управления и за счет обработки измерительной информации обеспечивают реакцию физических моделей в ряде релевантных аспектов такую же, как и реакция моделируемого объекта.

Вследствие того, что задачи, решаемые в диссертации, и полученные результаты могут быть применены, в том числе и для железнодорожных, морских, воздушных средств базирования спецоборудования, названный объект может быть расширен до класса объектов.

Важным требованием, предъявляемым к информационно-измерительным и управляющим системам физических моделей исследуемого класса, является обеспечение воспроизведение в деталях релевантных характеристик оригинала. Таким образом, предметом исследования диссертации являются характеристики информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающие статическое, динамическое и информационное подобие физической модели реальным объектам, а также методы целенаправленного изменения указанных характеристик за счет технических решений, закладываемых в системы на этапе проектирования, производства и эксплуатации тренажеров.

В диссертационной работе использован подход, к описанию тренажерной техники, основанный на аналитических методах математического моделирования. Математические модели, разработанные в рамках примененного подхода, базируются на теориях: подобия, систем, сигналов, управления и принятия оптимальных решений. Для описания механических воздействий на оператора как со стороны ПНО, так и со стороны его физической модели, использовались методы теоретической механики. Впервые для целенаправленного синтеза информационно-измерительных и управляющих систем физических моделей теория подобия объединена с теорией принятия оптимальных решений.

Диссертационная работа является дальнейшим развитием теории и методологии проектирования тренажеров, различными аспектами которой занимались: П.М. Алабужев, В.Б.Геронимус, В.А.Веников, М.В.Кирпичев, Ю.Б. Под-чуфаров, М.А.Мамонтов и др. (теория подобия); A.C. Бабенко, В.А. Боднер, P.A. Закиров, B.C. Шукшунов, и др. (теория проектирования тренажеров как технических систем). Из зарубежных специалистов подобные исследования проводили Д.А. Браун, И. Голдстейн, Ж. Кристенсен, Дж. О'Брайен, Г. Савледи, Д. Холдинг, Р. Эбертс и др.

Цель диссертации состоит в разработке концепции и методологии создания информационно-измерительных систем физических моделей, обеспечивающих оптимальное подобие ряда релевантных параметров тренажеров аналогичным параметрам подвижных наземных объектов.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решены следующие задачи.

1. Определены поколения развития тренажеров, а для тренажеров последнего, четвертого поколения дана их общая классификация, определены структурные особенности и обозначены проблемы, возникающие при разработке их информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающих подобие физических моделей воспроизводимым объектам.

2. Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных параметров. Показано, что пространство релевантных параметров лежит на пересечении реального и виртуального пространств.

3. Введено понятие подобия, как расстояния между векторами или как расстояния между годографами векторов в пространстве релевантных параметров, и предложено использовать указанное расстояние в качестве критерия подобия при физическом моделировании объекта, дана классификация типов и критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия.

4. Доказано, что в случае, если критерием подобия является квадрат расстояния между годографами, то он может быть определен по спектральным характеристикам соответствующих величин.

5. Определена общая структура тренажерного комплекса, где выделены: концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения; для каждого уровня определены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертого поколения.

6. Сформирована общая система дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающая движение ПНО в трехмерном пространстве под действием приложенных к нему сил: воздействия дороги, сопротивления движению и движущих сил движителей, функционирующего оборудования, решающего целевые задачи.

7. Получена система неоднородных дифференциальных уравнений, описывающих функционирование двигателей внутреннего сгорания или дизелей в момент их разгона и нормальной работы, а также связывающих режимы работы двигателей с параметрами продольного движения ПНО.

8. Разработана аналитическая модель формирования шумового фона внутри кабины ПНО, учитывающая характер возбудителей шума, наличие резонирующих поверхностей, а также различных каналов передачи звука от источника к месту его восприятия; показано, что ряд параметров шума зависит от регулярной составляющей возбудителей шумового сигнала и связан с работающей двигательной установкой и элементами трансмиссии, а другие параметры являются следствием случайных воздействий дороги, сухого трения и других факторов.

9. Разработана модель формирования светового сигнала, воспринимаемого в точке наблюдения оператором или техническим регистрирующим прибором, получены зависимости для расчетов фотометрических параметров и местоположения соответствующей точки окружающей среды на плоскости воспринимающих элементов системы восприятия при маневрах ПНО и целей.

10. Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, решающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения прицела) на оператора.

11. Получены выражения для варьируемых параметров физической модели при достижении абсолютного статического подобия в линейных системах без ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели. Показано, что в качестве варьируемых могут быть выбраны любые Ы-К конструктивных параметров физической модели.

12. Определены условия, при которых необходимо переходить от абсолютного статического подобия к статическому практическому подобию, и показано, что для критерия, определяемого как сумма модулей, задача достижения практического подобия может быть сведена к задаче линейного программирования.

13. Сформулирована задача достижения практического подобия с квадратичным критерием и получены условия для ее решения методом неопределенных множителей, а также методом линеаризации критерия качества.

14. Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в информационно-измерительных системах, описанных линейными дифференциальными уравнениями при отсутствии ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, а также на варьируемые параметры физической модели, в том числе и для случая, когда математическое описание представлено в виде передаточных функций.

15. Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, причем задача достижения практического динамического подобия сводится к задаче конечномерной оптимизации, предложен метод параметрического решения динамической задачи с применением теоремы Куна-Таккера и с применением метода линеаризации критерия.

16. Разработан принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта, согласно которому общая математическая модель разбивается на ряд фрагментов, каждый из которых описывается отдельной, и, как правило, более простой системой дифференциальных и/или алгебраических уравнений.

