Задачи, решаемые при моделировании процесса подготовки ЛА

При проектировании нового технологического процесса предстартовой подготовки ЛА и нового КСНО возникает целый ряд задач, которые могут быть успешно решены с помощью исследования математической модели этого процесса. Построение математической модели нового КСНО сопряжено с целым рядом трудностей, обусловленных тем, что в данном случае использование статистических данных при формализации процесса сильно ограничивается, а сопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными полностью отпадает. Прямое использование статистических данных возможно лишь для тех элементов КСНО, включаемых в проектируемый комплекс, которые ранее применялись в подготовке ЛА к пуску в условиях, аналогичных проектируемым. Следовательно, исходные данные для построения модели функционирования элементов оказываются приближенными, что существенно влияет на точность определения параметров, характеризующих взаимодействие между отдельными элементами КСНО.

Указанное обстоятельство свидетельствует о том, что для исследования вновь проектируемых технологических процессов целесообразно строить грубые модели, воспроизводящие только наиболее существенные аспекты подготовки ЛА к пуску. Несмотря на то, что грубые модели могут дать лишь грубые результаты, метод моделирования является единственным доступным методом комплексного исследования всего технологического процесса подготовки ЛА к пуску, позволяющим получить ценные практические результаты.

На стадии проектирования КСНО методом моделирования решаются две основные задачи:

- задача синхронизации отдельных элементарных стадий процесса подготовки и согласование работы отдельных элементов КСНО во времени;

- оценка различных вариантов структурного построения комплекса систем наземного обслуживания.

Сущность первой задачи состоит в том, чтобы выбрать такие значения параметров процесса, которые обеспечивали бы согласованную во времени работу всех элементов КСНО. Для этого необходимо по результатам моделирования оценить производительность отдельных элементов КСНО, провести расчеты для выбора соответствующих параметров и проверить приемлемость их с помощью комплексного моделирования всего процесса.

Любой технический процесс можно представить в виде набора операций обработки, сборки и управления. Формализованная таким образом обобщенная функциональная схема гипотетического техпроцесса представлена на рис. 4.1.

В этой схеме X_i — входные (возмущающие воздействия); Y_i — выходные переменные (сигналы отклика, переменные состояния); R_j — управляющие сигналы; Z_i — наблюдаемые переменные; О_об, О_с6, О_уп— операции обработки, сборки и управления, соответственно.

В качестве X_i могут выступать материалы, комплекс технических средств, квалификация персонала, температура и др., в качестве Y_j — отклонения параметров от нормы, стоимость и др., в качестве R_i — электрические непрерывные и дискретные величины (сигналы), механические воздействия и прочее, в качестве Z_i — разнообразные физические величины и признаки, по которым можно объективно оценить Y_i. Можно записать (это математическая модель технологического процесса)

, (4.1)

где (t_i), (t_i), (t_i) — векторы, принадлежащие некоторым замкнутым областям векторных пространств состояний, т. е.

и т. д.

Задача исследования технологического процесса обычно сводится к обеспечению экстремального значения некоторого показателя (целевой функции), наиболее полно характеризующего важнейшие показатели этого процесса.

В этом случае задача оптимального управления процессом формулируется так: определить оптимальный вектор управления R^opt(t), доставляющий экстремальное значение целевой функции и удовлетворяющий условию (4.1).

Оценка вариантов структурного построения КСНО простейшими методами без учета влияния случайных факторов на динамику функционирования отдельных элементов комплекса может привести к грубым просчетам. Поэтому моделирование является весьма эффективным методом сравнительной оценки вариантов структуры КСНО на стадии его проектирования,

Независимо от методов решения указанных выше задач, связанных с проектированием КСНО, всегда бывает полезно перед изготовлением опытного образца провести детальный анализ принятого варианта методом моделирования. При этом может быть получена хотя и предварительная, но достаточно обоснованная оценка производительности и других характеристик технологического процесса предстартовой подготовки.

Анализ результатов моделирования позволяет определить недостатки и дефекты проекта, обнаружить “узкие места” и случаи недостаточной синхронизации, оценить согласованность работы отдельных элементов КСНО, агрегатов и систем. Все эти данные обычно оказываются полезными для того, чтобы внести окончательные коррективы в проект, уточнить полученные решения, сделать принятый вариант оптимальным, а его характеристики более обоснованными.