автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Управление работоспособностью динамических систем испытаний оптико-электронных систем

РГб од 2 3 тон 1933

Академ!я наук УкраТни 1нститут мбернетики ¡меш В. М. Глушкова

На правах рукопису МАСЛЯ НКО Павло Павлович

УДК 621.37:519.21

УПРАВЛ1ННЯ ПРАЦЕЗДАТН1СТЮ ДИНАМ1ЧНИХ СИСТЕМ ВИПРОБУВАНЬ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ

СИСТЕМ

)5.13.01 — управления в техш'чних системах

Автореферат дисертащТ на здобуття ученого ступеня кандидата техшчних наук

Ктв — 1993

Робота виконана в КиТвському полп-ехшчному шституть

Науковий кер1вник: кандидат техшчних наук, професор

ДУБАС В. I.

Офщшш опоненти: доктор техшчних наук, професор Г0СТ6В В. I.,

кандидат техшчних наук САВЕНКОВ О. I.

Провщна установа: КиТвський ¡нститут шженер1в цив1лыю!

aBiau.iT.

М 19»3 р.

Захист вибудеться «-- 199^ р

годин 1 на зааданш спещал1зованоТ ради Д 016.45.04 при 1нституп юбернетики ¡м. В. М. Глушкова АН УкраТни за адресою:

252207 КиТв 207, проспект Акаделика Глушкова, 40.

Г, ||

3 дисертацшю можна ознаномитись у науково-тсхшчному арх1в! ¡нституту.

</¥ 3

Автореферат розшланий «-»---1У9 р.

Учений секретар спещал1зовано1 ради

ГУБАРЕВ З.Ф.

АН0ТАЦ1Я

Мета роботи. Метою дисертац!йно¥ роботи яаляеться дослтджеч-ня типо во ¥ динамично? системи випробувань опгико-електронних систем /ДСВ ОЕС/ як об'екту управл!ння 1 р{дення задач! управл!ння працездатнгстя ДСВ. Шд управл!нняч працездатн1сто будем рэзум1ти зд!йснення д1й, вибраних !з чисельност! можливих на основ! певно1 1нфортцЦ, { направление: на п!дтримку ! покращення працездатнос-т! ДСВ у в1дпов1дносг1 до програми або мети управл!ння.

Виходячи з цьогэ в дисертац1йн!й робот! вир1шен! там основ-н! задачI:

- запропоновано методику моделювання типово'! ДСВ як об'екту управл!ння працездатн1стю;

- розроблено математичн1 модел! оцгновання працеэдатнэст!;

- прэпону'оться можлив! 'стратегП управл1ння працездатн1сто;

- розроблено пакет прикладних програм для управлшня працез-датн!стю на етапах проектування 1 експлуатац!К ДСВ.

Автор виносить на захист -так! основн! положения.

1. Методика розробки динам!чног моде л { ДСВ. як об'ект управлшня працездат^сто в умовах д1ючих сейсм!чних, в!трових та про-шелових коливань. Результати досл!дження адекватност! моделей реальним елементам ДСВ.

2. Результати досл!дження ступеня впливу параметр!в елемен-Т1в, через як! проникають зовн!шн! коливання, на елементи I пара-метри ДСВ,що визначають працездатн!сть.

3. Математичн! модел! для оц!н<овання працездатност! по кое-ф!ц!бнту запасу для встановленого набору дальностей розпод!лу д!<очого 1 допустимого значень контрольованого параметру, а тако« у випадку викидхв контрольованого параметру за меж! допустимо облает!.

4. Комбгнаторн! стратег!!? пошуку необх!дного управл!ння 1з обмежено! чисельност! управл!нь для приведения ДСВ в працездат-ний стан.

5. Программа реал1зац!я системи управл!ння працездатшетю типово¥ ДСВ.

ЗАГАЛЬКА ХАРАКТЕРИСТИК;! РОБОТМ

Актудльн!сть теми. Для виршення багатьох народногосподарських завдань, задач науки i техн!ки необх!дно засгосовувати складну, ушкальну, дорогу оптико-електронну апарагуру аерэкосм!чного приз-начення.

Випробування тако? апаратури в натурних умовах з багатьох причин стае неможливним. В цьому випадку доводиться розрабляти спец!альш стевди для наг'внатурних випробувань. На стендах повин-Hi створоватись ус! умови майбугньот екеплуатац!i: жара i холод, ударн! навантаяення t Bi6paqii - словом все те, що визначае на-д!йн!сть функц!онування оптико-електронних прилад!в.

Сукупн!сть стенду як об'екта досл!дження i управлшня та допо;и1жних техшчних засоб!в утворюе динам1чну систему випробувань иптико-електронних систем /рисунок/.

Одне !з основних призначень ДСВ полягае в послабленн! зовн!ш-н!х сейс\ичних, вхтрових та промислових в!бращй до такого р1вня, щоб було чожливе проведения нашвнатурних випробувань'ОЕС.

