автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оценка эффективности испытаний АСУ специального назначения на основе полунатурного метода

На правах рукописи

Старусев Андрей Викторович

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПЫТАНИЙ АСУ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛУНАТУРНОГО МЕТОДА

05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 НОЯ 2013

Волгоград - 2013

005537462

Работа выполнена на кафедре «Информационных систем» Астраханского государственного университета

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Лобейко Владимир Иванович

Официальные оппоненты: Фоменков Сергей Алексеевич

доктор технических наук, профессор кафедры «Системы автоматизированного проектирования и поискового конструирования» Волгоградского государственного технического университета Шевчук Валерий Петрович доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизации технологических процессов и производств» филиала «Национального исследовательского университета (МЭИ)» в г. Волжском

Ведущая организация 929 Государственный летно-испытательный

центр им. В.П. Чкалова

Защита состоится 21 ноября 2013года в 13:00 на заседании диссертационного совета Д212.028.04 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект Ленина 28, ВолгГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Водопьянов Валентин Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Практика последних лет показала, что оценка эффективности АСУ СН методом натурных испытаний осложняется сокращённостью состава опытного образца АСУ СН и присущими этому методу ограничениями (требуются большие материальные затраты и длительные сроки испытаний). Поэтому при испытаниях АСУ СН получили применение модели, исходные данные для которых определяются по результатам различного вида натурных испытаний систем и их отдельных элементов, что составляет сущность используемого в настоящее время опытно-теоретического метода (ОТМ) оценки характеристик сложных систем. Однако при сформулированных общих положениях ОТМ оценка показателей качества АСУ СН с учётом экономических факторов требует его конкретизации в направлении комплексного применения моделирования и ограниченного количества натурных экспериментов. Большой вклад в развитие ОТМ и методов оценки эффективности АСУ внесли российские ученые Бусленко Н.П., Пугачев В.Н., Городецкий В.И., Семенихин B.C., Лившиц A.JL и другие, а также зарубежные ученые Джонсон И., Кальман Р., Бир С., Крон Г. и другие.

При конкретной оценке эффективности АСУ СН во всём диапазоне условий её применения с необходимой достоверностью, значительным уменьшением материальных затрат и сокращением сроков испытаний приходится сталкиваться с проблемами разработки средств моделирования, пригодных для оценки эффективности АСУ СН, и оценки их адекватности. А также с планированием, организацией, выбора условий и объёма натурных экспериментов и моделирования с учётом экономических факторов, комбинированной обработки результатов натурных экспериментов с использованием средств моделирования и учётом их адекватности. Все это требует дальнейшего развития ОТМ испытаний, что обусловливает актуальность работы.

Цель работы: повысить эффективность оценки испытаний АСУ СН на базе разработки модели управляемого активного средства (УАС) путем определения комбинированной оценки показателей эффективности во всем заданном диапазоне условий применения системы. Под эффективностью оценки испытаний АСУ СН будем понимать значение вероятностно-временных и пространственных характеристик АСУ СН, таких как их точность, вероятность и диапазон оценок наведения УАС.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать пути дальнейшего развития опытно-теоретического метода испытаний применительно к АСУ СН.

2. Разработать модель управляемых активных средств (УАС), необходимую для оценки эффективности АСУ СН.

3. Разработать метод оценки адекватности модели УАС, учитывающий условия испытаний.

4. Разработать методику оценки эффективности АСУ СН, позволяющую определять комбинированную оценку показателей эффективности во всём заданном диапазоне условий применения системы (включая и «граничные» условия).

5. Получить результаты практического применения методики оценки эффективности для одной из АСУ СН, а также разработать программное обеспечение разработанных методов и методик.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач используется теория вероятности, теория моделирования, системного анализа и эффективности.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием апробированных методов моделирования, исследования операций, системного анализа, совпадением результатов аналитического и имитационного моделирования в общей области исследования, а также подтверждается результатами проверки работоспособности и эффективности применяемых методов в ходе исследования. Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана модель УАС, необходимая для оценки эффективности АСУ СН и позволяющая в отличие от существующих аналитических и статистических моделей формировать модели всех типов управляемых активных средств для данного класса АСУ СН.

2. Разработан метод оценки адекватности моделей УАС в зависимости от условий испытаний, который позволяет рассматривать многомерные случайные процессы и оценивать адекватность модели не только в автономном режиме, но и в составе имитационной моделирующей установки.

3. Разработана методика оценки эффективности АСУ СН, позволяющая решать задачу планирования испытания АСУ СН модифицированным опытно-теоретическим

4

методом (МОТМ) и прогнозирования необходимого количества натурных и полунатурных экспериментов, во всем заданном диапазоне условий применения системы (включая и «граничные» условия).

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. В разработке средств моделирования, пригодных для практической оценки эффективности АСУ СН на этапе их испытаний, что позволяет оценивать качество функционирования системы.

2. В возможности практического применения метода оценки адекватности моделей УАС реальным объектам в зависимости от условий испытаний, что позволяет формулировать требования и оценивать подобие разработанных математических моделей реальным элементам в условиях их испытаний.

3. В разработке методики оценки эффективности АСУ СН во всём заданном диапазоне условий её применения с необходимой достоверностью и с учётом реальных экономических факторов.

4. Проведена практическая оценка эффективности реальных АСУ СН. Применение разработанных методов, методик и моделей при оценке эффективности АСУ СН позволило получить выигрыш в увеличении диапазона оценки вероятности наведения управляемых активных средств на объект в два раза, в точности оценки вероятности наведения активных средств на объект более чем в три раза, в сокращении сроков испытаний в три раза, в экономии материальных затрат при испытании типовой АСУ СН более 60 миллионов рублей.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Модель УАС, необходимая для оценки эффективности АСУ СН.

2. Метод оценки адекватности разрабатываемых моделей УАС в зависимости от условий испытаний.

3. Методика оценки эффективности АСУ СН, позволяющая решать задачу планирования испытания АСУ СН модифицированным опытно-теоретическим методом и прогнозирования необходимого количества натурных и полунатурных экспериментов.

