Методология разработки и создания моделей бортовых вычислительных комплексов для тренажеров пилотируемых космических аппаратов

Полунина, Елена Васильевна

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Методология разработки и создания моделей бортовых вычислительных комплексов для тренажеров пилотируемых космических аппаратов

доктора технических наук: Полунина, Елена Васильевна
город: Переславль-Залесский
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.13.11
цена: 450 рублей

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Методология разработки и создания моделей бортовых вычислительных комплексов для тренажеров пилотируемых космических аппаратов»

Автореферат диссертации по теме "Методология разработки и создания моделей бортовых вычислительных комплексов для тренажеров пилотируемых космических аппаратов"

0050"°'

Полунина Елена Васильевна

. МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ М ОД ЕЛЕ И'БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ТРЕНАЖЕРОВ ПЙЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Специальность 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 4 НОЯ 2011

ЗВЕЗДНЫЙ ГОРОДОК - 2011

005003744

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-исследовательский испытательный Центр подготовки космонавтов

имени Ю. А. Гагарина»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Бурдаев Михаил Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ломазова Ирина Александровна

доктор технических наук, профессор Хачумов Вячеслав Михайлович

доктор технических наук, профессор Зайцев Александр Владимирович

Ведущая организация:

Научно-исследовательский центр ракетно-космических систем (4 ЦНИИ МО)

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета ДМ002.084.01 при Учреждении Российской академии наук Институте программных систем им. А. К. Айламазяна РАН, распо-ложенном по адресу: 152021, Ярославская область, Переславский район, с. Веськово, ул. Петра I, д. 4а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института программных систем им. А. К. Айламазяна РАН.

Автореферат разослан « » //_2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к. т. н.

Пономарева С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Изучение и исследование космического пространства является одной из важнейших проблем современной науки. Все более широкие масштабы приобретает в настоящее время освоение космоса с помощью пилотируемых космических аппаратов. Оно уже приносит большую пользу многим отраслям народного хозяйства.

Основная подготовка экипажей к космическим полетам проводится на тренажерах, представляющих собой сложные и дорогостоящие системы, которые являются практически единственным средством для формирования у экипажей профессиональных навыков по управлению космическим аппаратом и его системами в штатных и предполагаемых нештатных ситуациях. Эффективность и качество подготовки экипажей на тренажерах в значительной мере определяются соответствующими характеристиками моделей бортовых систем пилотируемых космических аппаратов и установленной на нем полезной нагрузки. Основу системы управления современных космических аппаратов составляют бортовые цифровые вычислительные комплексы (БЦВК), которые характеризуются большим объемом программного обеспечения, сложным взаимодействием составных частей при реализации многочисленных алгоритмов управления, разнообразием способов взаимодействия с реальной аппаратурой, возможностью наращивания вычислительных средств и замены версий штатного программного обеспечения.

В связи с этим, исследование проблемы моделирования бортовых цифровых вычислительных комплексов в тренажерах имеет актуальное самостоятельное значение.

В настоящее время существуют два способа моделирования БЦВК в тренажерах: полунатурное и функциональное. До последнего времени в основном применялось полунатурное моделирование (использование штатного БЦВК, использование эмуляторов БЦВМ, реализация штатного программного обеспечения БЦВК на наземных вычислительных средствах).

Проблемная ситуация. Полунатурное моделирование БЦВК обеспечивает высокую степень адекватности реальному изделию, приемлемые сроки разработки модели БЦВК, быструю смену версий штатного программного обеспечения, небольшие затраты на испытания тренажера. Однако его использование существенно ограничивает обучающие свойства тренажера, не позволяя осуществлять приостановку тренировки, оперативный возврат в исходное или любое предшествующее состояние, масштабирование времени; , делает невозможным отработку расчетных нештатных ситуаций, связанных с отказами аппаратуры БЦВК; увеличивает время установки начальных уело-"' \

вий тренировки и восстановления тренажера при сбоях технических средств и ошибках оператора, что существенно снижает качество тренажера и эффективность подготовки экипажей на нем. Кроме того, использование штатного программного обеспечения БЦВК в тренажере требует избыточного для задач подготовки моделирования управляемых и контролируемых БЦВК бортовых систем.

Технический прогресс в области тренажеростроения в целом направлен в сторону перехода от полунатурного моделирования БЦВК к функциональному (математическому) моделированию, свободному от недостатков полунатурного моделирования. Но без применения специальных инструментальных средств разработки функциональных моделей БЦВК требуются большие затраты на их создание и испытания на соответствие штатным изделиям, сравнимые с затратами на создание штатного программного обеспечения БЦВК. С учетом ограниченного времени создания тренажера этот способ используется при моделировании БЦВК с небольшим объемом программного обеспечения и достаточно простой организацией вычислений.

Научная проблема состоит в разработке методологии создания функциональных моделей БЦВК, под которой будем понимать совокупность принципов, метода, средств и технологии моделирования. Решение данной проблемы предполагается осуществлять на основе формализации описания процесса функционирования БЦВК и автоматизации создания программных моделей БЦВК для тренажеров.

Цель диссертационной работы - разработка математического и программного обеспечения создания функциональных моделей БЦВК для тренажеров пилотируемых космических аппаратов, использование которого позволит сократить сроки создания и модификации моделей БЦВК и повысить эффективность подготовки космонавтов.

Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать общие принципы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов для тренажеров, методы и средства их разработки и испытания.

2. Провести анализ существующих способов моделирования БЦВК в космических тренажерах, выявить их достоинства и недостатки.

3. Провести анализ методов имитационного моделирования сложных систем с целью определения возможности и целесообразности их применения для моделирования БЦВК.

4. Разработать формализм, позволяющий адекватно описывать процесс функционирования программно-аппаратной платформы БЦВК совмест-

но с выполнением алгоритмов рабочих программ полета.

5. Провести описание и анализ модели дискретного контура управления с применением разработанного формализма.

6. Разработать алгоритмическое и программное обеспечение системы имитации процесса функционирования БЦВК для тренажеров ПКА.

7. Разработать технологию создания модели БЦВК для тренажеров.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались методы имитационного моделирования, теории множеств, теории графов, теории алгоритмов и теории сетей Петри.

Научная новизна работы определяется тем, что разработаны:

- метод моделирования БЦВК в тренажерах, в котором в качестве формального аппарата для описания БЦВК на уровне процесса функционирования программно-аппаратной платформы и выполнения алгоритмов рабочих программ полета используются модифицированные сети Петри;

- новый формализм - И-сети, разработанные на основе Е-сетей путем введения модификаций, направленных на увеличение мощности моделирования, сокращения объемов сетевых моделей и концептуальной дистанции между моделью и реальной системой, и ориентированные на имитационное моделирование сложных систем;

- набор операций на множестве И-сетей и соответствующие им преобразования структур данных И-сетей, обеспечивающие оперативное изменение И-сетевых моделей, автоматическое построение новых моделей из имеющихся моделей или их частей;

- технология создания моделей БЦВК, в рамках которой разработка модели может вестись параллельно разными группами разработчиков в двух направлениях - создание модели организации вычислительного процесса и создание программ алгоритмов управления.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней разработаны средства имитационного моделирования сложных систем, обеспечивающие:

- быстрое и надежное конструирование модели;

- описание моделируемой системы единым образом на всех уровнях ее рассмотрения;

- интерфейс пользователя на всех этапах проектирования, отладки и реализации модели;

- оперативное внесение изменений в модели системы и внешней среды;

- управление состоянием модели и контроль её функционирования на этапе отладки и в процессе реализации модели;

- открытость системы моделирования, возможность подключения к ней пользовательских программ анализа, как до реализации, так и в процессе реализации модели.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Принципы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов для тренажеров, отвечающие назначению тренажеров и позволяющие реализовать в полной мере их обучающие свойства: адекватность штатному изделию, функционирование в реальном и ускоренном времени, управляемость, контролируемость, регистрируемость, достаточность и модульность построения.

2. Новый формализм - И-сетей, ориентированный на имитационное моделирование сложных систем, в частности, на моделирование бортовых вычислительных комплексов для тренажеров.

3. Набор операций на множестве И-сетей и соответствующие им преобразования структур данных И-сетей, обеспечивающие оперативное изменение сетевых моделей, автоматическое построение новых моделей из существующих моделей или их частей.

4. Метод моделирования БЦВК в тренажерах, в котором в качестве формального аппарата для описания процесса функционирования программно-аппаратной платформы и выполнения алгоритмов рабочих программ полета БЦВК используются И-сети.

5. Алгоритмические и программные средства системы имитационного моделирования сложных систем на основе И- сетей.

6. Технология создания функциональных моделей БЦВК для тренажеров.

Достоверность полученных результатов обеспечивается методологической обоснованностью использования выбранных методов исследования, а также адекватностью их предмету и задачам исследования, внедрением результатов диссертационной работы в практику.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы использовались в НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, в Центре тренажеростроения при разработке тренажеров орбитального комплекса «Мир» и МКС, в ЗАО «РТСофт» при разработке модели системы управления центрифугой ЦФ 18, а также в ФГУП «НИИАО» при разработке модели бортового вычислительного комплекса транспортного пилотируемого корабля «Союз-ТМА» на комплексных тренажерах «ТДК-3» и «ТДК-4», что подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- IV научном семинаре «Методы синтеза и планирования развития структур сложных систем» (Ташкент, 1986 г.);

- XVIII Всесоюзных Гагаринских научных чтениях по космонавтике и авиации (Москва, 1988 г.);

- НТС ЦПК им. Ю.А. Гагарина в 1989, 1996. 1998.2001-2009 гг.

- межотраслевой конференции «Тренажеры и имитаторы» (Москва

1988 г.);

- научных чтениях, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского (Калуга, 1993, 1994,1997,1998, 2002, 2004, 2007 гг.);

- научно-техническом семинаре «Технические средства и технологии для построения тренажеров», (Звездный городок, 1994,1996, 1998 гг.);

- международных научно-практических конференциях «Профессиональная деятельность космонавтов и пути повышения ее эффективности», «Информатизация подготовки и профессиональной деятельности операторов аэрокосмических систем» и «Пилотируемые полеты в космос» (Звездный городок, 1995, 2000,2009 гг.);

- общественно-научных чтениях, посвященных памяти Ю. А. Гагарина (г. Гагарин, 1996,1998,2002,2003, 2007,2010 гг.).

Личный вклад. Выносимые на защиту результаты получены соискателем лично. В опубликованных совместных работах постановка и исследование задач осуществлялись совместными усилиями соавторов при непосредственном участии соискателя.

Публикации. Все приводимые в работе материалы основаны на обобщении результатов, содержащихся в 69 публикациях, из которых 32 печатные работы (10 опубликованы в журналах из перечня ВАК), 24 отчета по НИР, 13 программно-методических документов по разработке, испытаниям и эксплуатации тренажеров ПКА.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 175 страниц машинописного текста, включая 44 рисунка, 1 таблицу, список литературы из 170 наименований.

Исследования выполнялись автором в рамках плановых НИР и ОКР, предусмотренных постановлениями Правительства по созданию и обеспечению эксплуатации орбитального комплекса «Мир» и Международной космической станции (постановление № 105-41, № 41 и №238), а также в соответ-

ствии с Концепцией Российского космического агентства и Федеральной космической программы РФ. (Раздел 4. Создание образцов космической техники научного и народнохозяйственного назначения. Раздел 7. Содержание и развитие уникальной экспериментальной базы).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проводится обоснование актуальности проблемы моделирования БЦВК в тренажерах ПКА, сформулированы цель и задачи исследования, дается общая характеристика работы, определены ее новизна и практическая значимость, а также приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации "Принципы и методы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов на тренажерах" обсуждаются современные технологии создания тренажеров, сформулированы основные принципы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов, отвечающие назначению тренажеров и позволяющие реализовать в полной мере их обучающие свойства, рассматриваются методы моделирования и испытания бортовых систем.

Показано, что к настоящему времени на основе более чем тридцатилетнего опыта построения отечественных космических тренажеров созданы технология построения тренажеров, отработаны и совершенствуются методы и средства математического моделирования логики функционирования бортовых систем и физических процессов, протекающих в них, достаточно унифицированы модели движения и модель внутренней среды пилотируемых космических аппаратов. Вместе с тем основным проблемным моментом при создании тренажеров остается моделирование бортовых цифровых вычислительных комплексов.

Рассматриваются существующие подходы к моделированию БЦВК на тренажерах.

1. Полунатурное моделирование, к которому относится: использование в тренажере штатного БЦВК; использование эмуляторов БЦВМ; использование штатного программного обеспечения БЦВК на наземных вычислительных средствах, совместимых со штатными БЦВМ.