Так! ДСВ, в свою чергу, являються надзвичайно складними i дорогими об'ектами. Тому вже на етап! ix проектування та буд!вницт-за необхЦно закладати ршення, як1 дозволять таким стендам вико-нувати сво1' функц11 належним чином.

Для пряйняття таких piaeHb необх^дно прогнозувати повед1н-ку ДСЗ в piaHiix штатних i неататних умовах його експлуатацН, враховудаш при цьому так! особливост!, ?•• велик1 маси його окремих олемент1в - до дек1лькох тисяч тонн, значн1 оозм1ри - до дек1лькох десятк{в метр1в, високу варт!сть ОЕС, якi випробовуються, та всього' аипробування в ц!лому, вих1д на режим випробовування i nepexifl в неробэчий стан - до дек1лькох д1б, неможлив!сть ремонту вузл!в та елемент!в ДСВ п!д час випробувань лодиною та iH.

Анал1а параметр!в та управл!ння станом ДСВ зд1йсн'эгться в реальному масштаб! часу.

■2унхц1 опалый можливэст! ДСВ визкачаються законами геометрич-hoY оптики, характеристика яких пера за все залежить в1д л!н1йних { кутових перем!щень та в!брошвидкостей основних елеменг!в ДСВ.

Реальн! умови експлуатац!? вимагають-. розрахунк!в i ф!ксац!5Е л!н!йних перем!щень елемент!в до одиниць мгкрометра, кутових до одиыщь секунд, в1брошБИДкост! до сотих долей м!кпометра. Т!льки при таких уловах м_>т.на зд!йснити максимально мокливе набликення

Рисунок. Динам1чна система випробувань Збпти1го-електрок1шхссйсггм

випробувань GEO до реальних умов експлуатац! if.

Таким чином, уже на erani проектування Heo6xiflHO створити . математичн! . моде л i, як1 б дозволили оц!нити вплив сейсм1чних, в!трових та промислових в!брац1й m л!н1йн! i кутов! перем1щення га в1брошвидкост{ елемент!в, як! визначаоть працездатн!сть ДСВ ОЕС.

На eTani експлуатац!i застосуваняя моделей дозволяв визначи-ти доц!льн1сть проведения дорогих експернмент1в, при даних Bi6pa-qifiHvix уловах, без включения ДСВ.

Така ж задача виршуеться i в режим1 експлуатац! if, але т!ль-ки по результатах спостережекь. Туг wae м!сце випадокуколи пра-цездатн1сть визначаеться знаходжанням вектора параметр!в, що виз-начаоть працеэдатьисть, в допустимих межах.

Вектор цих параметр!в складаеться з л1н:йних та кутових пе-рем{щень, в!брошвидкостей, резонансних частот, момент1в, nepepi-эуючих сил та iH.

Для ДСВ, що розглядаються, працездатмсть визначаеться по коеф1ц1енту запасу д{ючого та допустимого значень того чи imioro параметра в квазистатичнШ постановцг, а також методами теорП ви-кид1в вмпадкозих npuqeci в за Mesci допустимо'1 облаетi.

Модел1 повинн! бути придатн! як на етап! проектування, так I на етап! екеплуатацН. i мо.гли б враховувати найважч! умови експлуатапП ДСВ.

Таким чином,актуальное е задача управл!ння працездатн{стю ДСВ 0SC на егапах проектування та експлуатацг'{.

»1етоди досл!дження. В po6oTi використовуються метода анал!-тично1 механ1ки, моделовання складнях систем, Teopii автоматичного управл1ння, Teopii численностей, Teopii' над1йносг1. 0триман1 теоретичн1 реэультати експериментально nepeBipeni i. реал1зоваш у вигляд} прикладного програмного забезпечення.

Наукова новизна роботи: 1

1. Запропэнована методика моделовання динам!чних систем випробувань оптикз-електронних систем як об'екту управл!ння-працез-датшето в умзвах д1ючих сейсм1чних, в1трових та промислових коли-вань. Досл1джено ступ1нь едекватносг1 моделей реальним елементам ДСВ.

2. Дорл1джено ступЬш впливу i визначено допустим} Mesti зм1-ни параметр1в елемент1в, через як1 розповсгадкуються зовн!шн1 коли-вання, на основн! вузли ДСВ i параметр,:, цо визначаюгь працездат-н1вть.

3. Запрзпэнован1 модел! для основания працездатнос?! по кое-ф!ц!енту запасу для встановленого набору Щ.хльностей розпод!лу д!ючого I допустимого значень контрольэваного параметру, а також

у випадку викид!в контрольованого процесу за чек! допустимо? облает!.

4. Запропонован! можлив1 комбшаторн! стратег!? вибору управ-л1ння, !з обме;кено1 чисельностч управл1нь, для управл1ння працез-датнхстю ДСВ.

