Методология проектирования информационно-измерительных систем тренажеров подвижных наземных объектов

• Автор: Курочкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 328 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРЕНАЖЕРА

КАК ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА, ОРИЕНТИРОВАННОЙ

НА ОБУЧЕНИЕ ОПЕРАТОРА

1.0. Введение

1.1. Поколения тренажеров и методы их проектирования

1.1.1. Первое поколение

1.1.2. Второе поколение

1.1.3. Третье поколение

1.1.4. Четвертое поколение тренажеров и проблема их проектирования

1.2. Способы классификации тренажеров
1.2.1. Деление тренажеров по функциональным признакам
1.2.2. Деление по способу организации обучения
1.2.3. Деление по типу элементной базы
1.3. Проблема подобия
1.3.1. Пространство релевантных параметров
1.3.2. Годографы изображающих векторов 50 в пространстве релевантных параметров
1.3.3. Г одографы изображающих векторов 53 в частотном пространстве релевантных параметров
1.3.4. Понятие подобия и критерии подобия
1.3.5. Разделение критериев по количеству релевантных параметров
1.3.6. Разделение критериев по масштабированию параметров
1.3.7. Разделение по физической природе параметров
1.3.8. Разделение критериев по воздействию на оператора
1.3.9. Разделение критериев по изменению параметров во времени
1.3.10. Разделение критериев по степени релевантности

1.4. Принципы системного проектирования тренажеров
как физических моделей
1.4.1. Концептуальный уровень разработки
1.4.2. Уровень аппаратных средств
1.4.3. Уровень математического обеспечения
1.4.4. Уровень программного обеспечения
1.4.5. Проблема системного проектирования тренажеров
1.5. Выводы
2. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДОБИЯ В ТРЕНАЖЕРАХ
2.0. Введение
2.1. Обеспечение статического подобия по линейной модели
2.1.1. Линейная модель при отсутствии ограничений
2.1.2. Достижение статического практического подобия 85 как решение задачи линейного программирования
2.1.3. Подобие при линейной модели и критерии 89 в виде квадратичной формы
2.1.4. Достижение статического практического подобия 91 методом кусочной линеаризации квадратичного критерия
2.2. Статическое подобие при нелинейной модели
2.2.1. Постановка задачи поиска экстремума по нелинейной модели
2.2.2. Решение статической задачи нелинейного программирования 97 методом неопределенных множителей
2.2.3. Решение статической задачи нелинейного программирования 100 методом линеаризации
2.3. Абсолютное динамическое подобие
2.3.1. Обеспечение абсолютного динамического подобия 105 по системе линейных дифференциальных уравнений
2.3.2. Обеспечение абсолютного динамического подобия линейной 110 системы, структура которой представлена в виде передаточных функций

2.3.3. Линейная модель со встречно-параллельным включением
корректирующих устройств
2.4. Практическое подобие в линейных системах
при ограничениях на структуру физической модели
2.4.1. Параметрическая оптимизация
2.4.2. Решение динамической задачи методом Куна-Таккера
2.4.3. Решение динамической задачи методом кусочной линеаризации
2.4.4. Практическое подобие на характерных частотах
2.4.5. Структурно-параметрические аспекты оптимизации 128 критерия подобия
2.5. Достижение практического подобия с использованием 131 условий абсолютного динамического подобия
2.6. Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОДВИЖНОГО
НАЗЕМНОГО ОБЪЕКТА
3.0. Введение
3.1. Движение ПНО в пространстве
3.1.1. Динамика движения ПНО в пространстве
3.1.2. Кинематика движения ПНО
3.1.3. Модель дороги при продольном движении
3.2. Системы управления продольным движением ПНО
3.2.1. Модель переключения скоростей
3.2.2. Модель сцепления
3.2.3. Модель двигательной установки и трансмиссии
3.2.4. Управление вариатором и углом курса
3.2.5. Управление торможением
3.2.6. Моделирование стартера
3.3. Акустический шум ПНО
3.3.1. Механизм возникновения акустического шума

5) формируется электронный образ окружающей среды и объектов, позволяющий по сигналам датчиков информационно-измерительной системы осуществлять параметрическое управление, в частности смещать изображение отдельных предметов и всей сцены по осям, осуществлять изображение в разных ракурсах, и т.п.
6) осуществляется комплексная отладка программного продукта;
7) проводятся испытания тренажера.
Таким образом, при новых разработках тренажеров существует неизменяемая часть (управляющая ЭВМ с соответствующим обрамлением для связи с периферийными устройствами) и изменяемая часть, включающая информационно-измерительную систему и исполнительные устройства с более высокими характеристиками, а также программное обеспечение управляющей ЭВМ. Это в свою очередь, позволяет
значительно сократить сроки разработки и ввода тренажеров в эксплуатацию, так как основные технические решения являются типовыми;
свести до минимума работы по перенастройке тренажера при переходе на новое изделие или группу изделий;
снизить затраты на обслуживание за счет функциональной специализации обслуживающего персонала и уменьшения затрат на обслуживание аппаратной составляющей технических средств.
1.2. Способы классификации тренажеров
Тренажеры, как достаточно сложные эргатические комплексы, включающие механические, электронные, оптические, электронно-оптические и иные узлы, блоки и системы, могут быть классифицированы по целому ряду признаков (рис. 1.4). В основу классификации положены следующие принципы деления: по функциональным признакам, по типу элементной базы и по способу организации обучения [1, 2, 4, 41, 88, 188, 194, 195].