17. В соответствии с принципом фрагментации описаны следующие механические и информационные воздействия на оператора:

- воздействие со стороны дороги с заданным микропрофилем;

- воздействие со стороны оборудования в момент решения целевых задач;

- шумовое воздействие на оператора от работающего оборудования;

- информационное воздействие по визуальному каналу

18. На основании анализа передаточных функций и спектральной плотности сигналов, воздействующих на оператора, сделан вывод о возможности замены сложного воздействия суммой двух гармонических сигналов, частота одного из которых соответствует максимуму частотной характеристики передаточной функции механического фильтра, а частота второго соответствует частоте воздействия многоопорной конструкции, или микропрофиля дороги.

19. Разработан принцип и получены зависимости упрощенного описания продольного движения ПНО с колесными и гусеничными движителями, в котором учтены макрорельеф местности и динамика силовой установки.

20. Разработан принцип моделирования структурированного шума методом фильтрации белого шума.

21. На основании анализа сцен, формируемых при создании информационного подобия движения ПНО на реальной местности, сделан вывод о целесообразности кусочно-линейного синтеза образа сцены, позволяющего существенно понизить вычислительную сложность изменения параметров изображения при имитации маневров ПНО и целей.

22. Определены особенности проектирования информационно-измерительных систем тренажеров, как эргатических комплексов, представляющих собой физические модели подвижных наземных объектов.

23. Проведена экспериментальная проверка разработанных методов проектирования физических моделей подвижных наземных объектов при практическом проектировании информационно-измерительных систем ряда тренажерных комплексов, производимых промышленностью.

Научные положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной.

1. Сформулирована концепция и разработана методология создания информационно-измерительных и управляющих систем тренажеров, обеспечивающих в этом типе физических моделей воспроизведение релевантных свойств реальных подвижных наземных объектов с обеспечением требуемого уровня подобия.

2. Предложена классификация видов подобия и получены зависимости, связывающие релевантные параметры объекта и аналогичные параметры физической модели в критерии подобия каждого вида.

3. Решены общие задачи достижения абсолютного статического и динамического подобия за счет вариации параметров информационно-измерительной и управляющей систем физической модели при условии ограниченного размера матрицы изменяемых коэффициентов по сравнению с размерностью матрицы коэффициентов неизменяемой части.

4. Сформулирован ряд оптимизационных задач достижения практического статического и динамического подобия, для чего разработаны критерии оптимизации и системы ограничений, для каждой задачи оптимизации предложены методы их решения.

5. В соответствии с концепцией воспроизведения релевантных свойств объекта в его физической модели разработана общая математическая модель управления реальным физическим объектом, описывающая механическое и информационное (звуковое и визуальное) воздействия на оператора как реакцию на его манипуляции органами управления реального объекта.

6. Предложен метод фрагментации и последующих упрощений комплексной математической модели объекта для его реализации в информационно-измерительной системе тренажера.

7. Разработан способ и предложена схема конструирования информационно-измерительной системы тренажера для воспроизведения на нем релевантных факторов объекта воздействующих на оператора,

Принципиальный вклад в развитие теории информационно-измерительных систем тренажеров.

1. Концепция и методология оптимального проектирования информационно-измерительных систем тренажеров, как физических моделей, воспроизводящих релевантные для конкретного класса учебно-тренировочных задач свойства реальных подвижных наземных объектов и находящихся в отношении подобия с ними.

2. Система зависимостей для критериев подобия, отражающих цели проектирования физической модели и связывающих релевантные для данной цели параметры объекта и тренажера.

3. Математические выражения для прямых расчетов варьируемых параметров информационно-измерительной и управляющей систем физической модели при достижении абсолютного статического и динамического подобия.

4. Формулировка задач достижения практического подобия как оптимизационных, разработка для каждой оптимизационной задачи критериев, системы ограничений, и метода решения.

5. Общая математическая модель управления реальным физическим объектом и фрагментация модели для сокращения вычислительной сложности ее реализации в виртуальном объекте информационно-измерительной системы физической модели.

6. Метод целенаправленного конструирования информационно-измерительных систем физических моделей, реализованный в ряде практических разработок тренажеров.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации концепция и методология ориентированы на использование при проектировании измерительно-информационных и управляющих систем как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых тренажеров, что позволяет повысить до оптимального уровень их подобия при воспроизведении релевантных характеристик подвижных наземных объектов, а также сократить сроки разработки аппаратных средств и программного обеспечения.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата и успешным применением методологии при решении практических задач по разработке информационно-измерительных и управляющих систем тренажеров подвижных наземных объектов.

Реализация и внедрение результатов. Разработанные в диссертации концепция, методология, методы и методики внедрены в промышленность при выполнении следующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения»: разработка динамических тренажеров экипажей танков Т-72Б, Т-80У, Т-90, Т-90С; разработка тренажеров боевых отделений танков Т-72Б, Т-80У, Т-90, Т-90С; разработка тренажеров боевых отделений модернизированных боевых машин пехоты БМП-1, БМП-2, БМП-3, боевой машины десанта БМД-4. создание комплексного тренажера экипажей огнеметной системы ТОС-1А.

Ряд теоретический 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. XVI Международная научная конференция «Математические методы в гехнике и технологиях. ММТТ-16» - Санкт Петербург, Спб ГТИ (ТУ), 2003.

2. XXI Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2003.

3. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специального машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2003.

4. XVIII Международная научная конференция «Математические методы з технике и технологиях: ММТТ-18» - Казань, КазГТУ, 2005.

5. XXIII Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2005.

6. Межрегиональная научно-техническая конференция «Интеллектуальные и информационные системы» - Тула, ТулГУ, 2005.

7. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специ-шьного машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2005.

8. Межвузовская научно-техническая конференция «Гидропневмоавто-«ттика и гидропривод - 2005» - Ковров: КГТА, 2006.

9. XIX Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях: МКТТ-19» - Воронеж, ВГТА, 2006.

10. XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2006.

11. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специального машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2006.

12. Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 50-летию кафедры САУ - Тула, ТулГУ, 2006.

13. Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция «Системы управления электротехническими объектами» - Тула, ТулГУ, 2007.

14. Научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава кафедры «Робототехника и автоматизация производства» Тульского государственного университета 2003, 2004, 2005 и 2006, 2007 гг.

По теме диссертации опубликовано 46 работ, включенных в список литературы, в том числе: 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 9 патентов, 1 монография и 16 публикаций, представляющих материалы или тезисы докладов на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, изложенных на 328 страницах машинописного текста и включающих 88 рисунков и 8 таблиц, заключения, приложения на двух страницах, содержащего акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и промышленность, и списка использованной литературы из 243 наименований.

5.5. Выводы

1. Разработана модель, позволяющая определить коэффициенты подобия информационно-измерительной системы при прохождении сигнала через следующие этапы обработки: съем сигнала с датчиков, фильтрация и усиление, дискретизация, квантование по уровню; определены соответствующие параметры подобия для сигналов пропорционального (резистивного) и переключательного (контактного и оптронного) датчиков.

2. Определен коэффициент подобия в реальной аналого-цифровой информационно-измерительной системе при использовании передаточной функции объекта в качестве восстанавливающего фильтра.

3. Разработана математическая модель одного из важных компонентов информационно-измерительной системы: динамической платформы, приводимой в действие электроприводами через кривошипные механизмы с учетом сил и моментов сухого трения.

4. Определены основные аспекты включения ЭВМ в контур управления, влияющие на изменение коэффициента подобия динамической модели, показано, что основным фактором, понижающим уровень подобия, является временная задержка распространения сигнала, вызванная типовыми операциями аналого-цифровых систем; оценено приращение критерия подобия при временных задержках, связанных с обработкой измерительной информации на ЭВМ.

5. Приводятся требования к параметрам решения основных задач по обеспечению подобия при обработке сигналов сенсорной подсистемы на ЭВМ в тренажерах.

6. Приводятся результаты промышленного использования основных положений диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании введенного понятия тренажера как эргатического комплекса, анализа целей создания тренажеров и поколений их развития сформулирована концепция и разработана методология создания тренажеров как физических моделей, воспроизводящих релевантные свойства реальных подвижных наземных объектов и находящихся в отношении подобия с ними.

2. Предложена классификация тренажеров: по моделированию акселера-ционных ощущений, объему моделируемых функций, способу сопряжения с реальным объектом, специфике размещения, взаимодействию инструктора с обучаемым, управлению процессом обучения, типу привода подвижной платформы, способу отображения окружающей среды и типу системы управления, определено место тренажеров четвертого поколения в данной классификации.

3. Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных параметров, показано, что пространство релевантных параметров лежит на пересечении реального и виртуального пространств; введено понятие подобия, как расстояния между векторами и расстояния между годографами векторов в пространстве релевантных параметров, и предложено указанное расстояние использовать в качестве критерия подобия при физическом моделировании объекта.

4. Доказано, что в случае, если критерием подобия является квадрат расстояния между годографами, то он может быть определен по мощности амплитудного спектра сигнала, формируемого как разность реального и виртуального параметров.

5. Дана классификация критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия.

6. Определена общая структура тренажерного комплекса, где выделены: концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения; для каждого уровня определены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертого поколения.

7. Решена задача достижения абсолютного статического подобия в линейных системах при отсутствии ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, а также на параметры оптимизации физической модели, получены зависимости для определения варьируемых параметров физической модели и показано, что для достижения абсолютного статического подобия по линейным моделям достаточно при проектировании определить любые Ы-К параметров.

8. Определены условия, при которых абсолютное подобие недостижимо, и поэтому необходимо решать задачу достижения статического практического подобия, при этом определены случаи, когда эта задача может быть решена как оптимизационная задача линейного программирования.

9. Сформулирована задача достижения практического подобия с квадратичным критерием и получены условия для ее решения методом неопределенных множителей Лагранжа, а также методом линеаризации критерия качества.

10. Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в линейных системах, представленных в виде дифференциальных уравнений или передаточных функций, при отсутствии ограничений на релевантные динамические параметры объекта и его физической модели, получены выражения для передаточных функций корректирующих блоков, реализуемых аппаратно или программно, а также предложен вариант аппроксимации передаточных функций с оптимизацией критерия подобия.

11. Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, при этом его достижение сводится к задаче конечномерной оптимизации; предложены метод неопределенных множителей Лагранжа и линеаризации критерия качества для ее решения.

12. Разработана методика структурно-параметрической оптимизации физической модели при достижении практического динамического подобия.

13. Сформирована система дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающая прямолинейное движение и угловые вращения ПНО в трехмерном пространстве в земной системе координат под действием приложенных к нему сил: воздействия дороги, сопротивления движению и движущих сил движителей; определены выражения для сил и моментов, воздействующих на ПНО.

14. Получена система неоднородных дифференциальных уравнений, описывающая функционирование двигателей внутреннего сгорания или дизелей в момент их разгона и нормальной работы с учетом того, что моменты сопротивления и движущий носят циклический характер, а период цикла зависит от угловой скорости вращения вала двигателя.

15. Разработана модель формирования шумового фона внутри кабины ПНО, учитывающая характер возбудителей шума, наличие резонирующих поверхностей, а также различных каналов передачи звука от источника к месту его восприятия, показано, что шум, в общем случае, является структурированным и связан с режимами работы бортового оборудования и движения ПНО по дороге.

16. Разработана модель формирования светового сигнала, воспринимаемого в точке наблюдения оператором или техническим регистрирующим прибором, получены зависимости для расчетов фотометрических параметров и местоположения соответствующей точки окружающей среды на плоскости воспринимающих элементов системы восприятия.

17. Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, решающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения прицела) на оператора.

18. Разработанные математические описания увязаны в единую систему и показана взаимосвязь отдельных задач между собой.

19. Разработан принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта, согласно которому общая математическая модель разбивается на ряд фрагментов, каждый из которых описывается отдельной, и, как правило, более простой системой дифференциальных и/или алгебраических уравнений.

20. В соответствии с методом фрагментации описаны следующие механические и информационные воздействия на оператора: механическое воздействие со стороны дороги и спецоборудования раздельно по координатам г, 3 и у; шумовое воздействие на оператора от работающего оборудования; визуальное воздействие со стороны окружающей местности.

21. На основании анализа передаточных функций и спектральной плотности сигналов, воздействующих на оператора, сделан вывод о возможности замены сложного сигнала суммой двух простых гармонических сигналов, частота одного из которых соответствует максимуму частотной характеристики передаточной функции механического фильтра, а частота второго соответствует частоте воздействия многоопорной конструкции, или микропрофиля дороги.

22. Разработан принцип и структурная схема управления продольным движением ПНО с колесными и гусеничными движителями на основании упрощенной математической модели, учитывающей макрорельеф местности и динамику силовой установки; показано, что у объекта с колесными движителями математическое описание маневров по углу курса сводится к уравнению сил, а у объекта с гусеничными движителями - к уравнению моментов.

23. Разработан принцип моделирования структурированного шума методом фильтрации белого шума; предложена структурная схема генерации структурированного шума.

24. Получены общие выражения, позволяющие создавать образы сцены, а затем трансформировать эти образы в соответствии с параметрами движения виртуального ПНО по виртуальной дороге в тренажере.

25. Определены факторы, влияющие на уровень подобия при технической реализации физической модели на каждом этапе преобразования сигналов от датчиков имитаторов органов управления в информационно-измерительной системе тренажера, для каждого фактора сформировано выражение для определения коэффициента подобия.

26. Показан результат применения сформулированной концепции и методологии при практическом проектировании ряда тренажерных комплексов, принятых в производство и эксплуатацию.

1. Авиационные тренажеры / А.А.Красовский, В.И.Лопатин, А.И.Наумов, Ю.Н.Самолаев. М.: Изд-во ВВИА им. Жуковского. - 1992. - 320 с.

2. Автомобильные тренажеры / B.C. Гуслиц и др. М.: Транспорт, 1975.97 с.

3. Александров В.В., Садовничий В.А., Чугунов О.Д. Математические задачи динамической имитации полета. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 181 с.

4. Алимов И.Д., Закиров P.A. Авиационные тренажеры для летного и технического состава // Итоги науки и техники: Воздушный транспорт. М.: ВИНИТИ, 1976. - 206 с.

5. Андриянов A.B., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. - 176 с.

6. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. - 343 с.

7. Артюхин С.Ю., Артюхин Ю.П., Черников C.B. Принцип оценивания качества выполнения оператором динамических операций при управлении летательным аппаратом // Автоматика и телемеханика. 1983. - № 9. - С. 26 - 31.

8. Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения. М.: Прогресс, 1980. - 528 с.

9. Аттенков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 440 с.

10. Ю.Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Б. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1989. - 488 с.

11. П.Баранов А.И., Васильев В.В. Моделирование тепловых полей в электронных тренажерах // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Науко-ва думка, 1990. - С. 118 -122.

12. Бархатов А.Г., Иванов Г.Г., Корсаков Ю.Л. Видеосистема мониторинга транспортных потоков. Проблема стабилизации изображений // Изв. ГЭТУ. Сб. научных трудов. Вып. 519. С.Пб.: ГЭТУ, 1998. - С. 53 - 57.

13. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1987. - 598 с.

14. Биологическая кибернетика / А.Б.Коган, Н.П.Наумов, Б.Г.Режабек, О.Г.Чароян. М.: Высшая школа, 1977. - 408 с.

15. Бирюков С.И. Оптимизация: Элементы теории. Численные методы. -М.: МЗ-Пресс. 2003. 248 С.

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

17. Богачев С.К. Авиационная эргономика. М.: Машиностроение, 1978.138 с.

18. Боднер В.А., Закиров P.A., Смирнова И.И. Авиационные тренажеры. -М.: Машиностроение, 1978. 192 с.

19. Боднер В.А. Оператор и летательный аппарат. М.: Машиностроение, 1976.-222 с.

20. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1973. - 506 с.

21. Бондаренко В.Е., Самойлов В.Д., Скляров В.Ф. Автоматизация разработки математических моделей для тренажеров. Киев: Наукова думка, 1984. -144 с.

22. Бондаренко В.Е. Семантические структуры для синтеза ситуационных тренажеров // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990.-С. 61.-67.

23. Бутаков Е.А., Островский В.И., Фадеев Л.И. Обработка изображений на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1987. - 236 с.

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

25. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968.356 с.

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

27. Бутенко Б.И., Зайцев B.C. К вопросу о подготовке операторов сложных систем // Проблемы формирования профпригодности специалистов. М.:

28. Экономика, 1985. С. 45 - 49.

29. Варламов Р.Г. Использование общей методологии моделирования в теории радиоаппаратостроения // Кибернетику на службу коммунизму: Т. 7. -М.: Энергия, 1973. - 228 - 231.

30. Введение в аэроавтоупругость / С.М.Белоцерковский, Ю.А.Кочетков, А.А.Красовский, В.В.Новицкий. М.: Наука, 1980. - 384 с.

31. Венда В.Ф. Перспективы развития психологической теории обучения операторов // Психологический журнал. 1980. - Т. 4. - № 1. - С. 48 - 63.

32. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта. М.: Машиностроение, 1990.-488 с.

33. Веников В.А. Применение теории подобия и физического моделирования в электротехнике. М.: ГЭИ, 1949. - 196 с.