о. Розроблено пакет прикладних програм для реал1зац11 управ-л1ння працездатн!стю ДСВ на етапах проектування та експлуатац!т.

Практична цтншеть. Розроблен1 ! дослЦжен! в робот! модел! та алгоритма покладеш - в основу програмного забезпечення управления працездатн!стю ДСЗ на етапах проектування та експлуатац!!". Це дае можлив1сть вивчати I покращувати конструкц!ю ДСВ, що рэзг-лядаеться, прогнозувати I ощнчвати працездатн!сть при реально д!*очих сейсм1чних, вхтрових та промислових коливаннях, управляти працездатшетю в реальному масштабI часу.

. Запропонована розробка дозволяе значно знизити екэнзмЬш! та шформац1йн1 втрати при розробц1 та експлуатац!ДСВ ОЕС.

Розробка та доелдаення проводились як складова частина тем "Розробка иатематичних моделей безруШпвного контроле оптико-елекг-ронних систем", "Розробка метод!в експериментальних досл1дкень ви-роб1в", "Розробка динам1чнэ'1 модел.! великого универсального стенду", "Розробка хмов!рностно-детерм1новано1* динам!чно! модел! великого ун1 версального стенду", ям виконувались зг1дно: з постановами Р;л СРСР для шдприемства п/я Р-6с27.

Реал!зац!я результат!в. Латер!али дисертац!йно! роботи вико-ристан! при виконанн! роб!т, перел!к якихзазначено вище. Результа-ти прийнят! Державши ком!с1ею 1 упровзджен! на п1дприемств1 п/л Р- 6527. В додатку м!стяться документу як! п!дтверджуоть упроазд-ження результат!в дисертащйноК роботи.

Апробащя роботи. Основн! результата роботи допов!дались 1 обговорювались:

- на зас1данн! республ!канського сем!нару "Д!агностика ензе-гетичних та електронних систем" науковог ради 1ПМЕ /Кигв, 1983-1988 рр./;

- на республ1канськ!й конференцИ "Мегодолог1чн! проблеми пв-томатизованого проектування та досл!дженга систем", и.Севастополь, вересень 1987 р.;

- б -

- на всесоюзна кон|юренцН "TexHÍ4He i програчне забезпе-чзння комплекс}в нагпвнатурнэго модел<овання", ч.Гродно, вересень 1988р.;

- на зэнальн1й конференцН' ".Летоди оц1нювання та гпдвигаення над1йнэст1 PEA", м.Пенза, лютий 1989р.

Публ1кащ i .За материалами. дисертацН опубл!ковано 9 роб:т.

Об'ем роботи. Робота складаеться з всгупу, п'яти роздШв, bhokobkíd, списку лттератури га додатку. Загальний об'ем роботи I7Ó стор. 3 них 17 стэр. 1л,острац1{!, 16 стор. додатку. Список л1-тератури з 88 найме нувань.

стисдий з:дст роботи

У Bciyni обгрунтовуеться акгуальшсть роботи, формулоеться мета та ochobhí завдання роботи, в!дзначенп наукова новизна, практична ц!нч1сть та реал!зац!я основних tí результате, наведено стислий зм1ст дисертац!?.

Для виконання cboíx функц1ональких завдань ДСВ повинна ма-ти високу працездатн£ сть на íhiepaafli часу, який энэдобиться. Працезд.щйсть визначаеться оптичними характеристиками, як1 в своо чергу noBHÍcT>o залежать в!д того, наскхльк1 nepyxovii точки оптич-ного тракту ДСВ, що . запроектовано зг!дно з законами геометрич-ho'í оптики.

Таким чином, працездатн1сть залекить bíд динамхчних власгивос-тей ДСВ. Зиходячи з цього, п!д працездатн1стю сл1д розум!ти тякий стан ДСВ, при якому вэна здатна виконувати задаш функцП, 36epí-га'-очи ochobhí динач!чн{ характеристики в ыеках, установлених нор-магивно-техн£чно,о докулентац1ею. Такими характеристиками, пера за все ярляюгься л1н!йн1 та кутов1 перем1цення, вхброшвидкост!, ре-зонансн} частоти елемент1в, моменти та перер1зуоч1 сили.

Дал! в1даначаеться, що процес гтроектування сисгеми управлшня працездат^сто ДСВ складасться з таких егап!в:

- розробка методики моделювання та досл1дження динам1чних властивостей ДСВ як об'екту управл1ння в умовах впливу сейам1чних, в1тровик та промисловик коливань;

- розробка моделей оцшавання працездатност! ДСВ по зазначе-№14 параметрам;

- розробка мокливих стратегий вибору управлЫня. Í3 0бмежен01 чисельнэсг! управл!нь для приведения ДСВ в працездатний cvaHj

- розробка програмних засэб1в для реал1зацн' управл!ння працездатн!ст<о на етапах проектування-i експлуатац11.

