Е-сетевые средства моделирования и имитации процессов функционирования сложных динамически реконфигурируемых систем в задачах построения компьютерных тренажеров

• Автор: Цапко, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ.л.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЗАДАЧИ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМ

1.1. Основные задачи и роль тренажерной техники в повышении уровня профессиональной подготовки операторов

1.2. Классификация и принципы построения тренажерных систем.

1.3. Основные требования, предъявляемые к средствам тренажирования операторов центров управления полетами КА.
1.4. Принципы построения и структура тренажерного комплекса подготовки операторов ЦУП КА.
1.5. Методология модельного представления процесса имитации динамики функционирования подсистем КА.

1.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. ИМИТАЦИЯ ПРОЦЕССА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ С ПОЗИЦИЙ ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА
2.1. Объектное представление имитационных моделей подсистем сложной технической системы
2.2. Есетевой метод моделирования систем с распределенными параметрами.
2.3. Параллелизм функционирования логически разделенных подсистем сложной системы при Есетевом моделировании
2.4. Есетевой метод моделирования параметрической реконфигурации сложных технических систем.
2.5. Сохранение и восстановление состояния Есетевой модели при имитации функционирования физического объекта.
2.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ЕСЕТЕЙ В ЗАДАЧАХ ИМИТАЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
3.1. Моделирование динамики функционирования сложных систем в реальном времени.
3.2. Временное масштабирование имитируемых процессов при Есетевом
моделировании.
3.3. Интерфейс взаимодействия оператора и инструктора с имитационной моделью.
3.4. Диспетчеризация процесса функционирования сложной системы при Есетевом моделировании.
3.5. Синхронизация событий в Есетях.
3.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ И АПРОБАЦИЯ ИМИТАТОРА ЛОГИКИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ КА
4.1. Структура КА и выбор основных подсистем для имитации функционирования КА.
4.2. Декомпозиция подсистем КА из базового набора с помощью БАОТтехнологий.
4.3. Разработка библиотеки Есетевых моделей подсистем КА из базового набора.
4.4. Построение программной системы тренинга операторов ЦУП на основе библиотеки Есетевых моделей подсистем КА
4.5. Апробация программной системы тренинга операторов ЦУП КА
4.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Представлен метод Е-сетевого моделирования взаимодействующих процессов, позволяющий решить задачу параллелизма функционирования логически разделенных подсистем сложной системы при Е-сетевом моделировании. Доказана необходимость использования Е-сетевого метода моделирования параметрической реконфигурации сложных технических систем. Приведен алгоритм сохранения и восстановления состояния Е-сетевой модели при имитации функционирования физического объекта в процессе имитации и постимитационном режиме. В третьей главе рассмотрены задачи, возникающие в процессе моделирования динамики функционирования сложных систем в реальном времени. Доказана необходимость наличия аппарата временного масштабирования при построении программных тренажерных комплексов. Представлен вариант решения задачи временного масштабирования для реализации тренажерной системы операторов ЦУП КА. Приведены основные концепции построения функций, обеспечивающих процесс взаимодействия оператора и инструктора с имитационной моделью в реальном времени. Раскрыта проблема синхронизации событий в Е-сетях и показаны варианты ее решения. Расширен базовый набор типов элементарных Е-сетей за счет введения синхронного перехода, позволяющего решить проблему возникновения тупиковых ситуаций при изменении маршрута движения фишки в процессе функционально-параметрической реконфигурации, осуществляемой в реальном времени. В четвертой главе приведена структура КА, выбранного для целей исследования, а также обоснован выбор основных подсистем для имитации функционирования КА. Показана дефрагментация выбранных подсистем КА на более простые подсистемы, которые формируют базовый набор, в соответствии с основными положениями методологии модельного представления процесса имитации динамики функционирования подсистем КА. Представлена библиотека Е-сетевых моделей подсистем КА базового набора. На основе Е-сетевых моделей, составляющих базовый набор модельных компонентов, построен имитатор динамики функционирования подсистем КА, который в свою очередь является основным компонентом системы тренинга операторов ЦУП КА. Представлены результаты апробации системы тренинга в трех режимах функционирования: при отсутствии воздействий оператора и инструктора; при отсутствии воздействия только инструктора; при взаимодействии оператора, инструктора и имитационной модели, а также наличии внешних факторов. Заключение содержит перечень основных научных и практических результатов, полученных в диссертационной работе. ГЛАВА 1. При разработке современных сложных автоматизированных комплексов и систем возникает множество задач, среди которых наиболее трудоемкой является задача обеспечения высокой эффективности взаимодействия человека с автоматизированной частью системы. Оператор принимает, как правило, наиболее сложные и ответственные решения по управлению объектом, причем от правильности его действий, умения своевременно найти и реализовать верное в сложной ситуации решение зависит не только эффективность выполнения задач, возлагаемых на управляемый технический объект, но в ряде случаев целостность самого объекта и безопасность людей. Основные причины аварий - неверные действия операторов вследствие ограниченного практического опыта и недостаточной профессиональной подготовки. Повышение роли операторов, связанное с необходимостью управления все более усложняющимися динамическими объектами, остро ставит проблему совершенствования методических и технических средств профессионального отбора и подготовки операторов. Одним из наиболее эффективных средств формирования и развития знаний и профессиональных навыков, необходимых оператору в реальных условиях деятельности, являются тренажеры [,]. В общем случае тренажер представляет собой специализированный комплекс технических средств, обеспечивающий искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе работы оператора по управлению реальным объектом. Имитация условий работы оператора осуществляется, как правило, на основе использования рабочего места оператора, интерьер которого в возможно более полной степени соответствует интерьеру реального объекта.