Повышение эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования на основе реконфигурации структуры его вычислительной системы

• Автор: Кивокурцев, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.22.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Интегрированный комплекс бортового оборудования современного воздушного судна: анализ структуры, эксплуатационной надежности и формирование отказоустойчивой структуры вычислительной системы
1.1 Основные эксплуатационно-технические характеристики бортового оборудования и обобщенные показатели эффективности технической эксплуатации воздушного судна
1.2 Анализ структуры, эксплуатационной надежности интегрированного комплекса бортового оборудования современного воздушного судна и перспективы его модернизации.
1.3 Принципы построения отказоустойчивых бортовых вычислительных систем и реконфигурируемая структура программного комплекса ВВС ИКБО
1.3.1 Принципы построения отказоустойчивых бортовых вычислительных систем
1.3.2 Реконфигурируемая структура программного комплекса ВВС ИКБО
1.4 Формирование отказоустойчивой структуры бортовой вычислительной системы ИКБО
1.4.1 Отказоустойчивая структура бортовой вычислительной системы ИКБО
1.4.2 Оценка производительности отказоустойчивой вычислительной системы ИКБО
Выводы по главе
2 Разработка алгоритмического обеспечения бесплатформенной инерциальной навигационной системы как резервного вычислительного ядра интегрированного комплекса бортового
оборудования
2.1 Анализ существующих ИНС и перспективы их

развития
2.2 Системы координат и принципы обработки информации в БИНС
2.3 Выбор кинематических параметров ориентации БИНС
2.3.1 Анализ классических параметров определения ориентации
2.3.2 Определение углового положения с помощью обобщенного вектора ориентации и его модификаций
2.3.2.1 Обобщенный вектор ориентации
2.3.2.2 Вектор ориентации Эйлера
2.3.2.3 Параметры ориентации Родрига-Гамильтона
2.4 Синтез семейства алгоритмов ориентации БИНС
2.4.1 Особенности выходных сигналов современных гироскопических датчиков
2.4.2 Синтез приближенных алгоритмов ориентации
2.4.3 Синтез циклических алгоритмов ориентации с использованием промежуточных параметров
2.4.3.1 Общая организация вычислительных циклов
2.4.3.2 Синтез циклических разгонных алгоритмов
2.4.3.3 Синтез циклических безразгонных алгоритмов
2.4.4 Синтез циклического безразгонного четырехшагового алгоритма повышенной точности
2.4.5 Разделение алгоритмов ориентации на классы по точности и экономичности
2.5 Синтез навигационного алгоритма БИНС определения прямоугольных координат
2.5.1 Особенности выходных сигналов современных акселерометров
2.5.2 Алгоритм определения местоположения ВС в прямоугольной
системе координат
Выводы по главе

3 Имитационное моделирование разработанных алгоритмов ориентации бесплатформенной инерциальной навигационной системы
3.1 Общая структура системы имитационного моделирования алгоритмов ориентации БИНС
3.2 Математические модели элементов системы имитационного моделирования
3.3 Экспериментальное исследование эффективности разработанных
алгоритмов ориентации БИНС
Выводы по главе
4 Реализация синтезированных алгоритмов бесплатформенной инерциальной навигационной системы в составе отказоустойчивого интегрированного комплекса бортового оборудования и оценка его эксплуатационной
надежности
4.1 Выбор БЦВМ для реализации алгоритмов БИНС
4.2 Оптимизация выбора алгоритмов БИНС в составе ИКБО
4.2.1 Постановка задачи оптимизации
4.2.2 Решение многокритериальной задачи выбора алгоритмов БИНС
4.3 Рекомендации по реконфигурации алгоритмов БИНС в составе ИКБО
4.4 Оценка эксплуатационной надежности верхнего уровня иерархии
отказоустойчивого ИКБО
Выводы по главе
Заключение
Список сокращений
Библиографический список

Использование концепции системного подхода и целевого управления позволяет сформулировать ряд принципов проектирования БВС. Как показано на рисунке 1.8 для достижения экстремума глобального критерия качества необходимо обеспечить[34, 35]:
- адаптивность системы к изменению условий функционирования;
- иерархичность системы, т. е. четкое ее разделение на подсистемы и составляющие их элементы с определением функций этих компонентов и условий их взаимодействия;
- “равнопрочность” элементов системы;
- рациональный уровень унификации этих элементов.
Каждый из этих принципов определяет соответствующие методологические направления работ.
1. Принцип адаптивности. Изменение условий функционирования БВС может произойти как из-за выхода из строя того или иного ее элемента вследствие отказа, так и по причине изменения внешних условий (например, переход на очередной этап полета).
Для реализации данного принципа используется два метода:
- метод введения в систему резервных элементов;
- метод программной реконфигурации системы.
Метод введения в систему резервных элементов. В случае отказа того или иного элемента требуется выполнение такой реконфигурации системы, т. е. изменения структуры функционирующих элементов БВС и связей между ними, которая обеспечила бы минимальное снижение эффективности системы. При этом путь введения в систему резервных элементов, используемых при выходе из строя элементов основных, следует использовать лишь для элементов с низкой надежностью функционирования (например, из-за низкой надежности БВМ устаревших типов в систему часто вводилась резервная БВМ), поскольку широкое резервирование элементов системы приводит к существенному увеличению ее стоимости. Поэтому в случаях, когда на это приходится все-таки идти, например при резервировании БВМ высокого уровня, целесообразно