Розв'язок таког задач! базуеться на магемагнчн}Й модел! гтрэ-цесу фуншцонування як динам1чно'1' системи. За основу приймаетьея 1мов1рностно-детерм!нована модель функцюнування. Модель в1добра-жав перегворення вх!дних коливань в snxiflHi параметра, як! i виз-начаоть працездатнхсть ДСВ.

Розглядаючи поведшку пружних елечент!в з декглькома ступенями свободи, диференц1альнг рхэняння перемещения можна огримати, користуючись принципом Даламбера. В цьочу випадку перемгщення ма-си в npocTopi розглядаеться в декартов1й систем! координат.

Таким чином, для розробки моделi кожного елементу ДСВ пст-р1^насвоя методика складання р!вняння та способу його розв'язку.

Для вивчення динам1чних властивостей широко використовуеться матричний метод початкових параметр!в. Застосування матриць до-ц!льно для систематизацЦ' розрахушив та використання обчиславаль-hoï техн1ки.

Недол!к методу полягае в тому, що розв'язок р!вняння переч1-щення шукаемо у вигляд1 ряду.

Загальна методика розв'язку задач динач!ки об'ект!в is ста-Ц10нарними зв'язками основана на теоремах анал!тично1 механ!ки, як! базуоться на загальному р^внянн! Лагранжа. При цьому в}дзна-чено, що pi внянняготриман1 Î3 ргвнянь Лагранжа, завяди сп!впада-югь э р!вняннями, отриманими способом,заснованим на використанн1 принципу Даламбера.

Перевага р!внянь Лагранжа по вщношенню до !нлих метод1в полягае в тому, гцо вони дозволяоть розробляти динам!чн1 мздел! по един!й методиц!. Модел! враховують найб!льш складну ситуац!ю, коли затухания в!дсутне. Яюцо нав!ть при в!дсутносг! затухания ампл!-туди коливань знаходитимуться в дэпустимих межах, го в реальних умовах, тобто при наявност! затухань, вони будуть ne менш!.

Наявшсть затухания може дещо зм!нити резонансм частоти, однак !з Teopiï л!н!йних диференц!альних р!внянь в1доио, що в досить широкому диапазон! змпш логарифм!чного декремента затухания, резонансна частота змЫоеться мало.

Для оц!нювання впливу зовн1шн1х в!брац1й використовуеться апа-рат амплГгудно-частотних характеристик та передавальних функц!й.

Оц!нка працездатност! визначаеться пп коеф!ц1внту запасу. Ие-ревага такого п!дходу полягае в його без{озм!рност!, незалежност!

в1д конструкц!? динач!чно¥ системи тя зовн1шнього впливу. Це зруч-но на етап1 проектування для пор!вчяння р1зних вар1ант1в конструк-Ц1Й. Застосування коеф!ц!енту запасу потребуе знаходження закону розпод1лу в1дношення двох вИпадкових величин. СамостЮним стае завдання 1нтегрування отриманих моделей Щ1ЛЬНОсг! рэзпод!лу. В1-дэм1 числов! методи не завжди вир!иуоть цю задачу з достатньою точ-н!стю. Подолати ц1 недол!ки допомогають алгоритм1чн! методи, суть яких полягае у точу, що в запсжност! в!д характеру зм!ни; крутизни криво* щ1льност1 розпод!лу вибираеться крок 1нтегрування. 3 робот! використовуеться ..такий алгоритм адаптивного !нтегрування, оснований на квадратурах Н'ютона - Котеса восьмого порядку.

Застосування обчисловально1 техн!ки дозволяв використати ком-б!наторн1 методи пошуку необх!дшго управлШня, як!•заснован1 на ц1леспрямованому перебиранн1 вар1ант1в,; що здгйсн'оеться за певни-ми правилами, як! дозволяють виключити !з розгляду чисельн1сть,що не мае необх1дного управлЬшя.

Дал! пропонуеться методика розробки 1 досл{дження дина\пчно1 модел! ДСЗ. Суть методики полягае в един!й схем! моделовання та досл1дженн1 динам!чних властивостей кожного елементу та ДСВ в ц!ло-му на основ! теорП малих коливань.

1. Для елементу ДСВ, який моделюеться, встановити узагальшзю-41 координати та число ступешв свободи.

2. Виходячи !з симетрП ДСВ, визначити головн! форми коливань.

3. Для головних форм коливань визначити систему ргвнянь Лаг-ранжа другого ряду.

4. Для головних форм коливань визначити резонанеш частоти. .

о. Дов!льна форма коливань може бути визначена через головн!

форми коливань.

о. По р!внянням головних форм коливань визначити передавальну функцш.

7.3а допомогою передавально!" функцй' встановити вплив зовн!ш-н!< коливань на кожен елечент та ДСВ в щлому.