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

35. Веретенников Л.П., Потапкин А.И., Раимов М.М. Моделирование, вычислительная техника и переходные процессы в судовых электроэнергетических системах. JL: Судостроение, 1964. - 382 с.

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

37. Вилькс В.Г., Дворников М.В. Качение колеса с пневматикой по плоскости // Прикладная математика и механика. 1998. - Т. 62. - Вып. 3. - С. 393 -404.

38. Виттих В.А., Цыбатов В.А. Оптимизация бортовых систем сбора и обработки данных. М.: Наука, 1985. - 176 с.

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

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

41. Глушков В.М., Иванов В.В., Яненко В.М. Моделирование развивающихся систем. М.: Наука, 1983. - 352 с.

42. Годунов А.И., Ермолов O.K., Меерович Г.Ш. Авиационные тренажерыи безопасность полетов. М.: Воздушный транспорт, 1991. 343 с.

43. Гольберг Л.М. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

44. Гордеева Н.Д., Зинченко В.П. Функциональная структура действия. -М.: МГУ, 1982.-208 с.

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

46. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатиче-ских систем. Л.: Наука, 1982. - 272 с.

47. Губинский А.И., Евграфов В.Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. Л.: Судостроение, 1984. - 224 с.

48. Гуглин Н.И. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры. М.: Радио и связь, 1982. - 272 с.

49. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973.206 с.

50. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. -М.: Мир, 1988.-488 с.

51. Денисов В.Г. Космонавт летает на земле. М.: Машиностроение, 1964. - 152 с.

52. Денисов В.Г., Онищенко В.Ф. Инженерная психология в авиации и космонавтике. М.: Машиностроение, 1972. - 316 с.

53. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. М.: Наука, 1971. - 288 с.

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

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

56. Дружинин Г.В. Анализ эргатических систем. М.: Энергия, 1984.160 с.

57. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.:

58. Наука/Интерпериодика, 2000. 327 с.

59. Егупов Н.Д., Лапин C.B. Теория матричных операторов и ее применение к задачам автоматического управления. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. - 496 с.

60. Еремин И.И. Теория линейной оптимизации.- Екатеринбург: Ин-т математики и механики РАН, 1999. 312 с.

61. Ерофеенко В.Г., Козловская И.С. Основы математического моделирования. Минск: БГУ, 2002. - 195 с.

62. Жилинскас А.Г., Шалтянис В.Р. Поиск оптимума: Компьютер расширяет возможности. М.: Наука, 1898. - 124 с.

63. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 496 с.

64. Измайлов А.Ф. Численные методы оптимизации. М.: Физматлит, 2005. - 304 с.

65. Ильин A.M., Курочкин С.А. Концепция формирования фоно-целевой обстановки в тренажерах // «Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системыуправления. Тула: ТулГУ, 2005. - С. 79 - 83.

66. Ильин A.M., Курочкин С.А., Ткач В.П. О базовой концепции тренажеростроения // «Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системы управления. -Тула: ТулГУ, 2005. С. 83 - 85.

67. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра. М.: Наука, 1978. - 302 с.

68. Ильчишин А.П., Поплавский И.А. Оптимизация устройств хранения и визуализации оперативной информации о ходе обучения в электронных тренажерах сварщиков // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990.-С. 100-110.

69. Иовенко О.В., Чачко А.Г. Подготовка оперативного состава с помощью тренажеров // Теплоэнергетика. № 11.- 1973. - С. 25 - 28.

70. Кавешников В.А. Системный анализ и оптимизация. Тула: ТулГУ, 2001.- 130 с.

71. Кальман P.E. Об общей теории систем управления // Теория дискретных оптимальных и самонастраивающихся систем. Труды 1 Международного конгресса ИФАК. Т. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 521 - 547.

72. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Физматлит, 2001.-264 с.

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

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

75. Клайн Д.С. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968. - 302 с.

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

77. Кондратьев Г.В. Геометрическая теория синтеза оптимальных, стационарных, гладких систем управления. М.: Физматлит, 2003. - 144 с.

78. Копылов И.П., Мамедов Ф.А., Беспалов В.Я. Математическое моделирование асинхронных машин. М.: Энергия, 1969. - 97 с.

79. Кот Т.М., Чачко А.Г. Принципы построения и структура диалоговойсистемы, тренирующей операторов атомных энергоблоков // Упр. системы и машины. 1983. - № 6. - С. 111 - 116.

80. Коутс Д., Влейминк И. Интерфейс "Человек-компьютер". M.: Мир, 1990. - 501 с.

81. Краснов М.П., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. М.: Наука, 1971.-304 с.

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

83. Красовский A.A. Концепция оптимального инструктора и автоматизация обучения на тренажерах // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. -1989.-№6.-С. 139- 144.

84. Красовский A.A. Математическое моделирование и компьютерные системы обучения и тренажа. М.: Изд-во ВВИА им. Жуковского, 1989. - 255 с.

85. Красовский A.A. Основы теории авиационных тренажеров. М.: Машиностроение, 1995. - 304 с.

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

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

88. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. М.: Машиностроение, 2004. - 576 с.

89. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: нелинейные модели. М.: Наука, 1988. - 328 с.

90. Кувшинов В.В., Логвинов С.С., Мальцев В.А. Физико-математическое моделирование и оценка качества функционирование военных эргатических систем «оператор тренажер ПТРК». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 272 с.

91. 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.

92. Курочкин С.А. Модели переходных процессов, возникающих при движении транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 26 - 28.

93. Курочкин С.А. Синтез вектора управления подвижной платформой динамического тренажера по линейной модели // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио: Материалы конференции. Тула: НТО РЭС им. А.С.Попова, Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 57 - 59.

94. Курочкин С.А. Управление динамическими платформами тренажеров // Известия ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 3. Системы управления. Тула: ТулГУ, 2006. - С. 249 - 254.

95. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Движение кабин наземных транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 24 - 26.

96. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Математическое моделирование тренажерных систем // Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-16. XVI Международная научная конференция. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - С.201 202.

97. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование движения наземного объекта в тренажере // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 190 - 197.

98. Курочкин С.А. Моделирование силовой установки подвижного наземного объекта // Системы управления электротехническими объектами: Труды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 21 - 24.

99. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование систем наблюдения в тренажере // Системы управления электротехническими объектами: Труды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 21 - 24.

100. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Обеспечение системных требований при разработке тренажерных комплексов // XXIII Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 23 - 24.

101. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Об одном подходе к моделированию шума, генерируемого механическими частями подвижного наземного объекта // Известия ТулГУ. Сер. Радиотехника и радиооптика. T. VIII. Вып. 1. Тула: ТулГУ, 2006. - С. 58 - 64.

102. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Принцип моделирования динамики движения кабин наземных транспортных средств в тренажерах // XXI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 22 - 24.

103. Курочкин С.А., Ларкин Е.В, Проблема обеспечения подобия в тренажерах подвижных наземных объектов // Гидропневмоавтоматика и гидропривод 2005. - Ковров: КГТА, 2006. - С. 158 - 166.

104. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Проектирование тренажеров // Математические методы в технике и технологиях: ММТТ-18. XVIII Международная научная конференция. Казань: Казанский гос. техн. ун-т, 2005. - Т. 5. - С. 75.

105. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Синтез корректирующих блоков динамического тренажера по передаточным функциям // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио: Материалы конференции. Тула: НТО РЭС им. А.С.Попова, Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 57 - 59.

106. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Системный подход к проектированию тренажеров // Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 3. -Тула: ТулГУ, 2005. С. 182 - 183.

107. Курочкин С.А., Лучанский O.A. Цифровое управление объектами // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем. М.: Горячая линия - Телеком , 2007. - С. 25 - 28.

108. Курочкин С.А. Основы тренажеростроения. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. - 247 с.

109. Курочкин С.А., Пушкин A.B. 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.

110. Курочкин 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.

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

112. Курочкин С.А., Пушкина JI.H. Об ошибках аналогового интерфейса // Известия ТулГУ: Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. Т. 2. - С. 194 - 197.

113. Курочкин С.А., Ткач В.П. Использование тренажерных систем для обучения личного состава // Проблемы специального машиностроения. Вып. 8.- Тула: ТулГУ, 2005. С. 292 - 297.

114. Курочкин С.А., Ткач В.П., Ларкин Е.В. Проблема защищенности информации в тренажерных комплексах // Интеллектуальные и информационные системы: Материалы межрегиональной научно-технической конференции.- Тула: ТулГУ, 2005. С. 37 - 40

115. Курочкин С.А., Чугреев A.A. Выделение полезного сигнала при моделировании акустического шума объектов // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 65 - 68.

116. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1975. - 432 с.

117. Лагранж Ж. Аналитическая механика. М.: Гостехиздат, 1950. - Т. 1.- С. 372-390.

118. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000. - 296 с.

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

120. Ломов Б.Ф., Меныпин Г.Г. Надежность систем «человек-машина» // Надежность и эффективность в технике. М.: Машиностроение, 1986. - Т. 1. -С. 113-121.

121. Лунгу К.Н. Линейное программирование: Руководство к решению задач. М.: Физматлит, 2005. - 128 с.

122. Лямин A.B., Мирошник И.В. Динамические модели многоприводных колесных роботов // Анализ и управление нелинейными колебательными системами. С.Пб.: Наука, 1998. - С. 201 - 214.

123. Лямин A.B., Фрадков А.Л. К задаче о выкатывании экипажа из ямы // Автоматика и телемеханика. 1997. - № 11. - С. 45 - 55.

124. Мазуров В.Д. Метод комитетов в задачах оптимизации и классификации. М.: Наука, 1990. - 245 с.

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

126. Марасанов В.В. Модели связи человека с внешней средой. Кишинев: Штиница, 1982. - 183 с.

127. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Т. 1. Методы классической и современной теории автоматического управления / Ред. К.А. Пупков и Н.Д. Егупов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 656 с.

128. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Т. 3. Синтез регуляторов систем автоматического управления / Ред. К.А. Пупков и Н.Д. Егупов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 616 с.

129. Математические основы теории автоматического регулирования.

130. T.l, 2 / В.А. Иванов, В.С.Медведев, Б.К.Чемоданов, А.С.Ющенко. Под ред. Б.К.Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977. - Т. 1 - 518 с. Т. 2-518 с.

131. Медведев В.И. Устойчивость физиологических и психологических функций человека при действии экстремальных факторов. JL: Наука, 1982. -104 с.

132. Медведев С.С. О некоторых закономерностях в работе оператора // Автоматика и телемеханика. 1956. - Т. 17. - № 11. - С. 985 - 999.

133. Мельник A.A. Тренажеры для обучения водителей. Киев: Техника, 1973. - 140 с.

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

135. Методы инженерно-психологических исследований в авиации / Ю.П.Доброленский, Н.Д.Завьялова, В.А.Пономаренко, В.А.Туваев. Ред. Ю.П. Доброленского. М.: Машиностроение, 1975. - 280 с.

136. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления. Гл. 5. Алгоритмы систем с переменной структурой / Ред. К.А. Пупкова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - С. 658 - 677.

137. Милютин A.A. Принцип максимума в общей задаче оптимального управления. М.: Физматлит, 2001. - 304 с.

138. Михайлов А.П., Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматлит, 2005. - 320 с.

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

140. Мозжечков В.А. Моделирование технических систем. Тула: Тул-ГТУ, 1992. - 96 с.

141. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970. - 295 с.

