МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАНИЯМИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Создание новых и модернизация существующих агрегатов авиационной техники всегда сопровождаются и завершаются сложнейшими процессами их наземных и летных испытаний. Эти стадии разработки авиационных изделий реализуются испытательными центрами – специально организационно – техническими структурами. В данной работе будут представлены результаты системного анализа проблематики создания автоматизированных систем управления (АСУ). Обосновывается ключевая роль разработки АСУ летными экспериментами в ходе создания АСУ. Обосновывается необходимость отечественных методологий и технологических стандартов концептуального проектирования систем баз данных.

Основой разработки подсистем АСУ в авиации являются процессы проектирования соответствующих баз данных, эффективность реализации которых в основном и задает уровень целесообразности и способности к развитию конкретных систем. Функционирование каждого элемента испытательного центра представляет собой согласованную целенаправленную деятельность высококвалифицированных специалистов, реализующих различные виды обеспечения испытаний (материально-техническое, метрологическое, и др.), непосредственную организацию и планирование, техническую подготовку и эксплуатацию испытываемых ОАТ, разработку летных экспериментов, выполнение полетов, а также эксплуатацию и применение измерительных комплексов, обработку результатов экспериментов и оформление документации.

Многие исследователи и практики в области испытаний авиационной техники отмечают сохраняющуюся до сих пор актуальность и высокую степень сложности автоматизации ее процессов. Далее кратко представим результаты выполненного авторами системного анализа проблем и направлений создания

ТРУДНОСТИ, НАПРАВЛЕНИЯ, ОЧЕРЕДНОСТЬ И ОСНОВА СОЗДАНИЯ

Рассматриваемые процессы предметной области «Испытания ОАТ» обладают организационной и технологической сложностью, большой продолжительностью и высокой стоимостью. До сих пор, они не обеспечены не только автоматизированной системой их сопровождения, но и не имеют стандартов аппаратно-информационной совместимости и эффективности отдельных комплексов средств автоматизации решения задач испытания авиационной техники. Целесообразность и необходимость информационной совместимости определяется принципом единства только пути ее реализации. Именно таким путем возможно создание перспективной АСУ для испытания техники, которая по функционально-целевому предназначению и реализации будет являться распределенным автоматизированным банком данных, обеспечивающим существование и поддержку актуального состояния единого информационного пространства для области разработки и испытаний.

Основные системотехнические трудности создания АСУ ИАТ определяются:

– огромной многомерностью информационного пространства, которое должно моделировать и динамически корректно отображать состояния соответствующих процессов, объектов и связей;

– отсутствием отечественных стандартизированных методологий и технологий, являющихся до настоящего времени чрезвычайно актуальными направлениями научных исследований.

Фундаментом автоматизации процессов функционирования ОТС является концепция интегрированных систем баз данных, определяющая основные технологические аспекты проектирования перспективных информационных и управляющих систем для различных сфер применения. Теоретической базой таких технологий являются различные методологии проектирования систем баз данных, которые сегодня имеют практическое воплощение в целом ряде технологических решений.

СХЕМА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ АСУ ЛЕТНЫМИ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ

Модель основных подсистем технической инфраструктуры систем измерений и оценки значений физических величин, параметров и характеристик ОАТ, используемых в ходе и в результате ЛЭ, можно разделить на три основных блока:

1) формирование цифровых значений Y(t) аналоговых и цифровых сигналов от различных бортовых и наземных приборов – уровень (интерфейс) аналогово-цифровых преобразований (ИАЦП) или первичной обработки измерений;

2) формирование значений оценок измеряемых физических величин и параметров X(tt) объекта испытания (эксперимента) на основе полученных значений измерений – уровень (интерфейс) формирования обновляемых данных (ИОД) или вторичной обработки измерений (получение значений оценок, например: скорости, курса, тангажа, крена, координат, силы ветра и т. п.);

Таким образом, технические комплексы, предназначенные для мониторинга и управления летными экспериментами и соответствующие сформулированным выше требованиям (обладающие рассмотренными свойствами), должны создавать основу адаптивной к условиям применения и требованиям развития инфраструктуру из перспективных мобильных модульных измерительных комплексов (М2ИК), способных к оперативному развертыванию на существующих и вновь создаваемых испытательных полигонах.

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СБД ДЛЯ АСУ ЛЕТНЫМИ ЭКСПЕРИМЕНТАМИ

Любой из рассмотренных вариантов реализации аппаратно-программной инфраструктуры АСУ ЛЭ должен обеспечивать функционирование СБД, являющейся интегрированной динамической информационной моделью (ДИМ) системы функциональных областей «подготовки», «выполнения», «обработки» и «оценки результатов измерений, параметров и характеристик» испытываемых ОАТ.

В общем виде систему управления летными экспериментами и место в ней СБД можно представить схемой, связывающей объект управления (организационно-техническая система, реализующая эксперимент) и орган управления (лица, осуществляющие мониторинг и оценку хода эксперимента) процессами сбора, накопления, обработки данных и выработки управляющих воздействий.

Здесь X(t) – вектор состояния объекта управления в каждый момент времени. Орган управления получает информацию о значениях элементов XX(tt) в виде значений вектора измерения YY(tt) = GG(XX(tt)). Векторы XX и YY в общем случае имеют разную размерность. На основе поступающей информации YY(tt) орган управления осуществляет оценку значений элементов вектора XX(tt) и формирует управляющие воздействия в виде вектора управления экспериментом UU(tt) = LL(XX(tt)). Состояние объекта управления в любой момент времени tt > tt' характеризуется и может быть описано (но это не всегда возможно) с помощью системы уравнений связи: XX(tt) = FF(XX(tt′), WW(tt′, tt), UU(tt′)), а фиксируемые значения вектора измерения, зависящие от значений XX(tt) и помех qq(tt), действующих на ТСИ, можно записать в виде YY(tt) = GG(XX(tt), qq(tt)). Вычисляемые оценки значений вектора XX(tt) используются органом управления для формирования управляющих воздействий UU(tt′′), tt′′ > tt, изменяющих ход выполнения летного эксперимента. СБД, являясь центральным системообразующим элементом в рассматриваемой схеме, обеспечивает накопление, сохранение и обновление значений описаны выше элементов в темпе и соответствии с необходимой частотой слежения за состояниями объекта управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные выводы и предложения могут быть использованы при формировании направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, обеспечивающих ускоренную разработку АСУ ИАТ на базе концептуальных моделей СБД ее подсистем.