На рисункузображена мае о габаритна модель ДСВ. Одним !з основ-них елемент!в е' оптична лава, оск1льки в!д Н динам!чних властивостей залежать динам!чн1 властивост! !нших елемент1в. В даному випадку оптичну лаву ! вакуумну камеру будем розглядати як абсолютно тверд1 т!ла. Для оптично!' лави таке припущення що до Г! твердость- зроблен1 < для найб!лыд вэжкого вар!анту взаемод!!' оп-тично!Е лави ! вакуумной камери через сильфонн! зв'язки. Якби ва-

куумна камера була абсолютно м'якоч), го такого впливу не !снувалэ Узагальноюч! координати - координати центру маси Ха , , 2о, два направляюч! кути нового положения вертикально! ос! О Л 1 , кут повороту У навколо вертикально! ос!.

Для в1льних та вичушених коливань оптично? лави »лаемо закон перемещения у простор!.

-¿./Ж)-

Таким чином, потргбно визначити шгсть головнях форм коливань í аисть головних резонансних частот. Безпосередн!й '¿х пошук 6 до-сить складнкм ! гром!здким. Але можна спробувати вир!шити зворот-ну задачу: !з »Лркувань.пов'язанкх з симетр!е<о ДСВ, зробити деякг припущення щодо можливих головних форм коливань, а за тим перев{-рити це безпосередньою постановкою.

При цьому в1домо, що власний вектор частотно! системи р!внянь, одержаний з /I/ , угворве базис простору. Це значить, що всяка складна форма коливань може бути отримана у вигляд1 л!н1йно'1 ком-б!нац!'1' головних форм.

Тому досить розглянути т1льки ц1 форми. Для кожно! з них к!ль-К1ст'ь ступен!в свободи !, вОповОно, порядок систеш р!внянь Ляг-ранжа виявляеться меншим чим для коливань дов!льно? форми,система складаеться вже не з шести, а з одного або двох р!внянь.

Таким чином, для найважчого режи'^у експлуатац! I оптично!' лави маемо для продовжн!х коливань

и11о _ Ое«е.£о =£>. /2/

dt* »i

Для перев!рки правильност! такоГмодел! розглянемо модель оптично! лави як систему з розпод!леними параметра™, для яко! закон перем!щення

/з/

dt1- dz*

Для заданих лараметр1в конструкцП значения /0 для модел!/2/ - 0,16 ГЦ, для модел!/3/ - 0,175 ГЦ. Анал!э результат!в pospaxymch

показуе, що, не дивяячись на р^зницо ф1зичних принцип!в, покладе-них в основу моделей, результати сп1впада-огь з великою точшсго. Це тдтверджуе правильшсть вих1дних припущень.

Як1сний анал1з показуе, що наявн1сть сильфон!в з корстк1стю, яка зчшоеться в досить широкому д1апазош, не повинна впливати на частоту власних. коливань оптично? лави, оскглькижорстк1сть пнев-мошдв1сок н/м на два порядки вищажорсткост! сильфошв

сс = Зх1и^ к/ч.

К1льк1слий анал13 повн!ст,о п!дтверджуе 'цей висновок. Таким чином, стало моясливим эмгнювати жорстк1сть сильфон1в в досить широкому д!апазош.

Так^ в д1апазон1 3-ьЯ 2«104 н/м власна частота продовжн!х коливань лежить в межах 0,176x0,184 Гт.т як для моде л 1 /2/ так х для моделг /3/, а для поперечних коливань практично не зм1н,оеться 1 становить 0,089 Гц.

Що стосуеться впливу на резонансн! частоти оптично! лави пневмоп1дв1сок, то в д1апазон1 2x10^ 2x10^ н/м резонансна частота продовжн!х коливань лежить в межах 0,1764- 0,18 Гц, а для поперечних практично не змшюеться 1 становить 0,18 Гц.

Вплив зовншних коливань виду через вакуумну каме-

ру та сильфони на оптичну лаву визначаеться за допомогою АЧХ виду

в4 =-гг- > / 4 /

и У у+ ти>1- (. а* \

Се *>*■)

де.£0- частота вимушених коливань; о)в- власна частота коливань лави, Се - екв1валентна ксрстк1сть сильфошв.

Зв1дси видно, що при резонакс1 = 0,17о 1/с/ коеф1ц!снт передач! дор1вчое одиниц1 незалежно вгд корсткост! сильфон1в. Виз-начено, що для основног частоти еейсч1чних коливань 3 Гтд. коеф!ц1-ент передач 12/.£ дор1вное 0,54x1с-4 при Се= ЗхЮ3 н/м I 1,2бхЮ~4 при Се - 7хМ3 н/м, тобто послабления коливань приблизно в 1000 раз1в.

На частотах, як! в{дпов!дачть резонансним частотам вакуумно? камери /7-40 Гц/ I промислових /50* 400 Гц/ виникае послабления коливань в 10"® - 10"^ раз!в.

Аналог1чним шляхом визначякцьпя I анал!эуються динам!чн1 модел! !гашх головнях форм коливань лп-лчно? лааи та 1нших елемен-т!в ДСВ.