4. Программное обеспечение разработанной модели, методов и методик для оценки эффективности типовой АСУ специального назначения.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: I Международной научно-практической конференции «Инновационные информационные технологии», г. Прага, Чехия, 2012г., Международной научно-технической конференции "Наука и образование - 2012", г. Мурманск, IV Международной заочной научно-практической конференции «Грани современной науки», г. Краснодар, 2012, IV Международной научно-практической конференции «Тенденции и инновации современной науки» г. Краснодар, 2012.

Внедрение результатов.

Результаты исследований получены в период с 2008 по 2013 год, реализованы в рамках ОКР «Обмер», 4 НИР: 011-350 «Фундамент 11», 010-341 «Событие 10», 010340 «Клейка 10», 006-328 «Командировка 08» и в двух АСУ СН «Заслон», «Фундамент 1». Разработанная модель УАС и метод оценки её адекватности, а также методика испытаний АСУ СН реализованы в 929 Государственном летно-испытателыюм центре и на 4 Государственном центральном межвидовом полигоне МО РФ.

Публикация.

По теме диссертации опубликовано 32 печатных работ, в том числе 6 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК, опубликованы в шести отчётах о НИР, поданы три заявки на свидетельство регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём работы.

Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка используемых источников из 128 наименований. Диссертационная работа изложена на 183 листах машинописного текста, из них 28 рисунков, 5 таблиц и четырех листах 2 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна, приводится перечень основных результатов, выносимых на защиту, излагается краткое содержание глав диссертации.

В первой главе анализируются методы оценки эффективности АСУ, обосновывается необходимость применения ОТМ испытаний АСУ для оценки эффективности испытаний. Определяется выбор метода испытания, цель оценки эффективности АСУ СН на этапе испытаний, критерии оценки эффективности системы, указываются ограничения метода натурных испытаний, а также метода моделирования в оценке эф-

6

фективности АСУ СН. Рассматриваются основные положения МОТМ, необходимого для оценки эффеетивности испытываемых систем.. Формулируется задача оценки эффективности испытаний АСУ СН. Определяются основные этапы испытаний и последовательность выполнения экспериментальной части. В заключении главы поставлены задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке моделей элементов АСУ СН и оценке их адекватности реальным объектам.

Обосновывается состав моделей элементов АСУ СН в комплексной модели и основные требования к моделям.

Определяются принципы и условия построения комплексной модели АСУ специального назначения, которые заключаются в «структурно-функциональном» подобии двух систем, базирующихся на обобщении основных теорем подобия. Рассматривается схема функционирования комплексной модели с реальными аппаратами при испытании АСУ специального назначения полунатурным методом.

Разрабатывается модель УАС. При построении модели используются известные в аэродинамике уравнения движения УАС в горизонтальном полете и динамическом наборе высоты. Особенность построения модели УАС заключается в том, что значимые параметры процесса: С - коэффициент избытка тяги; Сс - секундный расход топлива; А - коэффициент отвала поляры, определенные по результатам натурных экспериментов УАС, представлены в модели полиномами вида

к-а /.о у. О

А = ±ь,м<,

(1)

где V = (1 + 0,2М2У = „( j"-о—_)2f я . высота полёта УАС; Тн -

Tff (1 + 0,2 М )

температура воздуха на высоте полёта УАС; п - число оборотов двигателя УАС; V -скорость полёта УАС; М - число Маха; Рк - давление воздуха на высоте полёта УАС.

Коэффициенты Ьы,6, и bj, определяемые методом наименьших квадратов, являются исходными данными для моделирования движения различных типов УАС.

Процесс выполнения системой «оператор - УАС» команд управления определяем по результатам натурных экспериментов.

Ошибки наведения представляем следующим образом. По результатам натурных

экспериментов определяем области рассеивания случайных величин г г по кото>

рым рассчитываются средние арифметические значения

Аф,] = = (2)

п ы п

где 1у и - времена отработки угла крена и перегрузки по нормали к траектории полёта системой «оператор - УАС».

Затем дискредитируются случайные величины у,пу и для каждого интервала определяются функции распределения Р(гг/у,) и Р(1„у/пу1).

Области значений управляющих переменных у, пу определяются из инструкций оператору и результатов натурных экспериментов. Очевидно, что при таком подходе к построению моделей воспроизводится весь процесс функционирования исследуемых элементов и, в конечном счёте, всей системы управления.

Оценка адекватности полунатурной модели системы проводится следующим образом. Определяются ошибки моделирования, возникшие в процессе разработки моделей, входящих в состав комплексной модели, в связи с введением ряда условий, упрощений и ограничений. Они зависят, в основном, от следующих причин: неточности

задания исходных данных ат упрощения моделей (методические ошибки аи), ог-

1

раниченного числа реализаций (ошибки статистической оценки результатов аСТ). Таким образом, средняя квадратическая суммарная ошибка при определении показателя эффективности АСУ специального назначения определяется формулой

9

В работе предлагается метод оценки средней квадратической суммарной ошибки при определении показателя эффективности. Рассматриваются принципы оценки адекватности комплексной модели, вытекающие из условий структурно-функционального подобия.

Модели УАС оцениваются как в автономном режиме, так и в составе комплексной модели.

Этап оценки в автономном режиме делится , на два подэтапа. На первом подэта-пе оцениваются аэродинамические характеристики и характеристики силовой установки.

Критерием оценки на данном подэтапе является относительная погрешность моделирования (да1 (г),% ) в фиксированных точках диапазона изменяемых условий

|[£Л21МШ10о-/„

. (4)

где Хр(т) - среднее значение характеристики реального УАС в фиксированные моменты времени т, определяемое по нормативным документам и актам испытаний активного средства; Хм(х) - среднее значение характеристики, полученной на модели при тех же входных данных и в те же моменты времени.

На втором подэтапе оценивается траектория полёта в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В вертикальной плоскости оцениваются характеристики набора высоты и снижения. Оценка соответствия характеристики «полёта» модели УАС и оригинала в вертикальной плоскости проводится с помощью проверки гипотез о тождественности распределений случайных величин в двух различных выборках.

Проверка проводится непараметрическим критерием однородности двух выборок Вилкоксона, который даёт возможность без построения (и даже знания законов распределения случайных величин) проверять гипотезу о принадлежности (непринадлежности) двух выборок к одной генеральной совокупности с непрерывной функцией распределения.