2. Функциональное или математическое моделирование - использование математической модели БЦВК, реализованной на вычислительных средствах общего назначения.

С точки зрения выполнения требований тактико-технических заданий на соответствие работы тренажера штатному изделию полунатурное мо-

делирование имеет преимущества перед математическим моделированием, так как в этом случае используется штатное программное обеспечение БЦВК. Однако при этом существенно ограничивается использование тренажера как обучающего средства, не позволяя осуществлять приостановку тренировки, оперативный возврат в исходное или любое предшествующее состояние, масштабирование времени.

К отмеченным выше недостаткам полунатурного моделирования, снижающим качество тренажера, добавляются следующие: невозможность ввода расчетных нештатных ситуаций, связанных с отказами аппаратуры БЦВК; большое время (от 20 до 40 минут) выставки начальных условий тренировки и восстановления тренажера при сбоях технических средств и ошибках оператора; стоимость БЦВК высока и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению; бортовое оборудование часто модернизируется и соответствующая модернизация натурных частей в тренажерных комплексах вызывает немало затруднений; ресурсы некоторых натурных элементов не соответствуют нормам, установленным для тренажеров.

Предлагается для моделирования БЦВК применять метод функционального моделирования, который позволяет наиболее полно использовать тренажер как обучающее средство, при этом модель БЦВК органично входит в модель системы управления ПКА, все блоки которой являются программными. Но из-за больших затрат на разработку функциональной модели, и с учетом ограниченного времени создания тренажера, этот способ до настоящего время использовался только при моделировании БЦВМ с небольшим объемом программного обеспечения и простой организацией вычислений.

Проблема функционального моделирования БЦВК на тренажере состоит в самом описании объекта моделирования, учета в этом описании не только алгоритмов управления, но и особенностей организации вычислительного процесса БЦВК. Требуется найти такой подход, который на едином языке давал бы возможность адекватно описывать БЦВК (как программные, так и аппаратные части) и процесс его функционирования в системе управления ПКА. В связи с этим встает задача выбора метода и аппарата моделирования бортовых вычислительных средств в системе управления ПКА. Выбор метода должен производиться на основании таких показателей, как мощность моделирования, удобство описания объекта моделирования, наглядность построенной модели, развитые средства отладки, малые затраты на модификацию модели, контролируемость и управляемость модели в процессе реализации.

Во второй главе работы "Анализ методов и средств имитационного моделирования сложных систем" дается сравнительный анализ известных ме-

тодов имитационного моделирования дискретных систем. Результаты анализа приведены в таблице 1.

Таблица 1.

__Анализ средств имитационного моделирования_

Средства моделирования Достоинства Недостатки

Языки дискретного моделирования 1 .Универсальность 2.Болыпие алгоритмические возможности. 1. Модель слабо структурирована. 2. Слабо развиты средства контроля и управления моделью. 3. Для каждого варианта системы приходится составлять свою программу моделирования. 4.Средства имитации внешней среды, сбора и обработки статистики включены в саму модель.

Агрегатное моделирование 1.Наглядно отражается структура модели и все связи в ней. 2.Легко варьируются состав, структура и тип элементов модели. З.От пользователя не требуется знания программирования 1. Отсутствует концепция состояния системы. 2. Высокая степень абстракции описания элементов системы, доступного лишь узкому классу специалистов.

Сети Петри 1.Наглядно отражается структура, текущее состояние и процесс функционирования модели. 2.Иерархичность. 3.Возможность модификации сетей. 1.Ограниченная мощность моделирования. 2. Каждая модификация ориентирована на определенную предметную область и выполнение определенных задач имитационного моделирования.

Целью моделирования БЦВК на тренажерах ПКА является имитация процесса функционирования моделируемой системы в реальном времени адекватно штатной - моделирование программно-аппаратной платформы одновременно с выполнением алгоритмов рабочих программ полета. И хотя существующие модификации сетей Петри не позволяют моделировать БЦВК на тренажерах, сам аппарат сетей Петри содержит большие потенциальные возможности для формализованного описания и имитационного моделирования бортовых вычислительных средств на тренажерах ПКА. Сети Петри допускают модификации, направленные на расширение задач моделирования; по самому определению им присуще свойство синхронизации процессов, с помощью которого можно обеспечить моделирование в реальном и заданном масштабах времени; благодаря концепции состояния сетевой модели легко обеспечить контроль и управление моделью в процессе имитации.

Предлагается в качестве исходного формализма для разработки аппарата формализованного описания и построения на его основе средств ими-

тационного моделирования БЦВК на тренажерах ПКА, использовать модифицированные сети Петри - Е-сети, ориентированные на моделирование операционных систем и вычислительных процессов.

В третьей главе "Разработка имитационных сетей как средства описания процесса функционирования БЦВК" рассматриваются вопросы разработки аппарата формализованного 01шсания процесса функционирования БЦВК на основе модифицированных сетей Петри.

Вводится новый формализм - И-сети, являющиеся дальнейшей модификацией Е-сетей и позволяющие моделировать в реальном времени не только процесс функционирования программно-аппаратной платформы, но и выполнение алгоритмов рабочих программ полета БЦВК.

И-сети (имитационные сети), предлагаемые в данной работе, включают все расширения последовательности модифицированных сетей Петри, направленных на моделирование вычислительных систем: сети Петри —> временные сети Петри —»Е-сети —+ М-сети -» И-сети.

Дополнительно в И-сетях введены следующие модификации, обеспечивающие моделирование БЦВМ в тренажерах.

1) Вместо набора базовых типов переходов введен универсальный переход, условия реализации которого и правила приема меток из входных позиций могут быть любыми функциями статусов входных и выходных позиций перехода, а правила выдачи меток в выходные позиции перехода -функциями статусов входных и выходных позиций и атрибутов принятых меток. Данная модификация обусловлено тем, что БЦВМ представляет собой сложную систему из разнородных многофункциональных элементов. Моделировать все элементы системы с помощью ограниченного набора типов переходов нецелесообразно. В тех случаях, когда логика наступления некоторой активности не может быть описана каким-либо типом перехода, активность приходится моделировать несколькими связанными между собой базовыми переходами, а если это невозможно, - вводить новый тип перехода. Это приводит к увеличению размера сетевой модели и увеличивает дистанцию между сетевой моделью и реальной системой.

2) Переход может содержать процедурную часть - вычислительный алгоритм, выполняемый при срабатывании перехода. Введение в переход вычислительной части вызвано необходимостью выполнения алгоритмов рабочих программ в процессе имитации функционирования БЦВК.

3) Метка в качестве своего атрибута может содержать не только переменные, но и алгоритмы, выполнением которых управляют переходы, при-

нявцше метку, что позволяет моделировать выполнение алгоритмов рабочих программ БЦВМ.

4) Временной параметр перехода может быть принадлежностью данного перехода, атрибутом принятой метки, а так же функцией атрибутов принятых меток и модельного времени. Во втором случае переход моделирует активность, длительность которой определяется свойствами данных, над которыми она действует.

5) Структура метки не фиксированная, как в предшествующих модифицированных сетях, а произвольная, т.е. количество атрибутов и их порядок следования в метке - произвольный в рамках одной сети. В общем случае переход может принять метку одной структуры, а сформировать и передать метку в выходную позицию другой структуры.

6) Практика сетевого моделирования показала, что в сетевой модели БЦВМ можно выделить позиции, в которых постоянно находятся метки (например, списки временных заданий, значения некоторых регистров и т.д.). Для их моделирования введены информационные позиции (графически изображаются наполовину заштрихованными кружками). При приеме метки из такой позиции ее статус не обнуляется, метка сохраняется. Статус информационной позиции обнуляется только при записи в нее нулевой информации.

7) В И-сетях го каждой позиции выходит и в каждую позицию входит не более одной дуги. Наличие у позиции нескольких входных или выходных дуг может приводить к конфликтным ситуациям (рис.1).

В сети А конфликт возникает, когда в позицию 41 поступает метка. Какой из переходов р1, р2 должен реализоваться и принять метку? В сети В конфликт может возникнуть при одновременном завершении переходов р, и р2. Какая го меток Ш1 или т2 перейдет в позицию qз?

Если не введено ограничение на количество инцидентных позиции дуг, в определении сети должно быть предусмотрено разрешение конфликта (например, переходам могут быть присвоены приоритеты). В рамках введенного ограничения первая конфликтная ситуация может быть описана сетью

Р1

Сеть А

Сеть В

Рис.1. Конфликтные ситуации.

А', а вторая - сетью В', где введены дополнительные позиции и переход р3, разрешающий конфликт любым заданным пользователем способом (рис. 2).

Р1

Р2

д2

Ч4

О—ПЛ

РД д5

Ч3

-о

Сеть Л'

Рис. 2. Разрешение конфликтов.

Сеть В'

Таким образом, любая сеть без ограничений может быть преобразована в сеть с ограничением путем введением дополнительных переходов, разрешающих конфликты.

Первые четыре модификации направлены на расширение имитационных возможности сетей. Следующие две модификации - 5-ая и 6-ая - введены для сокращения объема сетевых моделей и приближения модели к реальной системе. Ограничение же на количество инцидентных дуг позиции сети возлагает на пользователя разрешение возможных конфликтов в сети удобным ему способом.

Формально И-сеть определяется как набор:

М = (д,р1,Р,1,0,М), где: _

<3 = {сц} - конечное счетное непустое множество позиций, ¡=1,1; СП с: <3 - подмножество, быть может, пустое, информационных пози-

ции;

Р = { Р;} - конечное непустое множество переходов, ¿=1,п;

Р;={Ц РМ„ РШС,}, где:

Ь, - логическая функция статусов входных-выходных позиций перехода,

РМ; - процедура приема меток из входных позиций переходов,

РЛОО - процедура определения временного параметра перехода, преобразования входных меток, формирования выходных меток;

I с х Р => {0,1} - входные дуги;

О с Р х 0 => {0,1} - выходные дуги;

при условии, что:

1) е 0,1(ЧНреР I %р)=1}={0,р0, 0(я)={реР |0(р,с0=1}={0, й};

2)1(4)^0(4)^0;

3) Уре Р, {Чед 11(я,р)=1}# 0, (46 (2 10(р,ф=1} * 0;

M = {mqb mq2,..., mqi} - начальная разметка, где:

mqt= { aj} - конечное множество атрибутов метки.

Фаза наступления. В этой фазе принимаются метки из входных позиций перехода в соответствии с процедурой приема меток РМ;. При этом статусы простых, не информационных позиций обнуляются, метки в них уничтожаются. Информационные позиции сохраняют свои метки. Выполняется процедура перехода PROQ, в которой определяется временной параметр перехода, выполняются действия над атрибутами принятых меток, формируются выходные метки. Временной параметр может быть константой или функцией атрибутов принятых меток и модельного времени.

Фаза активности. Продолжается временной промежуток равный временному параметру перехода. В этой фазе изменений в сети не происходит.

Фаза завершения. Сформированные на первой фазе при выполнении PROC, метки передаются в выходные позиции перехода, изменяются статусы выходных позиций. Статусам простых позиций, в которые передаются метки, присваиваются единичные значения, статусам информационных позиций могут присваиваться как единичные (в позицию поступает метка) так и нулевые (метка в позиции обнуляется) значения.

Обоснована и разработана структура данных И-сети, представляющая собой библиотеки программ (БП), реализующие процедуры L, РМ, и PROC переходов, и три таблицы (рис.3):

- таблицу позиций (TQ);

- таблицу переходов (ТР);

- таблицу связей (ТС).

TQ содержит информацию о позициях сети. Каждая строка содержит информацию об одной позиции: имя позиции, признак информационной позиции, статус позиции, текущую и начальную метку.

ТР содержит информацию о переходах сети. Под каждый переход отведена одна строка ТР, в которой содержится помер, имя перехода и фаза перехода. Фаза перехода равна единице, если переход находится в активной фазе и нулю в противном случае.

ТС отражает все связи в сети. На пересечении р,-строки и Pj-столбца находятся позиции, являющиеся выходными позициями перехода р, и входными позициями перехода pj. Нулевой столбец содержит выходные периферийные позиции сети, нулевая строка - входные периферийные позиции сети. Соответственно р^ая строка ТС содержит все выходные позиции перехода рь Pi-ый столбец - все входные позиции перехода р;.

Т(2 -таблица позиций

Имя Принак информ. Статус Текущая метка Начальная метка

41 0 0 1

42 0 1 а(3.7) Ь(12) а(5,6)Ъ(18)

д! 1 РЯСКи 1) 1(2) рг(по)

ТР - таблица переходов

N Имя Фаза

1 Р1 1

2 Таймер 0

п УС 0

ТС - таблица связей о 1 2

У// Ф

Ч1,Ч7

Ч4 чю

Я2,ЧЗ Ф

Библиотеки программ

ь {и и, и.....К )

РМ { РМ[, РМ2, РМ3, ...РМ„}

РКОС {РЯОСь .. РШС„, РЯОь РЯ02> РКОк}

Рис. 3. Структура данных И-сети.

