Математическое и программное обеспечение для разработки специализированных вычислительных систем мобильных тренажеров

• Автор: Левшин, Сергей Афанасьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 241 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ АРХИТЕКТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
1.1 Классификация задач проектирования тренажерных средств и проблемы их реализации в мобильных тренажерах.

1.2 Этапы разработки специализированной ВС для мобильного тренажера.

1.3 Анализ особенностей и существующих методов моделирования при решении задачи разработки специализированной ВС.
1.4 Формализация проблемы построения аппаратной части специализированной ВС мобильного тренажера на базе архитектуры и постановка задачи исследования
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В ТРЕНАЖЕРНЫХ СИСТЕМАХ МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1 Концептуальная модель специализированных вычислительных систем с архитектурой, используемых в тренажерных средствах.
2.2 Разработка алгоритмов функционирования имитационных моделей специализированных ВС с архитектурой
2.2.1 Разработка алгоритма функционирования имитационной модели специализированной ВС с архитектурой и I и арбитрами


2.2.2 Разработка алгоритма функционирования имитационной модели ВС с архитектурой и Iарбитром.
2.2.3 Разработка алгоритма функционирования имитационной модели ВС с архитектурой и арбитром.
2.2.4 Разработка модели рабочей нагрузки
2.3 Результаты имитационного моделирования специализированной ВС с архитектурой
2.3.1 Исследование временных характеристик информационных потоков в комплексных тренажерах
2.3.2 Анализ последовательностей интервалов времени, полученных методом имитационного моделирования
2.4 Выводы к главе 2
3 АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ АРХИТЕКТУРЫ С АЛГОРИТМОМ ДОСТУПА К ОБЩИМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ РЕСУРСАМ I, , I,
3.1 Аналитические модели систем массового обслуживания с эрланговским входящим потоком и эрланговским временем обслужи ван ия
3.1.1 Аналитические модели системы массового обслуживания с ал
горитмом доступа к общим вычислительным ресурсам I и
3.1.2 Аналитическая модель системы массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам I
3.1.3 Аналитическая модель системы массового обслуживания.с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам .
3.1.4 Исследование специализированных ВС с использованием ана литических моделей систем массового обслуживания с алго
ритмами доступа к общим вычислительным ресурсам I,
, I,
3.2 Аналитические модели систем массового обслуживания с эрланговским входящим потоком и пуассоновским временем обслуживания
3.2.1 Аналитические модели систем массового обслуживания с алгоритмами доступа к общим вычислительным ресурсам I и .
3.2.2 Аналитическая модель системы массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам I
3.2.3 Аналитическая модель системы массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам
3.2.4 Исследование специализированных ВС с использованием аналитических моделей систем массового обслуживания с алгоритмами доступа к общим вычислительным ресурсам I, , I, .
3.3 Аналитические модели систем массового обслуживания с пуассоновским входящим потоком и эрланговским временем обслуживания
3.3.1 Аналитические модели систем массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам I и
3.3.2 Аналитическая модель системы массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам I
3.3.3 Аналитическая модель системы массового обслуживания с алгоритмом доступа к общим вычислительным ресурсам .
3.3.4 Исследование специализированных ВС с использованием аналитических моделей систем массового обслуживания с алгоритмами доступа к общим вычислительным ресурсам I , I, .
3.4 Сравнение результатов аналитического и имитационного мо
делирования специализированных ВС с архитектурой мобильных тренажеров
3.5 Аналитическая модель системы массового обслуживания с регулярным входящим .потоком заявок и эрланговским временем обслуживания
3.6 Выводы к главе 3.
4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАЦИОННЫХ И
АНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ АРХИТЕКТУРЫ
4.1 Структурная схема инструментальных программных средств проверки технических решений при проектировании специализированных ВС с архитсктуройг