В третьей главе дано описание методики оценки показателей эффективности АСУ СН МОТМ в заданном диапазоне условий её применения.

Определяются критерии эффективности АСУ СН и их функциональная зависимость от значимых факторов. Определяется взаимосвязь характеристик средств, подсистем и алгоритмов с основными выходными характеристиками (показателями эффективности АСУ СН). При оценке характеристик сложных систем доказывается, что при расчёте показателя эффективности системы, представленного в виде:

Э = \FWndl , (5)

где цЗа - вероятностная мера, Р(Х) - функция от показателей системы, может быть использована априорная информация, полученная на предшествующих этапах испытаний (наземной отработки, стендовых испытаний, моделирования). Предлагается метод объединения всей имеющейся информации об испытываемой системе в рамках единого алгоритма оценки.

Рассмотрены различные методы определения интегрального критерия на основе частных. Определён обобщённый критерий эффективности АСУ специального назначения:

П = (6)

м

где п - количество типов каналов управления в системе; а1 - коэффициент, учитывающий снижение производительности каналов управления}-го типа за счёт ошибочного сосредоточения воздействия на цель; n¡ -количество каналов управления .¡-го типа в системе с учётом ограничений по её технической производительности; КН] -комплексный показатель надёжности каналов управления ]-го типа; - производительность каналов управления ]-го типа; Р} - показатель качества выполнения задачи управления средствами в каналах управления .¡-го типа.

Разработан алгоритм оценки показателей эффективности АСУ специального назначения в заданном техническим требованием на систему диапазоне условий применения

б, = |<2,0? У №. (7)

в

где ХЛ - вероятностная мера, соответствующая методике оценки работы систем; Э-область эксперимента; все факторы, зафиксированные при оценке эффективности АСУ СН, относятся к неуправляемым и обозначаются множеством ср'; оставшаяся часть факторов множеств считается управляемой и обозначается ц/'. декартово произведение множеств <р' и ц/ составляет множество факторов г, называемое факторным пространством.

Одним из приемлемых на практике способов вычисления интегралов от функций, определяемых на многомерных пространствах, является метод Монте-Карло. Задача оценки показателей эффективности АСУ СН вида (7) при полунатурном методе

её исследований сводится к планированию, организации и выбору условий проведения натурных и полунатурных экспериментов, а также к методике обработки их результатов. Разработка этой методики сводится к решению задачи по комплексному использованию результатов экспериментов (рисунок 1).

( начало)

( стоп )

Рисунок 1. Блок - схема алгоритма комбинированной оценки показателей эффективности испытываемой АСУ СН

Рассматриваются включённые в алгоритм^ обработки результатов натурных и полунатурных экспериментов методы формирования комбинированных и обобщённых оценок.

При формировании комбинированной оценки по методу независимых испытаний возможны два подхода.

Первый подход применяется, если натурные и полунатурные эксперименты являются эквивалентными («равноточными»). Комбинированная оценка в этом случае определяется по правилу «усреднения»:

Л _ тКи + пКпн

(8)

т + п

где т, п - число натурных и полунатурных экспериментов; Яи, Япн - выборочные значения показателя эффективности по результатам натурных и полунатурных экспериментов

Выигрыш в точности оценки показателей эффективности (8) МОТМ определяется отношением дисперсий оценок Ян и Як:

£>(*„)_ (т + п)2

р - (9)

кі , „2^Лпн),

При втором подходе точечные комбинированные оценки формируются с учётом весовых коэффициентов выборочных значений показателей эффективности Ян, ЯПН : К{-*Ф) = СнЪн{уф) + СпнИпн{чф), (Ю)

где Сн и Спн - весовые коэффициенты выборочных значений показателя эффективности, определяемые по результатам натурных и полунатурных экспериментов:

С" = П(яТ+ок„УСт = ' ГДе ■ дисперсии оценок

Япн и Кн соответственно.

При определении интервальной комбинированной оценки по методу независимых испытаний она представляется в виде суммы двух независимых случайных величин с известными законами распределения, то есть решается задача композиции двух законов распределения К,, = Сн Кн +СПНКПН.

Выигрыш в точности оценки показателя интервальной композиции комбинированным методом определяется отношением дисперсии оценок Ян и Лк:

ЩКк) с2 +сг

" пн тн)

Формирование комбинированной оценки по методу зависимых испытаний производится с учётом величины отклонения выборочных значений показателя эффективности, полученных в ходе проведения натурных и полунатурных экспериментов при одинаковых входных воздействиях, то есть величины смещения оценки полунатурного моделирования.

Это достигается посредством проведения зависимых натурных и так называемых контрольных полунатурных экспериментов в одинаковых условиях.

Комбинированная оценка в этом случае формируется двумя способами.

Первый способ основан на использовании принципа выделения главной части, который подробно представлен в диссертационной работе.

Втором способе комбинированная оценка формируется по принципу коррелированных процессов, то есть с учётом корреляционной связи оценок Ки И Ипн . В этом случае комбинированная оценка Як определяется по формуле

Лк = 1Н-К(Кн,ЛПН11)0-\ЛпНк)(ЯПНк -1ПН). (12)

Здесь величина К(Кн,ЯПНк)П',(Я[7Ну) в целом представляет собой значение величины смещения оценки полунатурного моделирования, пересчитанное для оценки Ян с учётом корреляционной связи оценок Л„ и Кш,1:.

Выигрыш в точности оценки показателя (12) модифицированным опытно-теоретическим методом определятся отношением дисперсий

п = ______1.....

< п(як) 1-/4,1 ;

Сравнение рассмотренных способов формирования комбинированных оценок по выигрышу в точности оценки показывает, что второй способ является более эффективным.

Однако для определения комбинированной оценки (12) требуется большое количество априорной информации. Следует также отметить, что эффективность как первого, так и второго способа, зависит от точности воспроизведения моделями процесса функционирования оригиналов. Поэтому комбинированную оценку предлагает-

13

ся формировать по усовершенствованному методу зависимых испытаний, предусматривающего корректировку моделей в процессе экспериментов с точностью до постоянного коэффициента q. По этому методу комбинированная оценка показателя эффективности представлена формулой

— 1 N пи 1 Л'\'

*К + )-<?№)]• (14)

" ПИ >1 ¡"1

Значение коэффициента д рассчитывается из условия минимизации дисперсии оценки Кк,равной

£>(*,) = .0(£) + £>(Д<Г), (15)

где - второе слагаемое формулы (14), характеризующее «точность» моделей.