Для того, чтобы с имитационными моделями можно было проводить различные манипулирования (дополнять модель, переходить с одного уровня детализации на другой, заменять отдельные части, объединять модели и т.д.) определены операции на множестве И-сетей, обеспечивающие эти манипулирования.

Пусть 1г(Ы) обозначает множество головных (входных периферийных) позиций сети N. а 1(К) - множество хвостовых (выходных периферийных) позиций сети N. Позиции q о 1(Ы) назовем внутренними позициями сети.

Объединение сетей ",".

Будем рассматривать элементы сети (позиции, переходы и дуги) не как множества, а как комплекты. (Комплект является обобщением множества, в которое включены повторяющиеся элементы). Тогда, если

N1 = (сь, Рь 1Ь Оь М01) и N2 = ( Оз, р2, Ь, 02, Ми),

то N = (N,,N2) = ((^ СЬ, РГ>Р2, ],Ч2,0,+02, М01+М02), т.е. операция объединения есть простое объединение комплектов исход1Шх сетей.

Операция объединения как самостоятельная операция может применяться к сетям N1, N2 с непересекающимися множествами Рь Р2 и <3Ь СЬ: Р1 и Р2=0,д,и<32=0.

Пример выполнения операции объединения дан на рис. 4.

А В \

г А в ^ г

рЪР-ЪО

п Л

«V

чз

И5

4«

Рис. 4. Объединение сетей.

Порядок формирования структуры данных сети N из структур данных исходных сетей N1, N2 следующий:

ТП, Тр и БП получаются объединением в произвольном порядке таблиц ТП, и ТП2, и ТСЬ, БП! и БП2 соответственно.

Таблица переходов ТР получается последовательным объединением ТР1 и ТР2, при этом изменяется нумерация переходов сети N2 - Ь' = Ь + п ь

Таблица связей формируется следующим образом. Сначала ТС! достраивается до размера (П!+п2+1)*(п!+п2+1). Затем нулевая строка ТС2 переносится в нулевую строку ТС, нулевой столбец ТС2 - в нулевой столбец ТС, остальная часть ТС2 переносится в ТС начиная с П1+1 строки и с пг+Т столбца (см. рис. 5).

ГС,

I) а!

Слияние позиций"ц".

Операция слияния хвостовых позиций сети с головными позициями, задает новую сеть

*Г (Ы, X ® У), X с 1(К), У с Ь(Ы), в которой каждая пара позиций заменяется одной позицией с двойным именем 7,=Х1 и у„ разметкой М0(х,) и соответствующими позициям х„ у; инцидентными дугами. (Пример выполнения операции приведен на рис. 6).

чЗ

д5

Ч2

ОН

Ч*

О , {Ч5,Ч7 { Ч3,Ч2}

"'О»

Г&-* ^ I д"?д2

Ч'ЧЗ

НО

ч*

л Ч6

М(д2) = П12, М(Ч3) = тЗ, М(ч7) = т7 М(ч7 ц2) = ш7. Щч5 д3) =тЗ

Рис. 6. Слияние позиций. Преобразования структуры данных сети при этой операции затрагивают только таблицы связей и позиций - ТС и Тр.

Из Т<3 удаляются строки, соответствующие позициям множества У. В строках, соответствующих q е X, х; заменяется на г

В ТС удаляются позиции ц е X и У из нулевых строк и столбцов и переносятся во внутренние части с двойным наименованием (см. рис. 7).

\'1

ХД',

то

то-

х.

у.

Рис 7. Преобразование ТС, ТС) при слиянии позиций.

Сшивание сетей " ;

Операция имеет две модификации.

а) Операция без параметров - сшивает две сети N1, N2 по одноименным позициям. Заключается в объединении сетей №,N2 с последующим слиянием одноименных позиций.

М' = (№;Ш).

Если и (¿2 = 0, то эта операция тождественно равна операции объединения сетей.

Если и (32 * 0, то операция объединения МЬМ2 приводит к сети К", в которой позиции представляют собой комплект.

Операция слияния одноименных позиций приводит комплект С)" к множеству С>', а сеть Ы' - к И-сети.

б) Операция с параметрами - N = (14, ; N2)(Х,У), Х={ХьХ2},У={УьУ2},Х,е1(М1),

Хзб^.УеМтУеВД).

Эта операция сшивает сети N1, N2, объединяя их с последующим слиянием одноименных и указанных в операции позиций. (Пример выполнения операции дан на рис. 8).

Гг

Г с и Л

г^НГ

Г*д5 чб П

"М(ч1)=т1МдЗ>=тЗ М(ч4)=т1 Л1«|1) = тГ

с4<>|©

42 <Ц1

М([1)=тГ Л»л4)=тЗ

Рис. 8. Сшивание сетей.

Определим вспомогательную операцию - расщепление внутренней позиции V. Эта операция создает в сети из одной внутренней позиции две периферийных позиции - головное и хвостовое (рис. 9). В структуре данных сети расщепленная позиция переносится в нулевую строку и нулевой столбец ТС (рис. 10). В ТС) добавляется строка, идентичная строке, соответствующей расщепляемой позиции.

Г А в Л №

л в

оГ^Гио

ч! Ч2

Рис.9. Расщепление внутренней позиции.

Рис. 10. Преобразование ТС, TQ при расщеплении позиции.

Введем понятие базового фрагмента сети. Базовым фрагментом Vp сети N назовем подсеть, включающую переход р^все инцидентные ему дуги и выходные и входные позиции. Если Р = {p¡}, i=l,n, то все базовые фрагменты сети есть Vpl, Vp2,...Vpil, а N = ( Vp!; Vp2;... Vpn), т.е. сеть может быть получена путем сшивания всех своих базовых фрагментов. Фрагмент сети V (р,ь Pj2,..-Pin ) сеть сеть, полученная сшиванием базовых фрагментов (Vp¡bVp¡2,.

vpm).

Выделение базового фрагмента из сети " I ".

Если N - (<3, Р, I, О, М0), ар! е Р, то N' = (N1 р,) = ^

Пример выполнения операции дан на рис. 11.

А в

iV-v i i w4

l!B}

[У h

Г в А

Рис. 11. Выделение базового фрагмента из сети. Структура данных 1чГ формируется из структуры данных N следующим образом:

ТР' - представляет собой одну строку из ТР, описывающую переход

Рь

БП' - часть БП, относящуюся к переходу р,;

ТС)' - совокупность строк Т<3, описывающих q е 1(р, ) и О(р0;

ТС' представляет собой матрицу размером 2x2, дополненную следующим образом (рис. 12):

- все элементы, кроме элемента (¡, ¡), из ¡-той строки ТС переносятся в элемент (1,0) ТС',

- все элементы, кроме элемента (¡, 0, из ¡-го столбца - в элемент (0,1) ТС',

- содержимое элемента (¡, ¡) ТС переносится в элемент (1,1) ТС'.

тс

О Р,

0 р, у-

-- /

0 N [1

р, 1

* п

Рис. 12. Преобразование ТС при выделении базового фрагмента.

Выделение фрагмента из сети.

Эта операция формирует новую сеть, равную фрагменту исходной сети. Операция заключается в последовательном выделении базовых фрагментов с последующим сшиванием полученных сетей по одноименным позициям.

№ = ( N | { йьРй,...Рт}) = ((И I рц);^ I Р,2);...(К | р»)).

Пример выполнения операции дан на рис. 13.

\Л" Ч4

ц5 С

"Л

Чб

1{В,С}

"Л

Ыг1?

Рис .13. Выделение фрагмента.

Удаления базового фрагмента из сети.

Ы1 = N - Ур есть сеть, получаемая из исходной в два этапа. Сначала расщепляются все позиции общие для фрагментов Ур и У(Р\{Р1}).

Затем из полученного набора элементов сети удаляются все элементы, принадлежащие базовому фрагменту.

Пример выполнения операции дан на рис.14.

л (Л

От

ч!

иен

Ьо

Ч5

Рис. 14. Удаление базового фрагмента.

При этом структура данных сети N подвергается следующим преобразованиям (рис.15):

1) расщепленные состояния переносятся из внутренней части ТС в пулевую строку и столбец;

2) из ТС) удаляются строки, соответствующие состояниям, в р;-ой строке и ргом столбце после расщепления;

3) из ТС удаляются ргая строка и р,-ый столбец;

4) из ТР удаляется строка перехода рь из БП - программы процедур перехода р;.

тс Гц |\

ТС" Рл 1\

ТС' 1'л

11 1

V ... И 1 413

—

Р]2

Р1 Р|3

Чи

-да

414

Рц

Рр 11-1

4.1

Ни

Рис. 15. Преобразование ТС при удалении базового фрагмента.

Удаление фрагмента из сети.

И' = N - V (рн,ра...рш) = V (Р\{рц,рц,..рш})-

Операция удаления фрагмента из сети может быть выполнена двумя способами:

а) последовательным удалением всех базовых фрагментов, составляющих удаляемый фрагмент;

б) выделением из сети фрагмента У(Р\{р,р,...р}).

*Г = (Ы - У(р1ьр12,...рт)) = (...((М-Ур11)-Ур12)-...-Урш) = (К{р1Ьр12,...рт}). Пример выполнения операции дан на рис.16.

Л ^

Г д

= о-к ч1

Рис. 16. Удаление фрагмента.

Замена фрагмента сети на сеть " у".

Эта операция формирует сеть, в которой фрагмент сети У{Ри,Рй,-Рк} заменен на сеть Ыь и включает в себя две операции - удаление фрагмента из сети и сшивание оставшейся части с сетью N1 по одноименным позициям (рис.17).

? п

Г в С Г А

, {В},

в С Л

42 |ч4_|

Рис. 17. Замена перехода на сеть.

Замена позиции на сеть "9

Если N = (<2, Р, I, О, Мо) и я е С}, а N1 = ((2ь Рь 1ь Оь М01) и х; е 1 (N0, у,е Ь (N1), то № =0 (И, N1, х„ у,) есть сеть, полученная из сетей N. N1 следующим образом:

1) в сети N расщепляется позиция я,. В результате получаются две одноименных позиции -

^с1(К"), ч,2 еИН"), =

2) сети И" и N сшиваются, при этом попарно сливаются позиции я,1, сети Ы" с позициями х, и у, сети N1: № = (N1 ; 14") ({я,1,х,},{у„яг}).

Пример выполнения операции дан на рис.18.

Лав cd л a с d в

■LГ~Л bLf*—Л >L Twrw^fLTT

ql I q2 q4 1 qS I q6 q2 I q3

ок>|-ю U2, (>k>i<)i q6,q4 = ЫЫсЧкэ^о

1 I q2 I q3 ) l q4 I qS I 46 J l ql I q2 q41 q5 I q6 q21 q3

ql I q2 I q3 J ^ q4 I q5 I q6

V J

Рис. 18. Замена позиции на сеть.

Введенные операции позволяют автоматически, на уровне манипулирования структурами данных И-сетей, объединять различным образом несколько сетей в одну сеть, выделять из сети подсети, удалять из сети части сети, вставлять новые части в сеть, заменять части сети на новые, разрывать существующие и образовывать новые связи в сети.

Благодаря введенным операциям возможны параллельная разработка частей И-сетевой модели с последующим их объединением, использование при создании новой модели уже имеющихся моделей и их отдельных частей, что сокращает сроки создания И-сетевой модели БЦВК, минимизирует затраты на доработку модели при наращивании вычислительных средств БЦВК, изменении версии штатного программного обеспечения.

В четвертой главе "Применение метода И-сетей для моделирования процесса функционирования БЦВК в тренажерах" проводится разработка метода имитационного моделирования БЦВК на основе И-сетей.

При сетевом моделировании БЦВМ модули операционной системы (ОС) представляются вершинами переходами сети, данные - вершинами позициями, рабочие программы - метками. Состояние БЦВМ, под которым понимается состояние среды ОС и состояние выполнения рабочих программ, описывается разметкой сети.

Проиллюстрирована возможность применение И-сетей для формализованного описания процесса функционирования БЦВК на примере моделирования дискретного контура управления ориентацией пилотируемого космического аппарата. В данном примере рассматривается режим выполнение ориентации ПКА в системе координат, фиксируемой на момент включения режима. На рис. 19 приведены используемые базисы и функциональная схема контура управления.