Анал1з дннам!чних властивостей ДСВ показав, чо не дивлячись на р!зну конструкцЬэ, принцип дП I призначення, елементи ДСЗ описуоться однотипними р1вняннячи, тобто е близькими по сво'х'х динач!чних властивостях. В1льш1сть цих ргвнянь являеться диференщальними р1вчян:-:я ми другого порядку, з яю!х визначаються передавальн! функцГ¥ та АЧХ. Використовуючи VI(р) та И^я^ можна визначити Л1Шйн! та кутов1 перемщення точок, як1 визначаоть працездатн!сть. При цьому можна просл1дкувати поширення зовншшх коливань по окремим трактам, якщо в1дом! IX передавальн1 функцГг.

В робот1 визначено так! основа передавальн! функцП: фундамент-опорний стакан;

опорний стакан - оптична лава через систему пневмошдвгсок та пружин;

оптична лава - ферма колл1матора;

оптична лава - ферма кршлення телескопу;

сптична лава - головний та поб!чний фокальн1 вузли;

ферма колл!матора - колл1матор;

ферма кршлення телескопу - телескоп;

фундамент - вакуумна камера;

вакуумна камера - оптична лава через сильфонн! зв'язки.

Загальна методика дина'Лчно? модел1 ДСВ як об'екту управлш-ня дозволяе спростити розрахунки, ун1ф1кувати окрем1 модул: прог-рамного забезпечення та реал!зувати управл!ння працездатн1ст:з вже на етап1 проектування.

Розрахунки прэвадяться для найбЬчыд важких випадгав експлуа-• тацП, коли значения л1н!йних та кутових перем!щень, в!брошвидкос-тей, резонансних частот найГ1рш1 с точки визначення працездатнос-т1 ДСВ. Пор1вняння д!ючих значеньУ з допустимими X дозволяе зро-бити висновок про працездатнЛсть ДСЗ.

Стятистичн! характеристики ¥ 1X можна отримати в результат! розрахунк!в, використовуючи ¡мпульсну передавальну функцЬз, ста-тистичного моделовання, шляхом спостережень.

Яюцо за основну характеристику, що визначае працездатн!сть, прийняти :<оефщ1ент запасу 2. , то винихае задача, яка полягае у визначенн! щ!яьност! розподхлу £ як функц{? в!д вольностей розпо-Д1лу У 1 X . Функц1л (%) . при цьому. в загальному вигляд: визначаеться як

-м С

Латематичш модел! розроблеш для таких . пар рэзподьив; I) нормальний I р1вном1рний; 2) р1внэч1рний. 1 нормальний; 3) нормальний з нормэльним; 4) нормальний з трикутним; 5) три-кутний I нормальний ; 6) логарифм1чно-нормальний з логарифм1ч-но-нормальним.

Особлив!сть цих функцгй полягае в тому, що вони програмуються по единое правилу I !нтегруються адаптивним алгоритмом з1 зм1нзч довжини кроку 1нтегрування в залеггаэсп вщ крутиэни функцЦ (1),

У випадку, коли не можна !гкзруватк характером змши параметра вгд часу, передбачено застосування теорН викид!в одном!р-ного марковського процесу за меж1 допустимо'! области При цьому видгляються так1 критерН працездатност! ДСВ.

1. Вхдмова наступас вже при першому досягненн1 допустимо! меле!, тобто в момент часу Т . Такий критер!й засгосовуеться при проведенн! особливо важливих експеримент1в 1 на в!дносно короткому пром1жку часу.

2. Вгдмова наступав при I -му досягнення меж!, тобто кожен викид параметра викликае деяке пог!ршення працездатност!, а шсля £ -го викиду ДСВ вграчае працездатн!сть. Число £ та в1д-повщний пром!кок часу встановлюеться в залежност! в1д вимог екс-перименту.

3. Критерием працездатност! ДСВ на протязг заданого 1нтервалу часу моке бути I в1дносний час перебування за межами допустимо I облает!. Для цього треба знати середню к!лы:1сть викид!в I се-редн1й час викид!в у визначеному промхжку часу.

Розв'язок таких задач наводиться в литератур!, в основному, у бигляд1 ряду, який м!стить у соб! багатом!рн! штеграли ! для пгкенерних розрахунк!в практично непридатний. Якщо обмекитись мо-делло у виг ляд! маркозського процесу, вдаеться отримати б!лыа прийнятн! результати. В!дносно ДСВ це обмеження не е занадто над- ■ м!рни\1. Зм!ну параметра можна вважати стац!онарним випадковим про-цасоч з нормально розпод^леними ординатами I спектрачьно'о щыьше-та, яка доенть добре апроксичуеться др1бно-рац!онально-э функц!со.

Нехяй и>/Т,у) - учзвна щ!льшоть !мов1рност! того, що в момент часу Г .ордината випадково? функцп' буде знаходитис.ь в ¡нтер-вал! [у, у 1 при умов!, що в !нтервал! часу [в, Т] значения

ордината «одного разу не вийлпо г,$ меж! допустимо!' облает! ^ иг.