4.2 Описание программного интерфейсаинструментальных программных средств проверки технических решений
4.3 Использование инструментальных программных средств проверки технических решений
4.4 Выводы к главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОСНОВНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Среди морских тренажеров можно выделить ТС для подготовки гражданских судоводителей, разработанные в соответствии с требованиями ГУП Морсвязьспутник, определяющим техническую и нормативную политику в этой области. К тренажерам этого класса относятся комплексный тренажер Кедр, предназначенный для обучения специалистовгидрографоввыполнению съемки рельефа и грунта дна с использованием современных гидрографических комплексов Конструктор, Мускат2 и Съемка , тренажер технических средств судовождения и связи маломерного судна , тренажер судовой энергетической установки, тренажер навигационной прокладки , тренажер ГМССБ ШКИПЕРI . Морские тренажеры для обеспечения подготовки военных специалистов, как правило, разрабатываются предприятиямиизготовителями морской техники на базе штатных систем, например, комплексный тренажер Мостик, включающий автоматизированные рабочие места и макет рубки подводной лодки в масштабе . Отдельным типом ТС являются тренажерные комплексы, обеспечивающие задачи проектирования, моделирования, испытаний систем управления кораблей, обучения и тренинга широкого диапазона специалистов ВМФ 7. Космические тренажеры в настоящий момент обеспечивают все ступени подготовки экипажей МКС. Выход и ДонСоюзТМ и комплексные тренажеры функциональногрузового блока и служебного модуля . К тренажерам наземных объектов относятся ТС электрических станций, например комплексные тренажеры теплофикационного энергоблока мощностью 0 мВт с котлом ТГМП4, турбиной Т0 и генератором ТВФ0 тренажер электростанции с поперечными связями мощностью 0 мВт и тренажер конденсационного дубль блока мощностью 0 мВт . К тренажерам наземного транспорта относятся автомобильные тренажеры , и железнодорожные тренажеры, такие как универсальный комплекс для машиниста, тренажер Пульт табло дежурного по станции, тренажер поездногодиспетчера метрополитена . ТС этого типа для специализированных шасси, например, тренажеры для подготовки механиков водителей многоосных шасси И и гусеничной военной техники, такие как тренажеры танков Т, Т, Т, являются незаменимыми в процессе подготовки операторов, так как ресурс и затраты на обслуживание реального транспортного средства достаточно велики, а выход его из строя считается большой потерей. Развитие методики обучения операторов привело к выделению в отдельные классы тренажеров начальной и базовой подготовки, а так же поддержания навыков , что отражено на рис. Каждый из перечисленных классов соответствует своему этапу подготовки и, как правило, соответствующему объему моделей объекта, который определяется из анализа процесса управления реальным объектом. Рис. На основе рассмотренных выше классификаций , , выделим общие черты, характерные всем ТС и определим задачи, составляющие основу жизненного цикла процесса разработки тренажера. Взаимосвязь задач можно представить в виде графа, приведенного на рис. Используя теоретикомножественный аппарат, проведем его формализованное описание с целью построения алгоритма принятия наиболее эффективного технического решения на этапе проектирования. Обозначим полный перечень задач, решаемых при. ВС тренажера V v,. V. Как отмечается в , летательные аппараты, транспортные средства, морские суда и другие объекты, работающие с участием операторов, относятся к классу сложных систем. Рис. ТС. Подграф, отражающий составные части задачи моделирования реального процесса, содержит задачу моделирования объекта 7МО г,,. А,. V . V рис. Соответственно, задача моделирования объекта разбивается на задачу моделирования рабочей среды , задачу моделирования систем объекта МСО X,. Задача моделирования рабочей среды реализуется методом физического моделирования x,. V X. V . Физическая рабочая среда оператора может быть максимально приближена к реальной в части комплекта имитаторов аппаратуры и органов управления, что описывается множеством Рт . X. . Перечисленные задачи физического моделирования решаются в результате проектирования СИОУ и определяются следующими множествами I,2 Рт и I2 2i I. И i. IIс и I2 . I . X IX и 2 6x. X . IX и X,X. Рис.