Опорный инерциальный базис N является тем базисом, в котором задаются положения всех остальных базисов, используемых в алгоритме управления. В кватернионной форме положение опорного базиса соответствует единичному кватерниону (1,0,0,0). Опорный базис совмещается с базисом S, связанным с системой координат ПКА на начальный момент времени (N =S0). Выполнение ориентацией осуществляется в системе координат, задаваемой базисом Р.

Рис. 19. Функциональная схема контура управления ориентацией.

Основные кинематические уравнения режима:

Ры х =

2£>х = Як х м>

где: Р№ - кватернионы, задающие положение базисов Р и £ в

базисе Лг; •

^ - производная кватерниона

Яр - кватернион, задающий положение базиса 5" в базисе Р;

V? - угловая скорость движения ПКА в базисе 5'.

Контур управления ориентацией включает в себя систему исполнительных органов (СИО), объект управления - космический аппарат в угловом движении (КА) и кинематические соотношения углового движения (КИП), блок датчиков угловых скоростей космического аппарата (БДУС), блок формирования результирующего закона управления (БФРЗУ).

Результирующий закон управления является функцией кватерниона рассогласования Яр между заданным базисом и связанным базисом 5 и вектора угловой скорости \у: ГЗУ=/(5^). В дискретном контуре управления ориентацией выполнение блоков КИП и БФРЗУ возлагается на БЦВМ.

Сетевая модель описанного контура управления представлена на рис. 20. Дня простоты в рассматриваемом примере БЦВМ моделируется не полностью, а только в той части, которая обеспечивает выполнение данного режима. Так, рассматриваются только два источника прерывания: от таймера и от пульта оператора, с которого задается режим управления и уставочная информация. Не рассматривается механизм формирования очереди фоновых, не связанных с задачей управления программ.

МО: 11^1 =пк}2= 1

тф = РРО(АЛГОРИТМ) Т(6) ПР (нет) пк}4 = режим (задан) л0(0,8) л 1(0) л2 (0,5) лЗ (0) гаяф = РРО(ФОН) Т(32) ПР (да) пк}5 = ом 1(0) ом2 (0) омЗ (0) Рис.20. И-сетевая модель дискретного контура управления ориентацией.

Подсеть, включающая переходы Р1, Р2, РЗ, Р4 вместе с входными и выходными позициями, моделирует работу БЦВМ. Здесь: Р1 -таймер, Р2 -обработка прерываний, о[1 - список циклически выполняемых программ, ц10, qф - очередь программ на выполнение, РЗ - запись программ в очередь на выполнение, Р4 - выполнение программ.

Переход Р5 моделирует систему исполнительных органов, угловое движение ПКА и датчики БДУС.

Программа, реализующая алгоритм управления, и фоновая программа представляются метками, движущимися по сети, со следующими атрибутами: Т - время выполнения программы, РКОС - имя программы, ПР - признак разрешения прерывания программы во время выполнения (ПР = да для фоновых программ и ПР - нет для программы режима управления).

В реальной БЦВМ имеется два уровня программ - программы операционной системы и рабочие программы полета. Программы первого уровня управляют выполнением программ второго уровня, связь между ними осуществляется через общую область оперативной памяти. В И-сетевой модели также присутствуют два уровня программ - процедуры переходов и программы, являющиеся атрибутами меток. Процедуры переходов управляют движением меток по сети и выполнением программ, содержащихся в метках. Связь между ними также как и в реальной БЦВМ осуществляется через общую область памяти.

На данном методическом примере показано, что И-сети обладают достаточной мощностью для описания взаимодействия различных частей сложных систем, в том числе дискретной и непрерывной частей замкнутого контура управления ПКА.

Пятая глава посвящена разработке алгоритмического и программного обеспечения системы имитационного моделирования на основе использования И-сетей.

Система имитационного моделирования представляет собой совокупность программных средств, с помощью которых пользователь осуществляет создание и отладку модели сложной системы, описанной на языке И-сетей, а также наблюдает процесс функционирования модели во времени при известных воздействиях, поступающих на нее. Она включает в себя: входной язык И-сетей, транслятор с языка сетей во внутреннее представление, программу имитации функционирования И-сети во времени, программы манипулирования с моделью, программы графического отображения сети, программы анализа процесса функционирования модели.

Входной язык повторяет на естественном языке формальное описание И-сети. Собственно программируются - записываются на общеалгоритмическом языке только вычислительные части процедур переходов, если они имеются, и алгоритмы, являющиеся атрибутами меток.

Транслятор осуществляет синтаксический анализ текста и формирует структуру данных сетевой модели, повторяющую структуру данных И-сети. Информация о позициях сети помещается в таблицу позиций (TQ), о переходах - в таблицу переходов (ТР), связи между вершинами сети транслируются в таблицу связей (ТС). Логические функции переходов, процедуры приема меток и их преобразования переводятся сначала на алгоритмический язык среды разработки, затем после трансляции помещаются в библиотеки подпрограмм L, РМ и PROC соответственно.

Имитация функционирования И-сетей во времени осуществляется по следующей схеме. Программа имитации просматривает логические функции наступления переходов и заносит в список те из них, для которых наступили условия реализации. Список упорядочивается по временным параметрам переходов тр. Для всех переходов из списка осуществляется фаза наступления. Затем выбирается из списка переход с наименьшим временным параметром тр и выполняются действия, соответствующие фазе завершения данного перехода.

Предусмотрены два режима работы программы имитации - диалоговый и автоматический. В диалоговом режиме в начале каждого цикла имитации программа выходит на диалог с пользователем. В процессе диалога мо-

жет быть выведено на печать или монитор текущая разметка, граф сети, изменена разметка, закончена имитация.

Пересчет времени в процессе имитации может вестись либо "по шагам" либо "по событиям". В режиме "по шагам" после каждого цикла имитации модельное время увеличивается на единицу. В режиме "по событиям" -на временной параметр завершенного на данном цикле перехода.

Исходными данными для программы имитации являются структура данных сетевой модели и задание на моделирование, в котором задаются: время имитации, режим работы программы, режим пересчета времени, точки вывода состояния модели и подключения программ анализа. Программы анализа модели пишутся пользователем на алгоритмическом языке разработки системы имитации и подключаются к модели с помощью имеющихся в системе средств.

Блок-схема алгоритма программы имитации представлена на рис.21.

Программа имитации дополнительно к структуре данных сетевой модели в процессе имитации формирует и использует таблицу активных переходов (ТРА).

Блок 1. Перед началом цикла устанавливается нулевое значение модельного времени, обнуляется таблица активных переходов.

Блок 2. Проверяется достижение заданного времени имитации. Если Т=Тк, подключаются программы анализа, которые должны работать по окончании имитации, и программа имитации заканчивает свою работу. Если время имитации еще не истекло, управление передается блоку 4.

Блок 4. Подключаются программы отображения сети и анализа, которые должны быть подключены при достижении данного модельного времени.

Блок 5. В случае диалогового режима выполняется диалог (Блок 6). после чего выполняется Блок 7. В процессе диалога пользователь может запросить данные о состоянии сети, изменить разметку и либо продолжить имитацию, либо закончить имитацию. В автоматическом режиме управление сразу передается Блоку 7.

Блок 7. Формируется таблица активных переходов - ТРА.

Для всех переходов, у которых ФАЗА=0, выполняются процедуры Ь. Если т.е. наступили условия запуска перехода рп в ТР фаза перехода pj устанавливается в единицу и в ТРА формируется строка данного перехода.

Выполняется процедура приема меток РМ„ которая переписывает изображения принятых меток из ТО в ТРА в строку перехода р;.

Рис. 21. Блок-схема алгоритма имитации И-сети.

Выполняется процедура перехода РКОС;. Выходные данные процедуры перехода - временной параметр тр, и изображения меток, которые переход выдает в выходные позиции, вместе с именами этих позиций - также заносятся в ТРА в строку перехода р;.

Программа имитации при реализации переходов, преобразующих атрибуты принятых меток и формирующих новые метки, предварительно формирует символьную вставку, в которой используемым в процедуре атрибутам присваиваются их значения, взятые из изображений принятых меток. Затем транслирует текст процедуры со вставкой и полученный объектный модуль помещает в библиотеку РЯОС. После выполнения данной процедуры этот модуль из библиотеки уничтожается.

Блок 8. Подключаются программы анализа, при наступлении указанных в задании на моделировании переходов.

Блок 9. Проверка ТРА на ноль. Если ТРА не содержит ни одной строки, что означает, что при данной разметке не может наступить ни один переход, программа формирует сообщение о тупиковой ситуации (блок 10) и выходит на диалог. Пользователь может либо изменить разметку и продолжить имитацию, либо закончить имитацию. Если ТРА не пуста, управление передается блоку 11.

Блок 11. В блоке находятся все переходы из ТРА, у которых тр=0, и из них формируется таблица активных переходов с нулевым временным параметром - ТРАО.

Блок 12. Проверка ТРАО на ноль. Если ТРАО не содержит ни одной строки, управление передается на блок 14, в противном случае выполняется блок 13.

Блок 13. Завершение переходов из ТРАО. Изображения меток из ТРАО переписываются в ТО соответствующих строк, при этом статусы выходных позиций перехода, в которых переданы метки, устанавливаются в единичное состояние. Фазы завершенных переходов в ТР обнуляются, и управление передается на начало цикла без изменения модельного времени.

Блок 17. Завершение переходов из ТРА с минимальным временным параметром тр. Блок работает аналогично блоку 13. Управление передается на блок 18.

Блок 14 анализирует порядок пересчета времени. Если "по шагам", то выполняется блок 16, в котором модельное время увеличивается на единицу, иначе выполняется блок 15, в котором модельное время увеличивается на временной параметр завершаемого на данном цикле перехода.

Блоки 18 и 19 подключают программы анализа и отображения модели по достижении меток заданных позиций и по завершении указанных в задании на моделирование переходов. Управление передается на начало никла.

Разработанные алгоритмические и программные средства имитации соответствуют определению И-сетей и полностью реализуют их моделирующие возможности.

Разработана технология создания сетевой модели БЦВМ. На этапе содержательного описания определяется состав алгоритмов рабочих программ полета и средств ОС, участвующих в организации вычислительного процесса и подлежащих моделированию. Модель каждого алгоритма состоит из собственно алгоритма и его характеристик: приоритетность, цикличность выполнения, время выполнения, признак разрешения прерывания, признак маскирования алгоритма.

При разработке И-сетевой модели определяется структура И-сети (граф сети), структуры меток, движущихся по сети, условия наступления каждого перехода, действий, выполняемых при наступлении перехода, временные параметры переходов. При этом модули ОС представляются вершинами переходами сети, данные - вершинами позициями, рабочие программы - метками, состояние БЦВМ, под которым понимается состояние среды ОС и состояние выполнения рабочих программ, описывается разметкой сети. Далее осуществляется разработка программной модели, включающая в себя описание И-сетевой модели на входном языке и трансляцию полученного описания в структуру данных сети.

После этого проводится трансляция и редактирование полученной модели с объектными модулями рабочих программ полета, написанных на алгоритмическом языке среды разработки.

Вводится разметка сети (исходное состояние модели) и ее графическое отображение, используемое для контроля состояния модели в процессе реализации. Полученный программный продукт вместе с программой имитации включается в состав программного обеспечения тренажера.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие основные результаты.

1. Сформулированы основные принципы моделирования бортовых систем ПКА, отвечающие назначению тренажера и позволяющие реализовать в полной мере их обучающие свойства: адекватность штатному изделию, функционирование в реальном и ускоренном времени, управляемость, контролируемость, регистрируемость, достаточность и модульность построения.

и средства математического моделирования логики функционирования бортовых систем и физических процессов, протекающих в них, а также испытания моделей в составе тренажера. Достаточно унифицированы модели движения и модель внутренней среды пилотируемых космических аппаратов. Вместе с тем основным проблемным моментом при создании тренажеров остается моделирование бортовых цифровых вычислительных комплексов.

3. На основе проведенного анализа задач, решаемых БЦВК, а также существующих способов моделирования процесса его функционирования на тренажерах, предложено использовать функциональное моделирование, которое позволяет наиболее полно реализовать обучающие свойства тренажера.

4. Установлено, что применение существующих систем имитационного моделирования для моделирования бортовых вычислительных средств на тренажерах ПКА неэффективно из-за низкой наглядности построенной модели, трудности контроля и управления моделью, а также больших затрат на программирование, отладку и модификацию модели, поэтому целесообразна разработка нового аппарата формализованного описания и создания на его основе средств моделирования БЦВК для тренажеров пилотируемых космических аппаратов.

5. Показано, что наиболее подходящим исходным формализмом для разработки аппарата формализованного описания и средств имитационного моделирования БЦВК на тренажерах, являются модифицированные сети Петри, ориентированные на моделирование операционных систем и вычислительных процессов.