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

143. Новик И.Б. О моделировании сложных систем. М.: Мысль, 1965.325 с.

144. Новожилов И.В. Качение колеса // Изв. РАН. Механика твердого тела. 1998.-№4. -С. 50-55.

145. Патент на полезную модель РФ № 31669 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов танка. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 20.08.2003. Бюлл. № 23.

146. Патент на полезную модель РФ № 31670 // С.А. Курочкин и др. Приборный комплекс боевого отделения динамического танкового тренажера. -МКИ 7 G 09 В 9/08. Опубликовано 20.08.2003. Бюлл. № 23.

147. Патент на полезную модель РФ № 36540 // С.А. Курочкин и др. Аппаратно-программный комплекс тренажера для подготовки операторов. МКИ 7 G 06 F 17/00. - Опубликовано 10.03.2004. Бюлл. № 7.

148. Патент на полезную модель РФ № 36549 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 10.03.2004. Бюлл. № 7.

149. Патент на полезную модель РФ № 48663 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 27.10.2005. Бюлл. № 30.

150. Патент на полезную модель РФ № 59303 // С.А.Курочкин и др. Приборный комплекс боевого отделения динамического танкового тренажера. -МПК G 09 В 9/042. Опубликовано 10.12.2006. Бюлл. № 34.

151. Патент на полезную модель РФ № 62727 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе. МПК G 09 В 9/08. - Опубликовано 27.04.2007. Бюлл. № 12.

152. Патент на полезную модель РФ № 63095 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе. МПК G 09 В 9/08. - Опубликовано 10.05.2007. Бюлл. № 13.

153. Павлов В.В., Мелешев А.М., Палейчук Д.И. Моделирование операторской деятельности человека. Киев: Знание, 1981. - 20 с.

154. Парамонов П.П. Основы проектирования авионики. Тула: ТулГУ, 2003.- 164 с.

155. Первозванский A.A. Курс теории автоматического управления. -М.: Наука, 1986. 760 с.

156. 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.

157. Плотников В.И., Солодовников В.В., Яковлев A.B. Теория автоматического управления техническими системами. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.-492 с.

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

159. Полак Э. Численные методы оптимизации: Единый подход. М.: Мир, 1974. - 357 с.

160. Попов Г.П. Инженерная психология в радиолокации. М.: Советское радио, 1971. - 186 с.

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

162. Присняков В.Ф., Приснякова Л.М. Модель процесса удержания информации в памяти человека // Психологический журнал. 1984. - Т. 5. - № 4. С. 29 - 36.

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

164. Ропало H.A., Шелехов К.В. Принципы построения электронных сварочных тренажеров коллективного пользования // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990. - С. 90 - 100.

165. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля и его колебания. М.: Маш-гиз, 1960. - 257 с.

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

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

168. Самойлов В.Д. Основы автоматизированного построения трена-жерно-обучающих систем и систем профессиональной диагностики // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990. - С. 3 -15.

169. Самойлов В.Д. Эргатические системы профессиональной подготовки операторов // Электронное моделирование. 1986. - № 4. - С. 101 - 106.

170. Свидетельство на полезную модель РФ № 20685 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 20.11.2001. Бюлл. № 32.

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

172. Силаев A.A. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 192 с.

173. Сипайлов Г.А., Лоос A.B. Математическое моделирование сложных машин. М.: Высшая школа, 1980. - 175 с.

174. Стрекаловский А.Г. Элементы невыпуклой оптимизации. Новосибирск: Наука, 2003. - 356 с.

175. Сухарев А.Г., Тимаков A.B., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Физматлит, 2005. - 368 с.

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

177. Теория моделей в процессах управления / Петров Б.Н., Уланов Г.М., Гольденблат И.И. и др. М.: Наука, 1978. 224 с.

178. Теория подобия и размерностей: Моделирование /П.М. Алабужев и др. М.: Высшая школа, 1068. - 208 с.

179. Теория стрельбы из танков / Н.И. Романов, Ю.И.Семенов, И.И.Завалишин, Ф.Ф.Родионов, В.Н.Кудрявцев, Ю.П.Павлов, Н.А.Рыжик. По ред. Н.И.Романова. М.: Военная академия бронетанковых войск им. Малиновского Р.Я., 1973. -424 С.

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

181. Тренажерные системы / В.Е.Шукшунов и др. М.: Машиностроение, 1981.-256 с.

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

183. Туманов А.Г. Алгоритмизированная система подготовки оперативного персонала с помощью локальных тренажеров // Электрические станции. -1984. -№3.- С. 25-26.

184. Феррари Д. Оценка производительности вычислительных систем. -М.: Мир, 1981.-576 с.

185. Фокин Ю.Г. Оператор-технические средства: обеспечение надежности. М.: Воениздат, 1985. - 192 с.

186. Фрейдзон И.Р., Филиппов Л.Г. Математические модели в судовых обучающих комплексах. Д.: Судостроение, 1972. - 350 с.

187. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. - 534 с.

188. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: Мир, 1989. - 656 с.

189. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М.: Мир, 1990. - 239 с.

190. Цибулевский И.Е. Человек как звено следящей системы. М.: Наука, 1981. - 288 с.

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

192. Человеческий фактор: Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов / Т. 3. Д. Холдинг и др. М.: Мир, 1991. -302 с.

193. Человеческий фактор: Эргономическое проектирование деятельности и систем / Т. 4. Дж. О'Брайен и др. М.: Мир, 1991. - 496 с.

194. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления. СПб: Питер, 2004. - 256 с.

195. Шаракшанд A.C., Железнов И.Г. Испытания сложных систем. М.: Высшая школа, 1974. - 180 с.

196. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 302 с.

197. Шеридан Т.Б., Феррел У.Р. Системы человек-машина. М.: Машиностроение, 1980. - 400 с.

198. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах «человек-техника». М.: Машиностроение, 1983. - 224 с.