На практике первое слагаемое формулы (14) уменьшается путём увеличения числа МПН и прнЫпн °о 0, а второе слагаемое - за счёт корректировки моде-

лей.

Эффективность формирования комбинированной оценки показателей эффективности усовершенствованным методом зависимых испытаний получается из отношения дисперсий

__1

ЩЯК) \-v7inm

= (16)

поскольку значение г/'^ 1)т в результате корректировки моделей существенно

превышает значение Л^от •

Обобщённые оценки показателей эффективности АСУ СН, формируемые по методу аддитивности взвешивания, определяются по формуле

Э(Р,.....=

м , (17)

где С, - весовой коэффициент 1-го частного критерия; Р, - значения частных критериев эффективности; п - число частных критериев.

Входящие в формулу (17) весовые коэффициенты С,, определяются экспертным путём, базирующемся на знании экспертами технических приёмов и позволяющим им установить рациональные способы применения системы.

Описывается порядок планирования, организации, выбора условий проведения и обработки натурных и полунатурных экспериментов в заданном техническом требовании на АСУ СН диапазоне условий применения.

Проведен анализ и выбор операционной системы, средств разработки программного обеспечения и системы управления базами данных. Рассмотрен выбор, обоснование и состав специального программного обеспечения реализующего МОТМ. Описан порядок применения программного обеспечения при проведении полунатурного эксперимента.

В четвертой главе исследуются результаты применения полунатурного метода испытаний для оценки эффективности одной из АСУ СН.

В начале главы обосновывается необходимое количество натурных и полунатурных экспериментов. В ходе проведения данной оценки прежде всего решается поэтапно задача планирования экспериментов, определяется необходимый объём статистики областей натурных и полунатурных экспериментов.

Затем определяются условия, составляется план и устанавливается последовательность проведения натурных и полунатурных экспериментов в заданной области факторного пространства.

На практике подтверждена работоспособность методики оценки показателей эффективности АСУ СН в заданной области факторного пространства. В связи с тем, что эксперименты проводились с тремя типами каналов управления, то комбинированная оценка рассчитывается отдельно для каждого канала. Результаты вычислений приведены в таблице 1, где Р'н Р'пн- показатель качества выполнения задачи управления средствами в каналах управления >го типа в натурных и полунатурных экспериментах соответственно; 0{Р'Н)> Д^т). дисперсии величин рн, рпн- сн и Спи -весовые коэффициенты выборочных значений показателя эффективности, определяемые по результатам натурных и полунатурных экспериментов; Рстк - комбинированная оценка данного показателя; 0(Р'СТК) - дисперсия комбинированной оценки Р>{Р]К), рассчитанная по формуле В(Як) = С^О(Ян) + С2пнВ(Кпн) _

Оценки же показателей качества УАС в каналах управления для «граничных условий», полученные только по результатам полунатурных экспериментов, приведены

в таблице 2, где - обобщённая оценка показателя Р' для заданного в тех-

ническом требовании на систему диапазона условий применения.

Таблица 1 Результаты определения вероятности наведения в области

натурных экспериментов

Тип канала управления Р'и Рпн ЩР'н) П{Р'ПН) сн с пи р 1 СТК О(Рстк)

1 0,8 0,74 0,016 0,0084 0,340 0,66 0,762 0,00554

2 0,8 0,78 0,016 0,0075 0,320 0,68 0,786 0,00511

3 0,7 0,74 0,021 0,0084 0,286 0,71 0,730 0,00592

Относительный обобщённый показатель эффективности Э рассчитан по фор-П П

муле Э1У = п

-. Установлена зависимость его от степени за-

тах V п К V Р

ІШ ^та ] шах уп

>1

грузки системы (таблица 3). Показатель Эсу определяется по результатам полунатурных экспериментов, проводимых в натурной области. Здесь nJm„,K„JrmlC,VJmл,Pltl,m¡ определены при полной информации о целях (заранее известны по времени маршрут их действий, отображены ошибки в определении количественного состава, координат и параметров в движении). 77- определяется по формуле (6).

Таблица 2 Результаты определения обобщенной оценки эффективности АСУ СН

в заданной области факторного пространства

Тип канала управления. р" р' Ф<*>] Фш>>] С, с э[Рт,Рап\

1 0,762 0,685 0,00554 0,011 0,66 0,34 0,73

2 0,786 0,74 0,00511 0,011 0,68 0,32 0,78

3 0,730 0,685 0,00592 0,011 0,64 0,36 0,72

Таблица 3 Значения обобщенных показателей эффективности с учетом степени загрузки АСУ СН

Вариант полунатурного эксперимента. Состав нагружаемых технических средств системы. Значение полученного относительного обобщённого показателя эффективности. Значение заданного в ТЗ относительного обобщённого показателя эффективности.

1. КП (минимальной нагрузки) 0,77 0,7

2. КП (средних нагрузок) 0,75 0,7

3. КП (максимальной нагрузки) 0,72 0,7 .

Качество функционирования АСУ СН определяем сравнением полученных значений обобщённого показателя с требуемым значением, заданным в техническом требовании на систему.

Суммарная же ошибка при определении показателя эффективности по результатам полунатурных экспериментов определяется по формуле (3). При этом показано, что статистическая погрешность результатов полунатурных экспериментов <та. контролируема, поскольку при необходимости она может быть уменьшена увеличением числа экспериментов.

Оценена статистическая совместимость результатов натурных и полунатурных экспериментов методом статистической проверки гипотезы об однородности выборок, полученных в одинаковых условиях способами натурных и полунатурных испытаний системы.