6. Разработан новый формализм - И-сети, которые объединяют преимущества наглядности и удобства отображения модели, присущие сетям Петри, с гибкостью и универсальностью систем моделирования, основанных на языках программирования, и одновременно сводят к минимуму концептуальную дистанцию между моделью и реальной системой.

7. Определен набор операций на множестве И-сетей и соответствующие им преобразования структуры данных И-сети, обеспечивающие оперативное изменение И-сетевых моделей, автоматическое построение новых моделей из существующих.

8. Разработан метод создания функциональных моделей БЦВК на основе И-сетей, позволяющий единым образом адекватно описывать и имитировать процесс функционирования аппаратных и программных частей вычислительных систем совместно с выполнением рабочих программ полета.

9. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение системы имитационного моделирования сложных систем на основе И-сетей, которое позволяет:

- осуществлять быстрое и надежное конструирование модели;

- поддерживать интерфейс пользователя на всех этапах проектирования, отладки и реализации модели;

- обеспечить расширенные возможности средств отладки и контроля, а также графическое отображение процесса функционирования модели;

- осуществлять предварительный анализ модели без ее реализации;

- подключать в процессе имитации программы сбора и анализа статистических данных.

10. Предложена технология создания сетевых моделей БЦВК, в рамках которой разработка модели может вестись аналогично разработке штатного изделия параллельно разными группами разработчиков в двух направлениях - создание модели организации вычислительного процесса и создание программ алгоритмов управления.

Разработанные метод и средства имитационного моделирования позволяют создавать модели БЦВК полностью отвечающие основным принципам моделирования бортовых систем на тренажерах ПКА. Они обеспечивают адекватное функционирование модели в реальном и другом масштабе времени, необходимую для задачи подготовки глубину моделирования, отработку всех нештатных ситуаций, в том числе связанных с отказами аппаратных частей БЦВК, минимум временных затрат на установку начальных условий тренировки, управление моделью и отображение процесса функционирования модели на пульте контроля и управления тренировкой, малые затраты на доработку модели при смене версии штатного программного обеспечения и модификации реальной системы.

Совокупность полученных в работе теоретических и практических результатов позволяет сделать вывод, что в процессе ее выполнения произведено теоретическое обобщение и решение научной проблемы, имеющей важное значение для пилотируемой космонавтики: разработана методология создания функциональных моделей БЦВК для тренажеров пилотируемых космических аппаратов, использование которой сокращает сроки создания программных моделей БЦВК и повышает эффективность подготовки космонавтов.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монография

1. Полунина Е.В., Саев В.Н. Моделирование бортовых цифровых вычислительных комплексов в тренажерах пилотируемых космических аппаратов. Звездный городок, Московская область. РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, 2004. 98 с. (лично автором - 68 е.).

Статьи в журналах из перечня ВАК

2. Полунина Е.В. Моделирование бортовых цифровых вычислительных комплексов в тренажерах пилотируемых космических аппаратов на основе модифицированных сетей Петри И Авиакосмическое приборостроение, 2003. № 9. С. 31-37 (лично автором - 7 е.).

3. Полунина Е.В. Операции на множестве И-сетей, используемых для моделирования БЦВК в тренажерах пилотируемых космических аппаратов // Авиакосмическое приборостроение, 2005. № 4. С. 50-56 (лично автором - 7 е.).

4. Полунина Е.В. Комплексный тренажер Российского сегмента Международной космической станции // Авиакосмическое приборостроение, 2006. № 5. С. 40-45 (лично автором - 6 е.).

5. Наумов Б.А., Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В.Г. Особенности разработки моделей бортовых систем для тренажеров Российского сегмента международной космической станции // Полет, 2008. № 6. С. 24-29 (лично автором - 4 е.).

6. Наумов Б.А., Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В.Г. Автоматизация разработки дискретных моделей бортовых систем для тренажеров ПКА // Полет, 2009. № 5. С. 18-21 (лично автором - 2 е.).

7. Полунина Е.В. Метод И-сетей для моделирования БВК с целью подготовки космонавтов // Научно-технический сборник «Известия», №245, часть 1. Актуальные проблемы и перспективы высшего военного образования. М., Военная академия Петра Великого, 2010. С. 472-478 (лично автором - 7 е.).

8. Полунина Е.В., Саев В.Н. Система имитационного моделирования на основе И-сетей // Научно-технический сборник «Известия», № 245, часть 1. Актуальные проблемы и перспективы высшего военного образования. М., Военная академия Петра Великого, 2010. С. 478-493 (лично автором - 4 е.).

9. Полунина Е.В., Саев В.Н. Использование модифицированных сетей Петри для моделирования бортовых вычислительных комплексов в космических тренажерах. // Вестник Воронежского института МВД России, 2011. №1. С. 167-175 (лично автором - 6 е.).

10. Полунина Е.В., Саев В.Н. Средства имитационного моделирования сложных систем на основе И-сетей. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2011. № 6. С. 22-27 (лично автором - 4 е.).

11. Полунина Е.В. Оптимизация испытаний моделей бортовых систем в составе тренажера Российского сегмента МКС // Полет, 2011. № 9. С. 32-36 (лично автором - 5 е.).

Работы, опубликованные в других журналах и сборниках

12. Лобусов Е.С., Шахназаров В.П., Полунина Е.В. Сетевой подход к моделированию БЦВМ // IV Научный семинар «Методы синтеза и планирования развития структур сложных систем». Тезисы докладов. Ташкент, 1987. С. 84.

13. Лобусов Е.С., Полунина Е.В. Разработка средств имитационного моделирования БЦВМ на основе сетей Петри // Межотраслевая конференция «Тренажеры и имитаторы». Тезисы докладов. Москва, 1988 С. 77-78.

14. Лобусов Е.С., Полунина Е.В. Имитационное моделирование БЦВМ // Гагаринские научные чтения по космонавтике и авиации. Тезисы докладов. Москва, 1988. С. 185.

15. Муха П.А., Полунина Е.В. Метод моделирования процессов функционирования пневмогидросистемы объедененной двигательной установки орбитальной станции // Труды XXVIII чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 1993 г.). М., ИИЕТ РАН, 1994. С. 120-121 (лично автором -1с.).

16. Полунина Е.В. Применение модифицированных сетей Петри для моделирования дискретных систем управления в тренажных средствах // Труды XXVIII чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (Калуга, 1993 г.). М., ИИЕТ РАН, 1994. С. 121-123 (лично автором - 3 е.).

17. Полунина Е.В, Саев В.Н. Оценка точности метода электроаналогии для моделирования пневмогидросистемы объединенной двигательной установки в тренажерах ПКА. // П-я Международная научно-

практическая конференция «Пилотируемые полеты в космос», Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, 1995. С. 167-168 (лично автором - 1 е.).

18. Астахов A.B., Полунина Е.В. К вопросу о восстановлении процесса тренировки на тренажерах ПКА со штатными бортовыми вычислительными средствами // Материалы научно-технического семинара «Технические средства и технологии для построения тренажеров», Выпуск 2, Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, 1996. С. 46-47 (лично автором - 1 е.).

19. Астахов A.B., Лункин К.С., Полунина Е.В., Саев В.Н. Применение новых средств восстановления и воспроизведения процесса тренировки на тренажерах ПКА // Материалы научно-технического семинара «Технические средства и технологии для построения тренажеров», Выпуск 2, Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина,

1996. С. 76-77 (лично автором - 1 е.).

20. Полунина Е.В., Саев В.Н. Управление точностью метода электроаналогии для моделирования пневмогадросистемы объединенной двигательной установки в тренажерах ПКА // XXXII Научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К. Э. Циолковского (Калуга, 16-19 сентября 1997 г.). Тезисы докладов. М., ИИЕТ РАН,

1997. С. 167-169 (лично автором - 2с.).

21. Наумов Б.А., Полунина Е.В. Проблемы использования штатных бортовых вычислительных средств на тренажерах ПКА // Материалы общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина (1996-1997 гг.), Гагарин 1998. С. 234-237 (лично автором - 3 е.).

22. Полунина Е.В., Наумов Б.А, К вопросу автоматизации разработки специального программного обеспечения тренажеров пилотируемых космических аппаратов // XXXIII научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К. Э. Циолковского (Калуга 1998 г.). Тезисы докладов. М., ИИЕТ РАН, 1998. С. 182.

23. Полунина Е.В. К вопросу совершенствования существующих и создания перспективных тренажеров исследовательских модулей орбитальных станций // Материалы XXV общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина, Гагарин, 1998. С. 209-213. (лично автором - 5 е.).

24. Наумов Б.А., Синельников В.Г., Шевченко Л.Е., Полунина Е.В. Основы разработки системы отображения информации пультов контроля и управления космических тренажеров. // Четвертая международная научно-практическая конференция «Пилотируемые полеты в

космос», Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, 2000. С. 214-215. (лично автором - 1 е.).

25. Наумов Б. А., Шевченко JI.E., Полунина Е.В. Перспективы использования современных информационных технологий в системах отображения информации пультов контроля и управления космических тренажеров // Материалы XXVIII общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина, Гагарин, 2001. Часть И. С. 81-87 (лично автором - 2 е.).

26. Полунина Е.В., Наумов Б. А., Синельников В. Г. Подготовка экипажей на комплексе тренажеров Российского сегмента Международной космической станции // Материалы XXVIII общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина, Гагарин, 2001. Часть II. С. 67-76 (лично автором - 6 е.).

27. Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В.Г. Анализ методов моделирования бортовых вычислительных средств на тренажерах ПКА // Труды XXXVII чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К. Э. Циолковского (Калуга 2002 г.). М„ ИИЕТ РАН, 2002. С. 188-189 (лично автором - 1 е.).

28. Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В.Г. Особенности разработки моделей бортовых систем для тренажеров российского сегмента международной космической станции // Материалы научно-технического семинара «Технические средства и технологии для построения тренажеров», Выпуск 4, Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю. А. Гагарина, 2002. С. 104-115 (лично автором - 6 е.).

29. Греченков A.B., Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В. Г. Метод расчета давлений в гермоотсеках орбитальной станции с использованием конфигурационного графа // Материалы XXIX общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина, Гагарин, 2002. С. 149-157 (лично автором - 3 е.).

30. Полунина Е.В., Саев В.Н., Синельников В.Г. Исследование и обоснование тактико-технических требований к моделям бортовых ПКА для тренажеров // Материалы XXX общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю. А. Гагарина, Гагарин, 2003. С. 34-43 (лично автором - 6 е.).

31. Полунина Е.В., Саев В.Н. Этапы создания и перспективы развития комплексного тренажера Российского сегмента Международной космической станции // Материалы XXXIV общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю.А. Гагарина, Гагарин, 2007. С. 67-76 (лично автором - 5 е.).

32. Полунина Е.В. К вопросу оптимизации процесса испытаний моделей бортовых систем комплексного тренажера РС МКС // VIII международная научно-практическая конференция «Пилотируемые полеты в космос», Звездный городок, РГНИИ ЦПК им. Ю. А. Гагарина, 2009. С. 195-197 (лично автором - 3 е.).

Подписано в печать 19 августа 2011 г. Бумага офсетная. Формат 60x90/16 Усл. печ. л. 1,8. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии ООО «ПТФ-МИЭЭ» 105043, г. Москва, ул. 4-я Парковая, д.27 тел. 965-3790,652-24-12; факс 965-3846

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Полунина, Елена Васильевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ ПИЛОТИРУЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ТРЕНАЖЕРАХ.

1.1. Технология разработки космических тренажеров.

1.2. Основные принципы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов на тренажерах.

1.3. Методы моделирования бортовых систем пилотируемых космических аппаратов.

1.3.1. Методы моделирования логики функционирования бортовых систем

1.3.2. Методы моделирования физических процессов, протекающих в бортовых системах.

1.3.3. Испытания моделей бортовых систем в составе тренажера.

1.4. Бортовые цифровые вычислительные комплексы и способы их моделирования на тренажерах.

Выводы.

2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИМИТАЦИОННОГО

МОДЕЛИРОВОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ.

2.1. Общие вопросы имитационного моделирования дискретных систем.

2.2. Анализ и оценка систем имитационного моделирования.

2.3. Сетевое моделирование.

2.3.1. Сети Петри.

2.3.2. Модифицированные сети Петри.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ СЕТЕЙ КАК СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЦВК.

3.1. Определение И-сети.

3.2. Структура данных И-сети.

3.3. Операции на множестве И-сетей.

3.4. Макро-сети.

Выводы.

4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА И-СЕТЕЙ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЦВК В ТРЕНАЖЕРАХ.