1мов!р.;1!сть недосягнення ц'лу та; на момент чаоу Т

«г

\а(г) = / и)(т, / б /

иг

Сск1льки . до моменту дзсягнення меж и<1 умовн! щ!льноот1 Т,у) 1 Ы)(Т,у) сп!впада<оть /до досягнення меж контрольований параметр веде себе так, якщо б ?х не було зовс!и/, то у) задовольняе другому р1внянню Фоккера - Планка - Колмогорова при визначенихграничних I початкових умовах.

Так. //ГУ - щ!льн!сть розпод1лу !мов!рнэст! часу перебування функцН иН) в задан!й облает!. Якщо на момент часу ордината функцП жодного разу не досягне визначених меж, го ТъТ-9 . 1мов1рн!сть тако? под!'/

Ой

КМ* ! 4(т)с1т. /7/

г- о

3 урахуванням /6/ ! диферега^иючи по Т , маемо

/8/ *О *-Т

Умовну щ!льн!сть !мовгрност! 1д(?. yJ можна отримати !з ргв-нянь Фоккера - Планка - Колмогорова або р1вняння Пснтряг1на.

За допомогоэ виразу /8/ можна отримати функц!о $ (Т) для пос-т!йних меж, коли меж! зми-ш 1 детерм1нован!, коли меж! е випяд-ковими величинами, почноженими на детерм!нован! функц!часу, коли меж!-випадков! прэцеси та !шй характеристики.

У найпрост1шому випадку при невелики! чисельност! управл!нь, управл!ння пряцездатн!ст--о зд!йсн°оеться шляхом прямого перебираннг тобто пасивного полуку необх!дного управл!ння. Така стратег1я чэ-же бути описана марковським випадковим процесом з дискретними станами ! безперервнич часом. Склавши систем р!внянь Колмогорова, можна визначити !мов!рн!сть знаходження в тому чи !ншому стан! для перех!дного процесу ! для сталого режиму. Зокрема,для останнього одержана модель

Г I, Ъ* к.

л

П.

л<

К.j

Користуочись теоремою Блекуелла, для !нтервалу +х), (о^) запропонэвано модел! для оц!нвдання числа управл!нь дов!льного

р1вня, середнього числа вс!х управл1нь, середнього часу.перебуван-нп в режим! управления та !н.

Управл!чня и1>,Щк>и11 задан! в эагальноаду вигляд!.Це значить, що в залежност! В1Д етапу життевого циклу ДСВ, ц!лей 1 критерНв управл1ння, можна використовуваги будь-якг визначен! набори управ-лгнь. До недэл!к1в сл1д ваднести пропорц1йну залежмсть часу управ-л1кня в1д кихькост! управлшь.

При ординарному потоцг в!дмовлень, використовуючи комб!натор-' Н1 метода, як! основан! на т!й чи гншхй !де'1 направленого перебору вар I ант I в, ложна прискорити попу к необх!дного управл!ння. В робот! розглянуто стратег^, що являе собою под!л вих1дно1 чисель-ност1 у прав л шь Ц у вигляд! сполучення И^ *Л с У У цьому випад-ку налэкшсть розаукуваного управл!ння Цц до чисельност! або визначаеться характеристичное функцгею

М (И I-/1' ЯКЩ0 и*с Г^> Щ /1/1-11' ЯЩ° Ы*£В1>/ 10 / •гЛ11и»г\о, ящо и^ФЪ, ящ0их4б1.

Позитивне значения характеристично-! функц: I визначаеться в залежност! в!д реакцН ДСВ на управляочу д1ю чисельностей ! В;.

Реал^зац^я стратег!I пощуку у виглядх сполучення з урахуван-ням индекс!в управлгнь пропонуегься у вигляд!

%"{ъ К, *¡- - < - -(С< -<п) V

- - -01 + ] > 7 П 7

ц С

де пк , пк _ в1Дпов!дно нижн! 1 верхш значения вибрано'1 чи- , сепьност1 управлхнь.

Заотосування ц!е1 стратег! г поруку можливе у випадку, коли при кожному подШ вибрано'г чисельносг1 чожливо розд!лити и пополам, ! значения характеристично'! функцп' однозначно визначаеться по реакцП ДСВ на одну 13 чисельностей або .

Коли ц1 увдви не вккону^ться, то в загальному випадку маемо поды вибрано! чисельност1 виду перес!чення з дов1льними коефщ!-ентами розд!лу на кожн!й 1терац11 пошуку, тобто В;.

В результат! ;юд!лу маемо три чисельност!, як! позначимо в!дпов!д-но /{*, 41 0 , В*, де л?и/1( Л ВС - Й-, В? и/и /} - б; .