В конце главы получена эффективность оценки АСУ СН с применением МОТМ. Выигрыш Л, в увеличении диапазона оценки вероятности наведения УАС на объект: Л 1

Л = — = ттг = 2,3 к 2 (рисунок 2). Выигрыш Хг в точности оценки вероятности на-л„ и,43

ведения АС на объект: Л2(ср) = + Л2(2) + Л2(1)] » ±[2,8 + 3,0 + 3,5) « 3,1, где Л2(ф) среднее значение для каналов управления первого - третьего типов (рисунок 3). Выигрыш Л3 в стоимости оценки эффективности: Л, « 60200000 рублей (рисунок 4). Выигрыш Л4 в трудозатратах на проведение оценки эффективности, который равен Ш 554

л* = !у~ = ш м2'9*3 (рисунок5)'

На рисунках 2-5: ¿пн- диапазон оценки наведения на объект при натурном и полунатурном эксперименте соответственно; - дисперсия оценки определяемого показателя; ср - средняя дисперсная оценка определяемого показателя при проведении натурного эксперимента; Д(Р/К) сР - средняя дисперсная оценка определяемого параметра при проведении полунатурного эксперимента; Б - стоимость испытаний

(тысяч рублей); Л'з - число экспериментов; НЭ - натурные эксперименты; ПН - полунатурные эксперименты; - трудозатраты на проведение, обработки и анализа эксперимента (чел/дней); Р;- диапазон оценки наведения на объект.

р. І

0,4

.V,

430 307

О (Л)

0,0185 0,00925

0,00552 0,00276

Рисунок 2. Выигрыш в увеличении диапазона оценок вероятности наведения УАС на объект

Э

50000 -

П~

5 10

Рисунок 4. Выигрыш в стоимости оценки эффективности МОТМ

-г~

10

—Г—

20

Л',

Рисунок 3. Выигрыш в точности оценки вероятности наведения УАС на объект

N.

Рисунок 5. Выигрыш в трудозатратах на проведение оценки эффективности при полной загрузке системы

В заключение обобщаются основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе, выделяются возможные направления дальнейших исследовании.

В приложениях представлены акты внедрения разработанных методик, методов и моделей.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создана модель УАС, пригодная для оценки эффективности АСУ СН и использующаяся в составе моделирующей установки, что подтверждается актом внедрения.

2. Разработан метод оценки адекватности моделей, позволяющий оценивать подобие моделей оригиналам как отдельно, так и в составе комплексной модели.

3. Разработана методика расчета показателей эффективности испытываемой системы в заданной техническим требованием области факторного пространства при использовании МОТМ испытаний, имеющая ряд отличительных особенностей:

а) обеспечивает реальную возможность оценки показателей эффективности системы во всём заданном диапазоне условий применения системы (включая и «граничные» условия) с требуемой на систему точностью и значительным экономическим эффектом;

б) позволяет решать задачу планирования испытания АСУ СН МОТМ и прогнозирования необходимого количества натурных и полунатурных экспериментов;

в) предлагаемый метод совместной обработки результатов натурных и полунатурных экспериментов позволяет формировать комбинированную оценку показателя эффективности по результатам ограниченного количества натурных и достаточного для достижения требуемой точности оценки числа полунатурных экспериментов.

4. Предложен МОТМ и проверена его работоспособность при испытании АСУ CH. Получен выигрыш в оценке эффективности, заключающийся в следующем: увеличении диапазона оценки вероятности наведения УАС на объект в два раза, улучшении точности оценки вероятности наведения УАС на объект более чем в три раза, сокращении сроков оценки эффективности АСУ СН в три раза. Экономия материальных затрат при испытании одной из АСУ СН составляет более шестидесяти миллионов рублей.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Старусев A.B. Оценка качества функционирования автоматизированных систем управления на этапе их испытаний / Старусев A.B., Лобейко В.И., Поляков C.B. // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, серия «Системный анализ, математическое моделирование». / АГУ. - Астрахань, 2012. - №2 (18). - С. 51 -59.

2. Старусев A.B. Метод оценки показателей качества испытываемых сложных технических систем с использованием априорной информации / Старусев A.B., Лобейко В.И., Арканов В.И. // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, се-

19

рая «Системный анализ, математическое моделирование». / АГУ - Астрахань, 2012. -№2(18). -С. 31 -36.

3. Старусев A.B. Метод оценки критериев эффективности АСУ при заданном техническом требовании на систему / Старусев A.B., Лобейко В.И., Поляков C.B. // Известия ВолГТУ, серия «Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах». / ВолГТУ. - Волгоград 2012. - № 4 (91), выпуск 13.-С. 138 - 142.

4. Старусев A.B. Оценка адекватности комплексной модели сложной технической системы / Старусев A.B., Королев М.Р., Лобейко В.И. // Известия ВолГТУ, серия «Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах». / ВолГТУ. - Волгоград 2012. - № 4 (91), выпуск 13. - С. 12 - 15.

5. Старусев A.B. Метод оценки трудоёмкости процессов программирования / Старусев A.B. // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, серия «Системный анализ, математическое моделирование». / АГУ. - Астрахань, 2012. - № 4(20) -С. 50-53.

6. Старусев A.B. Метод повышения эффективности использования ресурсов ЭВМ / Старусев A.B. // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии, серия «Информационно-технологические системы и технологии». / АГУ. - Астрахань, 2013. -№ 1(21)-С. 12- 15.

Статьи в сборниках международных конференций:

1. Старусев A.B. Технология оценки показателей качества испытываемой сложной технической системы на основе использования данных о законах распределения информации, полученной в процессе испытаний / Старусев A.B., Поляков C.B., Лобейко В.И. // Инновационные информационные технологии в науке: Материалы I международной научно-практической конференции. - Прага, 2012. - С. 295 - 298.

2. Старусев A.B. Оценка показателей АСУ с использованием информации полученной опытным путем / Старусев A.B., Поляков C.B., Лобейко В.И. // Математическое моделирование, численные методы и программные разработки: Материалы международной научно-технической конференция "Наука и образование - 2012". - Мурманск, 2012. - С. 81 - 84.

3. Старусев A.B. Метод оценки точности моделей сложной технической системы / Старусев A.B. // Грани современной науки: Материалы IV международной научно-практической конференции. - Краснодар, 2012. - С. 175 -179.