4.1. Метод И-сетей для моделирования БЦВК в тренажерах.

4.2. Описание дискретного контура управления ориентацией ПКА.

4.3. Сетевая модель дискретного контура управления.

4.4. Анализ И-сетевой модели БЦВК.

Выводы.

5. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ИМИТАЦИИ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БЦВК В ТРЕНАЖЕРАХ ПКА.

5.1. Основные принципы создания системы имитации.

5.2. Описание входного языка.

5.3. Программное обеспечение системы имитации.

5.4. Технология создания И-сетевой модели БЦВК.

Выводы.

Введение 2011 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Полунина, Елена Васильевна

Изучение и исследование космического пространства является одной из важнейших проблем современной науки. Все более широкие масштабы приобретает в настоящее время освоение космоса с помощью пилотируемых космических аппаратов (ПКА). Оно уже приносит большую пользу многим отраслям народного хозяйства. При этом резко возрастают требования к уровню подготовленности экипажей, которым придется выполнять сложные динамические операции на орбите - маневрирование, сближение и стыковку с орбитальной станцией, управляемый спуск на землю и т.п. Это в свою очередь требует от экипажей все более высоких знаний и профессиональных навыков по управлению космическим аппаратом и его системами.

Основу системы управления современных ПКА составляют бортовые цифровые вычислительные комплексы (БЦВК), которые характеризуются большим объемом программного обеспечения, сложным взаимодействием составных частей при реализации многочисленных алгоритмов управления, разнообразием способов взаимодействия с реальной аппаратурой, возможностью наращивания вычислительных средств и замены версий штатного программного обеспечения.

В связи с этим, исследование проблемы моделирования БЦВК в тренажерах имеет актуальное самостоятельное значение.

До последнего времени на тренажерах в основном применяется полунатурное моделирование БЦВК (использование штатного БЦВК, использование эмуляторов БЦВМ, использование штатного программного обеспечения БЦВК на наземных вычислительных средствах).

Полунатурное моделирование БЦВК имеет преимущества в сроках разработки, быстрой смене версий программного обеспечения, небольших затратах на испытания тренажера, высокой степени адекватности реальному изделию. Однако его использование существенно ограничивает обучающие свойства тренажера, не позволяя осуществлять приостановку тренировки, оперативный возврат в исходное или любое предшествующее состояние, масштабирование времени; делает невозможным ввод расчетных нештатных ситуаций, связанных с отказами аппаратуры БЦВК; увеличивает время выставки начальных условий тренировки и восстановления тренажера при сбоях технических средств и ошибках оператора, что существенно снижает качество тренажера и эффективность подготовки экипажей на нем. Кроме того, использование штатного программного обеспечения БЦВК в тренажере требует избыточного для задач подготовки моделирования управляемых и контролируемых БЦВК бортовых систем.

Технический прогресс в области тренажеростроения в целом направлен в сторону перехода от полунатурного моделирования БЦВК к функциональному (математическому) моделированию, свободному от недостатков полунатурного моделирования. Но без применения специальных инструментальных средств разработки функциональных моделей БЦВК требуются большие затраты на их создание и испытания на соответствие штатному изделию, сравнимые с затратами на создание штатного программного обеспечения БЦВК. С учетом ограниченного времени создания тренажера, этот способ в настоящее время используется только при моделировании БЦВК с небольшим объемом программного обеспечения и достаточно простой организацией вычислений.

Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать общие принципы моделирования бортовых систем ПКА для тренажеров, методы и средства их разработки и испытания.

2. Провести анализ существующих способов моделирования БЦВК в тренажерах ПКА, выявить их достоинства и недостатки.

4. Разработать формализм, позволяющий адекватно описывать процесс функционирования программно-аппаратной платформы БЦВК совместно с выполнением алгоритмов рабочих программ полета.

7. Разработать технологию создания модели БЦВК для тренажеров.

Научная новизна работы определяется тем, что разработаны:

- набор операций на множестве И-сетей и соответствующие им преобразования структур данных И-сетей, обеспечивающие оперативное изменение сетевых моделей, автоматическое построение новых моделей из имеющихся моделей или их частей;

- технология создания И-сетевых моделей БЦВК, в рамках которой разработка модели может вестись параллельно разными группами разработчиков в двух направлениях - создание модели организации вычислительного процесса и создание программ алгоритмов управления.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней разработаны средства имитационного моделирования сложных систем обеспечивающие:

- быстрое и надежное конструирование модели; описание моделируемой системы единым образом на всех уровнях ее рассмотрения; интерфейс пользователя на всех этапах проектирования, отладки и реализации модели; оперативное внесение изменений в модели системы и внешней среды; управление состоянием модели и контроль её функционирования на этапе отладки модели и в процессе ее реализации; открытость системы моделирования, возможность подключения к ней пользовательских программ обработки и анализа модели, как до реализации, так и в процессе реализации модели.

Разработанный метод и средства имитационного моделирования позволяют создавать модели БЦВК полностью отвечающие основным принципам моделирования бортовых систем на тренажерах ПКА. Они обеспечивают функционирование модели в реальном и любом другом масштабе времени, необходимую для задачи подготовки глубину моделирования, отработку всех нештатных ситуаций, в том числе связанных с отказами аппаратных частей БЦВК, минимум временных затрат на установку начальных условий тренировки, контроль и управление состоянием модели с пульта инструктора в процессе тренировки, малые затраты на доработку модели при смене версии штатного программного обеспечения, модификации реальной системы или изменении задачи подготовки.

Достоверность полученных результатов обеспечивается методологической обоснованностью использования выбранных методов исследования, адекватностью их предмету и задачам исследования, а также внедрением результатов диссертационной работы в практику.

Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы использовались в НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина, в Центре тренажеростроения при разработке тренажеров орбитального комплекса «Мир» и МКС, в ЗАО «РТ Софт» при разработке модели системы управления центрифугой ЦФ 18, а также в ФГУП «НИИАО» при разработке моделей бортового вычислительного комплекса транспортного пилотируемого корабля «Союз-ТМА» на комплексных тренажерах «ТДК-3» и «ТДК-4», что подтверждается соответствующими актами.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- IV научном семинаре «Методы синтеза и планирования развития структур сложных систем» (Ташкент, 1986 г.);

- XVIII Всесоюзных Гагаринских научных чтениях по космонавтике и авиации (Москва, 1988 г.);

- НТС ЦГЖ им. Ю.А. Гагарина в 1989, 1996. 1998. 2001-2009 гг.;

- межотраслевой конференции "Тренажеры и имитаторы" (Москва,

1988 г.);

- научно-техническом семинаре «Технические средства и технологии для построения тренажеров» (Звездный городок, 1994, 1996, 1998 гг.);

- общественно-научных чтениях, посвященных памяти Ю. А. Гагарина (г. Гагарин, 1996, 1998, 2002, 2003, 2007 гг.).

Публикации. Все приводимые в работе материалы основаны на обобщении результатов, содержащихся в 69 публикациях, из которых 32 печатные работы, 24 отчета по НИР, 13 программно-методических документов по разработке, испытаниям и эксплуатации тренажеров ПК А.

Заключение диссертация на тему "Методология разработки и создания моделей бортовых вычислительных комплексов для тренажеров пилотируемых космических аппаратов"

156 Выводы

1. Разработанные средства имитационного моделирования позволяют создавать модели БЦВК полностью отвечающие основным принципам моделирования бортовых систем на тренажерах ПКА. Они обеспечивают функционирование модели в реальном и другом масштабе времени, отработку нештатных ситуаций, связанных с отказами аппаратных частей БЦВК, минимум временных затрат на установку начальных условий тренировки, управление моделью и отображение процесса функционирования модели на пульте контроля и управления тренировкой, минимальные затраты на доработку модели при смене версии штатного программного обеспечения, модификации реальной системы или изменении задачи подготовки.

2. Основные преимущества предлагаемых средств имитационного моделирования перед существующими средствами: быстрое и надежное конструирование модели; интерфейс пользователя на всех этапах проектирования, отладки и функционирования модели; расширенные возможности средств отладки и контроля; графическое отображение и управление процессом функционирования модели; возможность предварительного анализа модели без ее реализации; наличие средств подключения программ анализа модели в процессе реализации.

3. Разработанные алгоритмические и программные средства имитации соответствуют определению И-сетей, полностью реализуют их моделирующие возможности, опробованы и могут быть перенесены на более мощные вычислительные платформы, используемые в тренажеростроении и обеспечивающие моделирование БЦВК в реальном времени.

4. В рамках предложенной технологии разработка модели БЦВК может вестись аналогично разработке штатного изделия параллельно разными группами разработчиков в двух направлениях - создание модели организации вычислительного процесса и разработка программ алгоритмов управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие основные результаты.

2. Показано, что к настоящему времени на основе более чем тридцатилетнего опыта построения отечественных космических тренажеров созданы технология построения тренажеров, отработаны и совершенствуются методы и средства математического моделирования логики функционирования бортовых систем и физических процессов, протекающих в них, а также испытания моделей в составе тренажера. Достаточно унифицированы модели движения и модель внутренней среды пилотируемых космических аппаратов. Вместе с тем основным проблемным моментом при создании тренажеров остается моделирование бортовых цифровых вычислительных комплексов.

9. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение системы имитационного моделирования сложных систем на основе И-сетей, которое позволяет: осуществлять быстрое и надежное конструирование модели; поддерживать интерфейс пользователя на всех этапах проектирования, отладки и реализации модели; обеспечить расширенные возможности средств отладки и контроля, а также графическое отображение процесса функционирования модели; осуществлять предварительный анализ модели без ее реализации; -подключать в процессе имитации программы сбора и анализа статистических данных.

Библиография Полунина, Елена Васильевна, диссертация по теме Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

1. Авен О.И., Турин Н.П., Коган А.Я. Оценка качества и оптимизация вычислительных систем. М.: Наука, 1982. 464 с.

2. Автоматизация проектирования вычислительных систем. Языки, моделирование и базы данных / Под ред. М. Брейера. М.: Мир, 1979. 463 с.

3. Автоматное управление асинхронными процессами в ЭВМ и дискретных системах. / Под общ. ред. В.И. Варшавского. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. 400 с.

4. Автономный тренажер изделия 77КСИ. Специальное программное обеспечение. 351.00444, НПО «Энергия», 1991.

5. Альянах H.H. Моделирование вычислительных систем. Л.: Машиностроение, 1988. 223с.

6. Анишев П.А., Бандман О.Л. Алгоритмы и программы анализа свойств сетей Петри // Препринт 762. Новосибирск: АН СССР ВЦ, 1988. 32 с.

7. Баев В.В. Расширение сетей Петри для моделирования параллельных процессов реального времени //Автоматика и вычислительная техника, 1990. №6. С. 42-45.

8. Баев В.В. Моделирование систем реального времени на основе расширения сетей Петри // Изв. АН РФ. Техническая кибернетика, 1992. №3. С.171-176.

9. Баев В.В., Пипенко С.В. Пакет моделирования дискретных процессов расширенными сетями Петри //Автоматика и вычислительная техника, 1991. №8. С. 83-87.

10. Бакуман O.J1. Поведенческие свойства сетей Петри (обзор французских работ) // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика, 1987. №5. С. 134-150.

11. Безруков Г.В., Фоменко В.В. Программная оболочка ТРИО в тренажерах МКС // Материалы научно-технического семинара «Технические средства и технологии для построения тренажеров», Звездный городок, 1998. Вып. 3. С. 73-77.

12. Беликов, Рутнер. Раскрашенные сети Петри и матричный метод // Программирование, 1988. № 3. С.23-28.

13. Бестужева Н.Н., Руднев В.В. Временные сети Петри. Классификация и сравнительный анализ // Автоматика и телемеханика, 1990. № 10. С. 3-21.

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

15. Болтянский А.Д, Виттих В.А., Кораблин М.А., Куклин Г.Н, Сидоров А.А., Шамашов Н.А. Цифровая имитация автоматизированных систем. -М.: Наука, 1983. . 263 с.

16. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Применение кватернионов в механике. -М.: Наука, 1975. 319с.

17. Будинас Б.Л. Разрешимость проблемы достижимости для сетей Петри // Автоматика и телемеханика, 1988. № 11. С. 3-39.

18. Бусленко И.П. Моделирование сложных систем. -М.: Наука, 1968. 399 с.

19. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. 240 с.

20. Васильев А.Н. Научные вычисления в Microsoft Excel. Компьютерное издательство «Диалектика», Москва, С. Петербург, Киев, 2004. 512 с.

21. Веселов Е.Н. Инструментальная система для построения диалоговыхпакетов программ. Дис. на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. -М., 1980. 144с.