199. Штейнбух К. Автоматы и человек. М.: Советское радио, 1967.490 с.

200. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.-683 с.

201. Экспериментально-психологические исследования в авиации и космонавтике / Береговой Г.Т., Завалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А. Экспериментально-психологические исследования в авиации и космонавтике. -М.: Наука, 1978.-302 с.

202. Agullo J., Cardona S.,Vivancos J. Dinamics of vehicles with directional by sliding wheels // Mechanisms and Machine Theory. 1982. - Vol. 24. - N 1. - Pp.53 60.

203. Balakrishna R., Ghosal A. Modeling of slip for wheeled mobile robots // IEEE Transactions of Robotics and Automation. 1995. - Vol. 11. - N 1. - Pp. 126 -132.

204. Baron S., Klinman D.L. The Human as an Optimal Controller and Information Processor // IEEE Transactions of Man-Machine Systems. MMS-10. -1969.-N. l.-Pp. 9- 17.

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

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

207. Brown L.L. Visual elements in flight simulation // Aviation, Space and Environmental Medicine. N. 9. - Vol. 47. - 1976. - Pp. 19 - 28.

208. Campion G., D'Andrea'a-Novel B., Bastin G. Structural properties and classificatin of cinematic and dynamic models of wheeled mobile robots // IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1996. - Vol. 12. - N. 1 - , Pp. 47 - 62.

209. Englund C.E., Krueger G.P. Methodological approaches to the study of sustained work (sustained operations) // Behavior Research methods, Instruments and computers. 1985. - Vol. 17. - N 1. - Pp. 3 - 5.

210. Feuer A., Morse A.S. Adaptive control of single-input, single-output linear systems // IEEE Trans, on Automat. Control. 1978. - Vol. 23. - N 4. - Pp. 557 -569.

211. Fradkov A.L., Stotsky A.A. Speed gradient adaptive algorithms for mechanical system //International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. -1992.-Vol. 6.-Pp. 211 -220.

212. Freund E., Mayr R. Nonlinear path control in automated vehicles // Journal of vehicle design. 1998. - Vol. 9. - N 2. - Pp. 159 - 178.

213. Gross R., Banden D. Information Technology: Human and Organization factors // Journal of Inaformation science. 1987. - Vol. 8. - N. 5. - Pp. 277 - 284.

214. Handberg C.O. Advanced CGI Visual technology reshapes pilot trainingpossibilities // ICAO Bulletin. N. 4. - 1977. - Pp. 11 - 19.

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

216. Hess R.A. Model for Human Use of Motion Cues in Vehicular Control // Journal of Guidance. 1990. - Vol. 13. - N. 4. - Pp. 476 - 482.

217. 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.

218. Jdan M., Merhav S.J. Effects of Biodinamic Coupling on the Human Operator Model // Journal of Guidance. 1990. - Vol. 13. - N. 4. - Pp. 630 - 636.

219. Koh K.C., Cho H.S. A path tracking control system for autonomous mobile robots: an experimental investigation // Mechatronics. 1994. - Vol. 4. - N. 8. -Pp. 799 - 820.

220. Krinchik E. Probability Effects in Choice Reaction Time Tasks // Perception and Psychophysiology. V. 15. - N. 1. Pp. 42-45.

221. Landau T.D. Adaptive control system: The Model Reference approach. -N.Y.: Marcel Decker, 1979. P. 406.

222. McPhail G.D. Apollo External visual simulation display systems//AAIA Paper. N. 253. - 1967. - Pp. 61 - 74.

223. Monopoli R.V. Model reference adaptive control with an augmented error signal // IEEE Trans, on Automat. Control. 1974. - V. 25. - N. 3. - Pp. 474 - 484.

224. Narendra K.S., Lin-H., Valavani L.S. Stable adaptive controller design. Part II: proof of stability // IEEE Trans, on Automat. Control. 1980. - Vol. 25. - N 3. . Pp. 440 - 448.

225. Soderstrom T., Stoica P. System identification. Englewood Cliffs, New

226. Jersey: Prentice-Hall, 1989. 440 p.

227. Stein KJ. USAF plans new stress an simulators // Aviation Week and Space Technology. Vol. 96. N. 26. - 1972. - Pp. 147 - 154.

228. Welford A.T. On the human demands of automation, mental work, conceptual model, satisfaction and training // Proc. of the XIV intern. Congress of Applied Psychology. Copenhagen, 1961. - V.5.

229. Wong J. Y. Theory of ground vehicles. N. Y. Wiley, 1978. - 500 pp.1. УТВЕРЖДАЮ

230. Сещдальный директор ОАО «ЦКБА», ^технических наук1. В. В. Сигитов 2007 г.t ОАО ЦКБА^.-Ч^Г-Туп*/1. АКТо внедрении в производство результатов и выводов диссертационной работы Курочкина Сергея Александровича

231. Математические выражения для расчетов варьируемых параметров информационно-измерительной и управляющей систем тренажеров применялись при разработке конструкторской документации и программного обеспечения тренажеров, созданных в ОАО «ЦКБА».

232. Тренажеры приняты на снабжение Вооруженных Сил Российской Федерации и серийно изготавливаются с 2004 года.

233. Эффект от внедрения достигается за счет повышения качества и сокращения сроков разработки тренажеров подвижных наземных объектов.

234. Ученый секретарь НТС, кандидат технических наук, доцент1. В.А. Булычев1. АКТо внедрении результатов диссертационных исследований1. Курочкина С.А.

235. Внедрение подтверждается разработанными учебными материалами соответствующих дисциплин.1. Председатель комиссии,декан факультета МиСУ, д.т.н., профессор

236. Члены комиссии: зав. кафедрой РТиАП,1. Чуков А.Н.д.т.н., профессор д.т.н., профессор к.т.н., доцент

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