4. Старусев A.B. Метод испытания АСУ с применением статистического моделирования / Старусев A.B. // Тенденции и инновации современной науки: Материалы IV международной научно-практической конференции. - Краснодар, 2012. - С. 66.

Статьи в журналах, отчетах о НИР, свидетельства о регистрации программ для

ЭВМ:

1. Отчет о НИР 011-350 «Фундамент 11» (Этап 1). Исследования возможности применения метода полунатурного моделирования, используемых в КИМУ 4 ГЦМП МО РФ, при построении стендового оборудования для отладки и испытаний опытных образцов ВВСТ ПВО на предприятиях разработчика. Знаменок, 2012.

2. Отчет о НИР 010-341 «Событие - 10». Исследование и разработка информационного обеспечения системы объективного контроля полигонных испытаний на основе применения технологии словарей - справочников данных. Знаменск. 2012.

3. Отчет о НИР 011-350 «Фундамент 11» (Этап 2). Знаменск, 2012.

4. Отчет о НИР 010-340 «Клейка 10» . Исследование и разработка автоматизированной

системы объективного контроля для одновременного испытания систем обороны и систем нападения на межвидовых полигонах. Знаменск, 2012.

5. Отчет о НИР 011-350 «Фундамент 11» (Заключительный по этапу 3). Знаменск, 2012.

6. Старусев A.B. Об одном методе оценки точности результатов моделирования. / Старусев A.B. // Научно-технический сборник. НИИЦ СПВО МН / Знаменск, 2008, выпуск 45, книга 2. - С. 66 - 69.

7. Старусев A.B. Программа преобразования бинарных файлов комплексных моделей в текстовый формат с данными группировок / Старусев A.B., Лобейко В.И. // Заявка на свидетельство о регистрации программы для ЭВМ вх. № 2013616264 от 18.07.2013.

8. Старусев A.B. Программа тестирования работоспособности классов (TBaseKontey-nerTable, TFile Konteyner Table, TMem KonteynerTable) / Старусев A.B., Лобейко В.И.,

Макаревич Е.Е. // Заявка на свидетельство о регистрации программы для ЭВМ вх. № 2013616228 от 18.07.2013.

9. Старусев A.B. Программа коммутации потоков данных в локальной вычислительной сети / Старусев A.B., Лобейко В.И., Макаревич Е.Е. // Заявка на свидетельство о регистрации программы для ЭВМ вх. № .2013616226 от 18.07.2013.

10. Старусев A.B. Один из методов оценки результатов экспериментов, проведенных в различных условиях / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2008, выпуск 45, книга 2. - С. 70 - 76.

11. Старусев A.B. Один из методов оценки показателей качества испытываемых систем с использованием информации, полученной при проведении экспериментов с использованием моделирования / Старусев A.B. II Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2009, выпуск 46, книга 2. - С. 28 - 33.

12. Старусев A.B. Метод оценки точности имитационных моделей систем вооружения / Старусев A.B. // Сборник научных статей ГЦМП МО РФ. - Знаменск, 2010, книга 1. -С. 143 - 157.

13. Старусев A.B. Метод оценки качества функционирования автоматизированных систем управления огневыми средствами на этапе полигонных испытаний / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2011, выпуск 48, книга 1. - С. 91 - 101.

14. Старусев A.B. Исследования вопросов повышения качества и сокращения сроков подготовки и проведения всех видов испытаний опытных образцов ВВСТ ВКО за счёт совершенствования технологии подготовки и проведения ПНЭ / Старусев A.B., Щербаков C.B., Шахов C.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. -Знаменск, 2012, выпуск 1, книга 2. - С. 166 - 179.

15. Старусев A.B. Оценка соответствия математических моделей реальным объектам / Старусев A.B., Гуля H.H. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2012, выпуск 1, книга 2. - С. 39 - 46.

16. Старусев A.B. Вопросы организации документирования результатов экспериментов при испытаниях образцов ВВСТ ВКО, проводимых с использованием средств полунатурного моделирования в НИИЦ ПВО МН / Старусев A.B., Якимчук В.В., Лень В .И. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2012, выпуск 1, книга 2. - С. 107 - 120.

17. Старусев A.B. Один из методов оценки результатов, проведённых в широком диапазоне различных условий / Старусев A.B. // Сборник научных статей ГЦМП МО РФ. - Знаменск, 2009, книга 1. - С. 161 - 166.

18. Старусев A.B. Один из методов решения задач испытания систем вооружения с использованием статистического моделирования / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2009, выпуск 46, книга 2. - С. 23 -27.

19. Старусев A.B. Один из методов оценки результатов экспериментов, проведённых в различных условиях / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2009, выпуск 46, книга 2. - С. 19 - 22.

20. Старусев A.B. Оценка разрабатываемых программ / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2012., выпуск 1, книга 2 . - С. 47 - 50.

21. Старусев A.B. Метод оценки времени решения задач на ЭВМ / Старусев A.B. // Научно-технический сборник НИИЦ СПВО МН. - Знаменск, 2012., Выпуск 1, книга 2. -С. 51 -55.

Подписано в печать УЛ2013 г. Заказ № 62^. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28, корп. 7.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение профессионального образования «АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (АГУ)

СТАРУСЕВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПЫТАНИЙ АСУ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛУНАТУРНОГО МЕТОДА

05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Лобейко Владимир Иванович

Волгоград - 2013

04201455037

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.............................. 5

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................... 7

ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОПЫТНО -ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ.............................. 17

1.1. Анализ существующих методов оценки эффективности АСУ специального назначения................................................................ 17

1.2. Обоснование необходимости применения метода полунатурных испытаний АСУ специального назначения для оценки её эффективности..................................................................... 19

1.3. Постановка задачи, основные этапы испытания...................... 42

ГЛАВА 2 МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТОВ АСУ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ПОЛУНАТУРНОЙ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ИХ АДЕКВАТНОСТИ.................................................................. 48

2.1. Обоснование состава моделей элементов АСУ специального назначения в полунатурной модели и основные требования к моделям............................................................................ 48

2.2. Разработка полунатурной модели АСУ специального назначения.......................................................................... 53

2.3. Разработка модели управляемых активных средств.................. 54

2.4. Оценка точности универсальной полунатурной модели АСУ специального назначения........................................................ 60