22. Виттих В.А., Коварцев А.И., Кораблин М.А. Имитация автоматизированных систем с использованием концепции состояний // Известия АН СССР. ТК, 1981. N4. С. 86-93.

23. Волков С.И., Решетникова H.H. Диагностирование объектов на основе инвариантов сетей Петри // Тезисы докладов. X симпозиума по проблеме избыточности в информационных системах. JL: 1989. Ч. 3. С.26-29.

24. Гликман Б. Ф. Математические модели пневмогидравлических систем. -М.: Наука, 1986. 365 с.

25. Глушков В.И., Калиниченко Л.А., Марьянович Т.П., Москаленко В.М., Сахнюк М.Ф. СЛЕНГ система программирования для моделирования дискретных систем. - Киев: ИК АН УССР, 1969. 413 с.

26. Голиков В.К., Матусов К.Н., Сысоев В.В. Сети Петри в ситуационном управлении и имитационном моделировании дискретных технологических систем. М.: ИПРЖР, 2002. 227 с.

27. Горбатов В.А. Основы дискретной математики: Учебное пособие для вузов. -М.: Высш. школа, 1986. 311с.

28. Гордеев A.B. Метод F-сетей для моделирования мультипроцессорных вычислительных систем. Автореферат дис. на соискание ученой степени д-ра техн. наук / Гос. университет авиакосмического приборостроения, Санкт-Петербург, 1998. 39 с.

29. Дал У. Языки для моделирования систем с дискретными событиями. В кн.: Языки программирования. М.: Мир, 1972. С. 344-403.

30. Дал У., Нюргорд К. СИМУЛА-1 // Сб. Алгоритмы и алгоритмические языки. Вып. 2.-М.: ВЦ АН СССР, 1968. С.

31. Дал.У., Мюрхауг Б., Нюргорд К. СИМУЛА-67 универсальный язык программирования. М.: Мир, 1969. 99 с.

32. Дейкстра Е. Взаимодействие последовательных процессов // В сб. Языки программирования. Под ред. Ф. Женюи. Пер. с англ. М.: Мир, 1972. С. 9-86.

33. Дмитриева Е.А., Цапко Г. П. Метод Е-сетевого моделирования вычислительных процессов в распределенных системах управления // Всесоюзная НК «Математическое и машинное моделирование». Тезисы докладов. -Воронеж: ВТИ, 1991. С 140.

34. Долгов А.Н., Мацула В.Ф. Современное состояние средств автоматизации имитационного моделирования вычислительных систем реального времени. По данным отечественной и зарубежной печати. Л.: ЦНИИ "Румб", 1990. 49 с.

35. Забродин Л.Д., Корнильев К.Г., Михайлова Е.В. Представление структур ОС РВ с помощью макро Е-сетей // Теоретические и прикладные вопросы автоматизации проектирования вычислительной техники. М.: Энергоатомиздат, 1989. С. 66-69.

36. Зиновьев Э.В., Стрекалов A.A., Рогова O.E. Интегрированная система поддержки и имитационного моделирования сетей Петри на персональной ЭВМ // Автоматика и вычислительная техника, 1991. № 5. С. 10-18.

37. Изделие "Белладонна". Специальное математическое обеспечение. Изделие "ДОН-732". Пакет прикладных программ "Моделирование". Система моделирования объекта. Модель движения. Общее описание. С.Б. 314010131101, ОКТБ «Орбита», Новочеркасск, 1982.

38. Игнатьев М.Б., Осовецкий Л.Г., Фильчаков В.В. Активные методы обеспечения надежности алгоритмов и программ. СПб.: Политехника, 1992. 287с.

39. Изделие "Телеоператор", Специальное математическое обеспечение. Описание программ. ТМ 20688-01 13 01. 1988.

40. Ильин В.П., Смирнов М.И. Моделирование систем на основе ингиби-торных временных сетей Петри // Электронное моделирование, 1990. т. 12, №2. С.10-13.

41. Использование сетей Петри для локализации ошибок в процессе системной отладки комплексов программ. / С.А. Косяченко, В.В. Кульба, А.Г. Мамиконов, Е.Б. Соколова // Автоматика и телемеханика, 1988. N 5. С. 3845.

42. Каменнова М.С. Инструментальная система моделирования параллельных процессов, описанных языком сетей Петри // Управляющие системы и машины, 1988. № 5. С. 16-19.

43. Капитонова Ю.В., Летичевский A.A. Математическая теория проектирования вычислительных систем. М.: Наука, 1988. 296 с.

44. Киндлер Е. Языки моделирования. М.: Энергоатомиздат, 1985. 288с.

45. Кириллов В.Ю. Аналитическое представление языков сетей Петри // Математические методы управления и обработки информации: Межведомственный сборник. М.: МФТИ, 1986. С. 30-34.

46. Кириллов В.Ю. Развитие методов анализа сетей Петри для параллельных систем. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.-мат. наук / Московский физико-технический институт, 1989.

47. Кириллов В.Ю., Нижник В.В. Пакет программ работы с сетями Петри для персональной ЭВМ // УСиМ, 1989. №4. С. 48-51.

48. Кокин А.Г. Сети Петри. Моделирование. Курган: Курганский гос.университет, 2005. 93 с.

49. Козлов О.С., Тимохин В.И. Об одном методе исследования архитектуры многопроцессорного управляющего ВК // VII Всесоюзное совещание "Теория и методы математического моделирования", Тезисы докладов, Куйбышев М.: Наука, 1978.

50. Комплекс МО-7СТ2. Программа моделирования режимов сближения. Описание программы. ДП.00005-01 13 02, ОКТБ «Орбита», Новочеркасск, 1988.

51. Костин А.Е., Савченко Л.В. Модифицированные Е-сети для исследования систем распределенной обработки информации // Автоматика и вычислительная техника, 1988. № 6. С. 27-35.

52. Котов В.Е. Алгебра регулярных сетей Петри // Кибернетика, 1980. N5. С. 10-18.

53. Котов В.Е. Сети Петри. М.: Наука, 1984. 158 с.

54. Красовский A.A. Математическое моделирование и компьютерная система обучения. М.: Машиностроение, 1989. 254 с.

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

56. Кузнецов О.П. Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. М.: Энергоатомиздат, 1988. 480 с.

57. Кузьмин И.А., Путилов В.А., Фильчаков В.В. Распределенная обработка информации в научных исследованиях. Л., 1991. 304 с.

58. Кузьмук B.B. Система моделирования сетей Петри и параллельных процессов // Электронное моделирование, 1988. Т. 10, N 5. С. 96-98.

59. В.В. Кульба, Е.А. Микрин, Б.В. Павлов. Проектирование информационно-управляющих систем долговременной орбитальной станции. М.: Наука, 2002. 343 с.

60. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации. Ленинград: Стройиздат, 1978. 423с.

61. Лебедев A.A., Соколов В.Б. Встреча на орбите. М.: Машиностроение, 1969.366 с.

62. Леохин Ю.Л. Методы и аппаратно-программные средства комплексной динамической отладки для систем управления реального времени: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.05;05.13.13. — М., 1992.20 с.

63. Ломазова И.А. Вложенные сети Петри: моделирование и анализ распределённых систем с объектной структурой. М.: Научный мир, 2004. 207 с.

64. Липаев В.В. Проектирование программных средств: Учеб. пособие для вузов по спец. АСОИиУ. М.: Высш. шк., 1990. 301 с.

65. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Швецов А.Р. Модифицированные сети Петри.-М.: ИПУ АН СССР, 1991. 45 с.

66. Маркович Т., Хауснер Б, Kapp. Г. СИМСКРИПТ алгоритмический язык для моделирования / Пер. с англ. - М.: Советское радио, 1966. 151 с.

67. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1978. 662 с.

68. Матов В.И. , Белоусов Ю.А., Федосеев Е.П. Бортовые цифровые вычислительные машины и системы: Учеб. пособие по спец. "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети" / Под ред. В.И. Матова. М.: Высш. шк., 1988. 216 с.

69. Методы оптимизации испытаний и моделирования систем управления газотурбинными двигателями / Дедеш В.Т., Герман В.М., Августинович В.Г. и др. Под общ. ред. В. Т. Дедеша. М.: Машиностроение, 1990. 160 с.

70. Мирошниченко Е.А. Технология проектирования параллельного и распределенного программного обеспечения с использованием Р8-сетей. Дис. канд. техн. наук / Томск, 1997. 170 с.

71. Михайлова Е.В. Качественный и количественный анализ сложных программно-аппаратных комплексов на основе аппаратов из класса сетей Петри: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук / Московский инженерно-физический институт, Москва, 1990. 18 с.

72. Мурата Т. Сети Петри: Свойства, анализ, приложения (обзор) // ТИИЭР,1989. N4. С. 41-85.

73. Мурогов В.Н. Имитационное моделирование микропроцессорных систем на базе Е-сетей для ПЭВМ // Микропроцессорные средства и системы,1990. №1-2. С. 36-37.

74. Мурогов В.Н. Разработка системы имитационного моделирования сложных дискретных систем на базе Е-сетей для ПЭВМ. Автореф. дис. на соискание степ. канд. техн. наук / Ин-т прикладной математики, Москва,1991. 15 с.

75. Наумов Б.А., Полунина Е.В. Проблемы использования штатных бортовых вычислительных средств на тренажерах ПКА // Материалы общественно-научных чтений, посвященных памяти Ю.А.Гагарина (1996-1997гг.). Гагарин, 1998. С. 234-237.

76. Никонов В.В., Подгурский Ю.Е. Сети Петри. Теория. Применение // Зарубежная радиоэлектроника, 1984. N 4. С. 28-59.

77. Никонов В.В., Подгурский Ю.С. Применение сетей Петри //Зарубежная радиоэлектроника, 1986. N11.0. 17-37.

78. Общецелевая система моделирования ОРВБ/ЗбО. Вводные руководящие материалы для пользователей. М.: НИИТЭХИМ, 1974.

79. Отчет НИР «Разработка технического облика базы исходных данных бортовых систем и выработка рекомендаций по организации взаимодействия тренажерных средств с информационной системой подготовки космонавтов по программе МКС». ЦТ, Москва, 2000.

80. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. М.: Мир, 1984. 264 с.

81. Потапов Д.А. Исследование и разработка методов построения автоматизированных систем отладки программного обеспечения специализированных вычислительных комплексов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук, СПб, 1991. 16 с.

82. Прицкер А. Введение в имитационное моделирование и язык СДАМ 2 / Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 646 с.

83. Программный комплекс моделирования и формального анализа систем на основе сетей Петри / Зеленский М.Г., Никитин А.В. и др. // В кн. САЗЕтехнологии. M.: Центральный Российский дом знаний, 1992. С. 71-76.

84. Розенблюм Л.Я. Сети Петри // Изв. АН СССР. Техн. Кибернетика, 1983. N5. С. 12-40.

85. Сарайкин A.B. Методы анализа корректности параллельного и распределенного программного обеспечения на основе PS-сетей. Дис. канд. техн. наук, Томск, 2000. 183 с.

86. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети, алгоритмы. М.: Мир, 1984. 454 с.

87. Соколова Е.Б. Оптимизация процессов системной отладки сложных комплексов программ АСУ // Материалы 8-го Всесоюзного семинара-совещания «Управление большими системами» / Казах. Политех, ин-т. Алма-Ата, 1983.

88. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. Санкт-Петербург: Издательский дом «Бизнес-пресса», 2000. 91 с.

89. Стохастическо-детерминированные временные сети Петри как средство описания моделей многопроцессорных вычислительных систем / С.Н. Лобков и др. // УСиМ, 1991. № 8. С. 60-68.

90. Сыпчук П.П., Сцепинский Ю.Е. Алгоритмический язык СОЛ и моделирование сложных систем // Материалы семинара. Серия Математическое обеспечение АСВП, вып.З. М.: ИЭУП, 1969.

91. Таль A.A., Юдицкий С.А. Иерархия и параллелизм в сетях Петри // Автоматика и телемеханика, 1982. N7. С.113-122.

92. Темов В. Л. Технология разработки МО в системе МАСОН // Труды 1-ой Всесоюзной конференции по технологии программирования. Киев, 1979.

93. Технологический комплекс производства программ «Конструктор». Отчет о НИР, № Б8276558 21 ф. 80. ВИНИТИ, 1980.

94. Технология системного моделирования / Е.Ф. Аврамчук, A.A. Вавилов, C.B. Емельянов и др.; Под ред. C.B. Емельянова.- М.: Машиностроение, Берлин: Техник, 1988. 520 с.

95. Управление гибкими производственными системами: Модели и алгоритмы / Под общ. ред. C.B. Емельянова. М.: Машиностроение, 1987. 386с.