В цьому випадку належн!сть внайденого управл!ння / т!й чи !нш!й чисельност! визначаеться характеристичною фунюибю

!U ■* fU ) = I1' якдо u*fu I-/1' якч° U* C Bl*>

iUxJ \0, якщо W,4 fit, 0, якщо /Л (Г

hj ,„, /i, яицэ % c^'/ifli, ! 12 7

■ (\BLlu^ | О, якщо ux 4 ¿i л &L.

Тобто можлив! три випацки належност! однпЧ ¡з чисельностей

, Aifl&i. 4я стратег1я швидша за стратег^ /II/, тому цо при piBHUx умовах, чисельн1сть зменшуеться приблизно до 1/3 частини вибрано! чисельност1 а у випадку /II/ приблизно до 1/2 частини.

Система управлпгня працэздагнгстю ДСВ реал!зована у виглядг пакету прикладник програм /ШШ/. Експериментальна перевгрка ре зу.и,-тат1в моделовання i управлшня працездатн1стю на етап: експлуата-qii п!дтвердила правильшсть вибору теоретичних i практичних принципов, покладених в основу роботи.

ОСНОВЫ РЕЗУЛЬТАТА I ВИСнОВКИ

1. Для реал1зац!1 управления працездатшстю ДСВ запропонова-но методику моделювання ДСЗ ОЕС для досладення впливу на них сейсмхчних, в!трових та промислових коливань. Дослгджено ступьчь адекватност! моделей реальним елементам ДСВ.

2. Досл!джено ступ1нь впливу i визначено допустим! меж1 зч1-ни параметр!в елемент!в, через як! розповсоджуються зовн1ан! коли-ванаэ, на основн! вуэли ! пара.мбтри ДСВ, що визначаоть працездат-н!сть.

3. Запропоновано математичн! чодел! для оцш'авання працез-датност! по коеф!ц!енту запасу для встановленого набору ль нос-гей розпод!лу fliauoro I допустимого значень контрольованого параметру, а такой у випадку викид!в контрольованого процесу за ыеж: допустимо'i облает!.

4. Запропоновано можлив! комб!наторн! стратег!! пошуку необ-х!дного управлшня ia обмеженоё чисельност! управл!нь для приведения ДСВ в працездатний стан.

5. Запропоновано пакет приклэдних програм для реал1заци управл!ння працездат^сто ДСВ на етапах проектування i експлу^та-ц!1. Проведена експериментальна перев!рка результат!в п1дтвег-:'.-!Л.ч правильн!сть вибору теоретичних i практичних положень, покладених в основу дисертац!йно? роботи.

Основн! положения дисертацГ! викладен! в набтупних роботах:

I. Дубае В.И., Маслянко П.П., ¡.¡акаров С.М. Пакет прикладник программ для расчета показателей надежности оптико-электронних

и оптико-механических систем специального назначения //Диагностика энергетических и электронных систем.- Киев: Наук, думха, 1983. - С. 41-45.

2. Создание математических моделей неразрушающего контроля оптико-влектронных систем: /Заключит, отчет/ /Киевск. политехи, ин-т; Руководитель В.И. Дубае.IP:0I8I4005I25; Инв.028500.-М., 1984:-45 с.

3. Разработка методов экспериментальных исследований изделий: /Заключит, отчет/ /Киевск. политехи, ин-т; Руководитель В.И.Дубас.-№ ГР:018400Ц407; Инв.028600510зЗ.-ы.,1935:-50 с.

4. Дубае В.И., Ыаслянко П.П. Модели н критерии надежности оптико-электрогашх и оптшсо-мехшшческих систем специального назначения //Моделирование слоеных процессов и систем.-Киев: Наук, думка, 1985.-С. 270-273.

5. Дубае В.И., Насяянко П.П. САПР динамических систем иегш-тшшй оптико-элеггронных изделий //Tes. докл. Республ. ноуч.-техм. конф. "Методологичемше проблемы автоматизированного проектирования и исследования систем".- Севастополь, 1987.- С. I2I-I22.

6. Маслянко П.П. Ыодель функционирования пассивной системы управления надежностью.- Киев, 1938,-8с,-Деп.в Укр.КСШГИ 14.04.88, . ^965-Ук.88.

7. Дубае В.И., Цаслянко П.П. Некоторые задачи теории выбросов случайных процессов, связанные с определением показателей надежности //Гибридные вычислительные машины н комплексы.-1988. -Eun.II.-C. 87-91.

8. Дубае В.И., Наслянко П.П. Математическое моделирование вкброзащи^енных динамических систем испытаний //Тез.докл.'Всесоюз , иаучттсхи.коиф. "Техническое к программное обеспечение комплексов полунатурного моделирования."-М., I938.-C. 67-68.

9. Дубае В.И., Ласлянко П.П. Иааинные методы и адаптивные алгоритмы оценивания безотказности РЭА //Тез. докл. к зональной ко»}. "Методы 0цениван1ш п повышения надежности РЭА. "-Пенза,

I939.-C. 19-20