2.5. Оценка адекватности моделей управляемых активных средств ... 69 Выводы по второй главе........................................................ 74

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСУ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОПЫТНО-

ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ.............................. 76

3.1. Критерии эффективности АСУ специального назначения и их функциональная зависимость от значимых факторов................... 76

3.2. Алгоритм оценки показателей эффективности АСУ специального назначения....................................................... 85

3.3. Планирование, организация, выбор условий проведения и объёма натурных и полунатурных экспериментов в заданном техническим требованием на АСУ специального назначения диапазоне условий применения................................................ 96

3.4 Выбор и обоснование общего программного обеспечения.......... 101

3.4.1 Обоснование и выбор операционной системы................... 101

3.4.2 Выбор инструментальной системы разработки программного обеспечения................................................................. 113

3.4.3 Выбор системы управления базой данных......................... 115

3.5 Выбор и обоснование специального программного

обеспечения..................................................................... 117

3.5.1 Состав специального программного обеспечения............. 117

3.5.2 Обоснование структуры и назначения элементов специального программного обеспечения............................................ 118

3.6 Порядок применения программного обеспечения при проведении полунатурного эксперимента............................................. 127

3.7 Оценка трудоёмкости процессов программирования................. 130

Выводы по третьей главе....................................................... 134

ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ОПЫТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ИСПЫТАНИЯ АСУ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ЦЕЛЯХ ОЦЕНКИ ЕЁ ЭФФЕКТИВНОСТИ................................................................ 136

4.1. Обоснование необходимого числа натурных и полунатурных экспериментов..................................................................... 136

4.2. План проведения натурных и полунатурных экспериментов в заданном диапазоне условий применения системы........................ 139

4.3. Результаты оценки показателей эффективности АСУ

специального назначения в заданном диапазоне условий

применения системы..........................................................................................................................144

4.4. Определение эффективности оценки АСУ специального назначения с применением модифицированного опытно-теоретического

метода ............................................................................................................................................................150

Выводы по четвертой главе........................................................................................................159

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................................................160

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................165

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт внедрения результатов работы..............................................179

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Акт внедрения результатов работы............................................181

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСУ

АСУ СН

ЛА НИ

ПНИ

УАС ПУ

кп во сво

ВОб

н

РК РП

мотм отм

СУБД

тт

пнв

стс

скп

спк

РЛС

ОС

ЛВС

автоматизированные системы управления автоматизированные системы управления специального назначения летательный аппарат

натурные испытания (испытания с использованием реальных объектов)

полунатурные испытания (испытания с использованием

реального объекта и математической модели)

управляемое активное средство

пункт управления

командный пункт

воздушная обстановка

средства воздушной обстановки

воздушный объект

высота

разовые команды радиопередатчик

модифицированный опытно-теоретический метод опытно-теоретический метод система управления базой данных техническое требование программа набора высоты сложное техническое средство стартовый командный пункт станция передачи команд радиолокационная станция операционная система локальная вычислительная сеть

СПО - специальное программное обеспечение

КСПД - комплекс средств передачи данных

ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина

БСВ - блок синхронизации и единого времени

КМ - комплексная модель

ЕИП - единое информационное поле

ПК - программный компонент

ПКМ - программируемый канальный модуль

ФК - функциональный контроль

ИМУ - имитационная моделирующая установка

АРМ - автоматизированное рабочее место

ПО - программное обеспечение

ПНЭ - полунатурный эксперимент

НЭ - натурный эксперимент

ФСТЭК - федеральная служба по техническому и экспортному контролю

ИД - исходные данные

ИМ - имитационная модель

ЭВМ - электронная вычислительная машина

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Моделирование на ЭВМ в настоящее время применяется для выбора оптимальных вариантов использования различных видов ресурсов[7, 50, 55, 65, 74, 101]. В современном научном знании весьма широко распространена тенденция построения кибернетических моделей объектов самых различных классов. "Кибернетический этап в исследовании сложных систем ознаменован существенным преобразованием "языка науки", характеризуется возможностью выражения основных особенностей этих систем в терминах теории информации и управления. Это сделало доступным их математический анализ [5 с. 169]. Кибернетическое моделирование используется и как общее эвристическое средство, и как искусственный организм, и как система-заменитель, и в функции демонстрационной. Широкое использование кибернетического моделирования позволяет рассматривать этот "логико-методологический" феномен как неотъемлемый элемент "интеллектуального климата" современной науки" [5 с. 170]. В этой связи говорят об особом "кибернетическом стиле мышления", о "кибернетизации" научного знания. С кибернетическим моделированием связываются возможные направления роста процессов теоризации различных наук, повышение уровня теоретических исследований.

Характеризуя процесс кибернетического моделирования [5 с. 200], обращают внимание на следующие обстоятельства. Модель, будучи аналогом исследуемого явления, никогда не может достигнуть степени сложности последнего. При построении модели прибегают к известным упрощениям, цель которых - стремление отобразить не весь объект, а с максимальной полнотой охарактеризовать некоторый его "срез". Задача заключается в том, чтобы путем введения ряда упрощающих допущений выделить важные для исследования свойства. Создавая кибернетические модели, выделяют информационно - управленческие свойства. Все иные стороны этого объекта остаются вне рассмотрения.

Прогресс в области автоматизированного управления, появление малогабаритных, высокоскоростных ЭВМ создали базу для разработок совершен ных систем управления.

Период последнего столетия XX века стал периодом накопления информации. Человечество, используя учения, интеллектуальные методы и инструменты, трансформируя, превратило в знания, определяющие его могущество. Внедрение моделирования на производственные предприятия, при проектировании, а также при испытаниях любых сложных технических систем обеспечит экономическую и прежде всего экологическую выгоду, так как использование моделирования способствует уменьшению проведений разного рода натурных испытаний [18, 40].

Развитие средств летательных аппаратов и их применения требует совершенствования автоматизированных средств управления, а также способов и методов их применения. В связи с этим постоянно повышаются требования к качеству их испытаний. В работе решается один из вопросов совершенствования методов испытаний в направлении расширения области применения моделирования при испытаниях АСУ - разработка метода оценки эффективности АСУ на основе полунатурного (имитационного) моделирования [10, 20, 63, 112].