96. Успенский В.А., Семенов A.JI. Теория алгоритмов: основные открытия и приложения. М.: Наука, 1987. 288 с.

97. Федоров В.Ю., Чуканов В.О. Решение задачи диагностирования микропроцессорных систем методами сетей Петри // Разработка методов и средств технической диагностики микропроцессорных систем и устройств. М.: МИФИ, 1990, С. 25-27.

98. Федоров В.Ю., Чуканов В.О. Анализ отказоустойчивости сложных систем расширениями сетей Петри // Автоматика и телемеханика, 1992. №2. С. 144-156.

99. Федоров В.Ю., Чуканов В.О. Интегрированный пакет моделирования сетей Петри с отказами // Управляющие системы и машины, 1992. № 3/4. С. 97-100.

100. Харри Ф. Теория графов. М.: Мир,1973, 300 с.

101. Шеннон Р. Имитационное моделирование искусство и наука. - М.: Мир, 1978. 418 с.

102. Шоу А. Логическое проектирование операционных систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 360 с.о

103. Шрайбер Т.Дж. Моделирование на CPSS. М.: Машиностроение, 1980. 592с.

104. Шукшунов В.Е. и др. Тренажерные комплексы и тренажеры. М.: Машиностроение, 2005. 383с.

105. Шукшунов В.Е. и др. Современные воззрения на технологию создания космических тренажеров // 3-я междунар. научно-практическая конф. Тезисы докл. Звездный городок, 1997.

106. Шукшунов В.Е., Потоцкий С.И., Фоменко В.В., Безруков Г.В. Опыт и новые концепции разработки тренажных комплексов для подготовки космонавтов // Авикосмическое приборостроение, № 9, 2003. С. 59-64.

107. Экспериментально психологические исследования в авиации и космонавтике. М.: Наука, 1978. 304 с.

108. Юдицкий С.А., Вукович И.Ю. Динамическое экспресс-моделирование организационных систем (информационная технология ДЭМОС) / Институт проблем управления. Препринт. М., 1998. 62 с.

109. Юдицкий С.А., Кутанов А.Т. Технология проектирования архитектуры информационно-управляющих систем / Институт проблем управления. Препринт. М., 1993. 83с.

110. Юдицкий С.А., Магергут В.З. Логическое управление дискретными процессами. М.: Машиностроение, 1987. 175 с.

111. Advances in Petri nets, 1991: Paper from the 11th Intern. Conf. on applications a theory of Petri nets held in Paris in June 1990. / G. Rozenberg (ed.). -Berlin etc.: Springer-Verb, cop. 1991. VIII, 572 c.

112. Ajmone-Marsan M., Chiola G., On Petri Nets with Deterministic and Exponentially distributed firing times, LNCS vol. 266, Springer Verlag, 1987.

113. An introduction to Generalized Stochastic Petri Nets / M. Ajmone-Marsan, G. Balbo, G. Chiola, G. Conte, S. Donatelli, G. Franceschinis // Microelectronics and Reliability, Vol.31, no. 4, 1991.

114. Anisimov N.A., Kovalenko A., Postupalski P. Compositional Petri Net Environment. // Proc. of the 1994 IEEE Symposium on Emerging Technologies and Factory Atomation, Tokyo, Japan, November 1994.

115. Application and theory of Petri nets, 1993: 14th Intern. Conf., Chicago, Illinois, USA, June 21-25, 1993: Proceedings / Macro Ajmone Marsan (ed.) -Berlin etc.: Springer-Verl., cop. 1993. IX, 591 c.

116. Application and theory of Petri nets, 1995: 16th Intern. Conf., Turin, Italy, June 26-30, 1995: Proceedings / Giorgio De Michelis, Michel Diaz (eds.) -Berlin etc.: Springer, cop. 1995. VIII, 510 c.

117. Baer J.L. Models for the Desine, Simulation and Performens jf Destributed Fanction Architecture. Computer. N.Y. March 1974, v7, N3.

118. Bause F., Queueing Petri Nets A formalism for the combined qualitative and quantitative analysis of Systems // 5th Int. Workshop of Petri Nets and Performance Models, Toulouse, France, Oct. 1993.

119. Billington J., FORSEEing Quality Telecommunications Software, Invited-paper for the first Australian Conference on Telecommunications Software (ACTS), Melbourne, April 1991.

120. Bucci G., E. Vicario E., Compositional Validation of Time-Critical Systems Using Communicating Time Petri Nets // IEEE Transactions on Software Engineering, Dec. 1995.

121. Buchs D., Flumet J., Racloz P.: SANDS: Structured Algebraic Net Development System // 14th International Conference on Application and Theory of Petri Nets, Tool presentation abstracts, Chicago USA, June 1993.

122. C. Kelling, TimeNET-SIM a parallel Simulator for Stochastic Petri Nets // Proc. 28th Annual Simulation Symp., Phoenix, Arizona, USA, 1995.

123. Ciardo G., Trivedi K. S., Muppala J., SPNP: Stochastic Petri net package, // Proc. 3rd Int. Workshop on Petri Nets and Performance Models (PNPM89), IEEE Computer Society Press, 1989.

124. Damm W., D Jhmen G., AADL: a net based specification method for computer architecture design, in:J. Bakker (ed.) "Languages for parallel architectures: design semantics and implementation models." John Wiley and sons, 1989.

125. Dennis J.B. Computation structurs. Project MAC Progress Report IX, July 1971 to July 1972/ Massachusetts Institute of Technology, pp. 9-43.

126. Diaz M. Modeling and analysis of communication and cooperation proto-kols using Petri net based models. // Comput. Network. 1982. v. 6, N 6, pp 419441.

127. Dictionary Of Computing: Толковый словарь по вычислительным системам / Под ред. В. Иллингуорта: Пер. с англ. А.К. Белоцкого и др. М.:

128. Машиностроение, 1990. 560 с.

129. Dijkstra E.W. Cooperating Sequential Processes. EWD 123, Mathematics Department, Technological University, Eindhoven, The Netherlands, September 1965. Reprinted in F. Genues (ed.).

130. Fleischhack H., Lichtblau U., MOBY A tool for high-level Petri Nets with objects. // Proc. IEEE/SMC 93, Le Touquet, Vol. 4, 1993.

131. G. Berthelot G., Johnen C., L. Petrucci L., PAPETRI: Environment for the Analysis of Petri Nets, // LNCS vol. 531, Springer Verlag, 1991.

132. Genrich H. J. Predicate/Transition Nets, // LNCS vol. 254, Springer Verlag, 1987.

133. Gordejev A.V. Simulation of discrete parallel systems by modificated F-net's method. // ICS-Net'97: International Symposium on Problems of Modular Information Computer Systems and Networks. Abstracts. Moscow-St.-Peterburg, 1997, p. 13.

134. Holt A., Commoner F., Events and Conditions. In: Record of the Project MAC Conf. on Concurrent System and Parallel Computation. New-York, 1970, pp. 1-52.

135. Keller R. K., von Bochmann G., Petri Net based business modelling and simulation with the Macrotec environment, June 1994, Handout at tool presentation at the 15th International Conference on Application and Theory of Petri Nets, Zaragoza, Spain.

136. Kreutzer W. Comparision evaluation , of discrete event simulation programming languages for management dicision making. Simulation of Systems Proceedings of the 8th AICA Congress DELFT, August. 23-28, 1976, Amsterdam, pp.429-438.

137. Lakos C. A., Object Petri Nets Definition and Relationship to Coloured Nets, Technical Report 94-3, Dep. of Computer Science, University of Tasmania, April 1994.

138. Lakos C.A., Keen C.D., Simulation with Object-Oriented Petri Nets, Dep. of Computer Science, University of Tasmania, Hobart, TAS, Australia. Proceedings of Australian Software Engineering Conference 1991.

139. Lew A.: Petri Net processing using decision tables, Univ. of Hawaii, Technical Report, 1985.

140. Leu D., Murata T. Interrelationships among various concepts of fairness for Petri nets. // Proc. 31th Midwest Symposium Circuits and Systems, 1988.

141. Lindemann C., DSPNexpress: A Software package for the efficient solution of deterministic and stochastic Petri Nets, Proc. 6th International Conf. on Modelling Techniques and Tools for Computer Performance Evaluation, Edinburgh, Great Britain, 1992.

142. Menasche M., PAREDE: An Automated Tool for the Analysis of Time(d) Petri Nets // Proceedings of the International Workshop on Timed Petri Nets, Torino, July 1985.

143. Merlin P. Methodology for the Design and Implementation of Communication Protocols. IEEE Transactions on Communications, COM-24, No.6, 1976, P.614-621.

144. Multi-ICE software. Multiple in circuit emulator. - in Intel System Data Catalog, 1989, pp. 12-54.

145. Murata T. Petri Nets and Their Applications. // J. Society of Instrument and Control Engineers. 1983, v.22, N 3, pp. 3-10.

146. Noe J.D., Nutt G.J. Macro E-nets for representation of parallel systems, IEEE Trans. Comput. Vol C-22, N8, pp 718-727, 1973.

147. Nutt G. The Formulation and Application of Evalution Nets // Technical Report 72-07-02, Computer Science Group, University of Washington, Seattle, Washington, July 1972, p. 170.

148. Nutt G.J. Evaluation Nets for Computer System Performance Analysis. AFIPS Fall Joint Computer Conference, vol. 41, pt. 1, 1972, pp.279-286.

149. Ochsenschleger P., Verification of Cooperating Systems by simple homo-morphisms using the Product Net Machine // Workshop Algorithmen und Werkzeuge for Petri Netze, Berlin, 1994.

150. Parent P., Taniv O. Voltaire: a discrete event simulator // 4th Int. Workshopon Petri Nets and Performance Models, Melbourne, Australia, 1991.

151. Parker K.R.: The PROMPT automatic implementation tool Initial impressions. // Proc. 3rd Int. Conf. on Formal Description Techniques, Madrid, Spain, Nov. 1990.

152. PEP: Programming Environment Based on Petri Nets / B. Grahlmann, S. R liner, T. Thielke, B. Graves, M. Damm, R. Riemann, L. Jenner, S. Melzer, A. Gronewold, in Hildesheimer , Informatik-Berichte no. 14/95, Univ. Hildesheim, 1995.

153. Peters L., Schultz R.: The application of Petri Nets in Object-Oriented Enterprise simulation. // Hawaii International Cong, on system Sciences (HICSS-26), January 1993.

154. Pritsker A., Hurst N., GASP IV: A Combined continous-discrete FORTRAN- based Simulation, 1975, V21, N3, pp. 65-70.

155. Schlif S., Sonnenschein M., Wieting R., High-level Modeling with THOR Nets, Proceedings of the 14th International Congress on Cybernetics, Namur, Belgium, August 21-25, 1995.

156. TimeNET A toolkit for evaluating Stochastic Petri Nets with Non-Exponential Firing Times / R. German, C. Kelling, A. Zimmermann, G. Hommel // Journal of Performance Evaluation. Elsevier, The Netherlands, Vol. 24, 1995.

157. Valk R. Self-modifying nets, a natural extension of Petri nets // Lecture Notes in CoTp. Sei. Berlin: Springer-Verlag, 1978. 62. P.464-476.

158. Van Hee K. M., Somers L. J., Voorhoeve M., Executable Specifications for distributed Information Systems, in E. D. Falkenberg, P. Lindgreen (eds.), Information System Concepts: an in-depth analysis, North Holland, 1989.

159. Vautherin J. Parallel Systems Specifications with Colored Petri Nets and Algebraic Specifications, LNCS vol. 266, 1987.

160. Документы, в которые вошли указанные результаты работы:

161. Методика составления требований технических заданий и испытаний математических моделей пневмогидросистем двигательных установок на тренажерах ПКА. (инв. № 641/И).

162. Инструментальные средства моделирования дискретных систем (инв. №

163. Методические указания по испытаниям моделирующих вычислительных систем тренажеров пилотируемых космических аппаратов с бортовыми вычислительными комплексами (инв. № 826/И);

164. Методические указания по выработке требований ТЗ на инструментальные средства разработки специального программного обеспечения (инв. № 885/И);

165. Методические указания по разработке требований к моделям бортовых систем для тренажеров российского сегмента международной космической станции (инв. № 919/И);

166. Заместитель начальника управления по научно-исследовательской и испытательной работе824/И);1. Саев В.Н.

167. Заместитель начальника управления по подготовке космонавтовк.т.н. доцент

168. Результаты диссертационной работы Полуниной Е.В. позволили обеспечить подготовку экипажей без использования в тренажерах реального штатного БЦВК.

169. Экономический эффект от использования результатов составил 2 млн. 300 тысяч рублей.1. Члены комиссии:1. Генеральный1. Э^ииенкош

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00