Решения правительства о повышении качества, эффективности работы и внедрения инновационных технологий во всех звеньях, а также требования руководящих документов о полной и всесторонней оценке разрабатываемых летательных аппаратов обуславливают необходимость повышения качества исследования вновь разрабатываемых АСУ СН. Задачей этих исследований является всесторонняя проверка соответствия испытываемых АСУ СН и их составных частей заданным требованиям для выработки обоснованного решения о возможности принятия их в эксплуатацию. С этой целью на этапе испытаний и проводится оценка эффективности АСУ СН. Оценку эффективности АСУ СН требуется получить в условиях, близких к реальным условиям

работы системы с необходимой достоверностью. Анализ жизненного цикля СТС, типа АСУ СН показывает, что среди основных событий цикла важное место занимают испытания. Испытания связаны с исследованием СТС в условиях, близких к эксплуатационным.

Практика последних лет показала, что в приложении к СТС к моменту начала испытаний у заказчика и разработчика нет полного состава требуемых моделей, которые позволяли бы на качественном уровне оперировать такими важными составляющими понятиями, как «качество», «эффективность». Именно указанные ограничения обусловливают необходимость новых методов разработки недостающих моделей, а также новых методических положений по оценке их адекватности реальным объектам.

Однако оценка эффективности АСУ СН методом натурных испытаний осложняется не только сокращённостью состава опытного образца испытываемой АСУ СН, но и присущими этому методу ограничениями (требуются большие материальные затраты и длительные сроки испытаний). Поэтому при испытаниях АСУ СН получили применение модели, исходные данные для которых определяются по результатам различного вида натурных испытаний систем и их отдельных средств, что составляет сущность используемого в настоящее время [117, 118] в опытно-теоретическом методе оценки характеристик сложных систем. Однако при сформулированных общих положениях опытно-теоретического метода оценка показателей качества АСУ СН с учётом экономических факторов требует его конкретизации по направлению комплексного применения моделирования и ограниченного количества натурных экспериментов, что является основой опытно-теоретического метода испытаний [55, 118, 119]. Большой вклад в развитие ОТМ и методов оценки эффективности АСУ внесли российские ученые Бусленко Н.П., Пугачев В.Н., Городецкий В.И., Семенихин B.C., Лившиц А.Л. и другие, а также зарубежные ученые Джонсон И., Кальман Р., Бир С., Крон Г. и другие.

При конкретной оценке эффективности АСУ СН во всём диапазоне условий её применения с необходимой достоверностью и значительным уменьшением материальных затрат и сокращением сроков испытаний приходится сталкиваться с проблемами (разработки средств моделирования, пригодных для оценки эффективности АСУ СН, и оценки их адекватности, планирования, организации, выбора условий и объёма натурных экспериментов и моделирования с учётом экономических факторов, а также комбинирован ной обработки результатов натурных экспериментов с использованием средств моделирования и учётом их адекватности), требующими дальнейшего развития опытно-теоретического метода испытаний и тем самым обусловливающий актуальность работы.

Цель работы: повысить эффективность оценки испытаний АСУ СН на базе разработки модели управляемого активного средства (УАС) путем определения комбинированной оценки показателей эффективности во всем заданном диапазоне условий применения системы. Под эффективностью оценки испытаний АСУ СН будем понимать значение вероятностно-временных и пространственных характеристик АСУ СН, таких как их точность, вероятность и диапазон оценок наведения УАС.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать пути дальнейшего развития опытно-теоретического метода испытаний применительно к АСУ СН.

2. Разработать модель управляемых активных средств (УАС), необходимую для оценки эффективности АСУ СН.

3. Разработать метод оценки адекватности модели УАС, учитывающий условия испытаний.

4. Разработать методику оценки эффективности АСУ СН, позволяющую определять комбинированную оценку показателей эффективности во всём за-

данном диапазоне условий применения системы (включая и «граничные» условия).

5. Получить результаты практического применения методики оценки эффективности для одной из АСУ СН, а также разработать программное обеспечение разработанных методов и методик. Методы исследования.

Для решения поставленных задач используется теория вероятности, теория моделирования, системного анализа и эффективности. Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием апробированных методов моделирования, исследования операций, системного анализа, совпадением результатов аналитического и имитационного моделирования в общей области исследования, использование апробированных методов из теории вероятности, а также подтверждается результатами проверки работоспособности и эффективности применяемых методов и методики в ходе исследования.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана модель УАС, необходимая для оценки эффективности АСУ СН и позволяющая в отличие от существующих аналитических и статистических моделей формировать модели всех типов управляемых активных средств для данного класса АСУ СН.

2. Разработан метод оценки адекватности моделей УАС в зависимости от условий испытаний, который позволяет рассматривать многомерные случайные процессы и оценивать адекватность модели не только в автономном режиме, но и в составе имитационной моделирующей установки.

3. Разработана методика оценки эффективности АСУ СН, позволяющая решать задачу планирования испытания АСУ СН модифицированным опытно-теоретическим методом (МОТМ) и прогнозирования необходимого количества натурных и полунатурных экспериментов, во всем заданном диапазоне условий применения системы (включая и «граничные» условия).

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. В разработке средств моделирования, пригодных для практической оценки эффективности АСУ СН на этапе их испытаний, что позволяет оценивать качество функционирования системы.

2. В возможности практического применения метода оценки адекватности моделей УАС реальным объектам в зависимости от условий испытаний, что позволяет формулировать требования и оценивать подобие разработанных математических моделей реальным элементам в условиях их испытаний.

3. В разработке методики оценки эффективности АСУ СН во всём заданном диапазоне условий её применения с необходимой достоверностью и с учётом реальных экономических факторов.

4. Проведена практическая оценка эффективности реальных АСУ СН. Применение разработанных методов, методик и моделей при оценке эффективности АСУ СН позволило получить выигрыш в увеличении диапазона оценки вероятности наведения управляемых активных средств на объект в два раза, в точности оценки вероятности наведения активных средств на объект более чем в три раза, в сокращении сроков испытаний в три раза, в экономии материальных затрат при испытании типовой АСУ СН более 60 миллионов рублей.

Основные положения и результаты, выносимые на з