Анализ и инструментальное обеспечение вариантного проектирования космических аппаратов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Решетневские чтения

N. N. Avtonomov, M. S. Puchnin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MODELLING THE NON-DESTRUCTIVE TESTING MACHINE FOR AIRCRAFT CONSTRUCTIONAL ELEMENTS TRIALS

The description of the project of the machine for kinetic solidity testing of constructional elements in working conditions is presented.

© Автономов H. H., nyHHHH M. C., 2009

УДК 004.414.38

А. В. Анкудинов, Н. А. Тестоедов ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

А. И. Легалов, Д. Н. Ледяев Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

АНАЛИЗ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВАРИАНТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассматриваются особенности проектирования космических аппаратов с применением методов многокритериального анализа. Предлагается архитектура проблемно ориентированного программного обеспечения, позволяющего проводить анализ на различных уровнях иерархии.

Необходимость ускорения процесса разработки новых космических аппаратов (КА) требует применения подходов, базирующихся на широком использовании современных информационных технологий на различных этапах проектирования. Анализ конфигурации производится на одном из начальных этапов и связан с выбором из существующих подсистем, созданных в предшествующие годы, наиболее близко отвечающих предъявляемым требованиям. Характеристики различных подсистем могут меняться в широком диапазоне, и их выбор, обеспечивающий оптимальные критерии в целом, может оказаться не всегда очевидным. Сами подсистем также могут состоять из сложных узлов, набираемых из существующей или постоянно изменяющейся номенклатуры. Поэтому при проектировании новых космических аппаратов могут применяться как аналогичные подходы, так и новые. Необходимо использовать методы и инструментальные средства, позволяющие проводить комплексную оценку и выбор альтернативных вариантов.

Проведенные исследования позволили сформировать перечень обобщенных и частных показателей эффективности спутника в целом (первый уровень) и составляющих его бортовых систем в частности (второй уровень) [1]. Лицо, принимающее решение и определяющее проектный об-

лик каждой из бортовых систем, с использованием собственного математического аппарата, существующего научно-технического задела и критериев оценки оптимальности построения бортовой системы формирует множество возможных вариантов бортовой системы. Разработка критериев для анализа конфигураций КА позволяет перейти к их использованию в системах автоматизированного принятия решений. Для этого можно использовать как существующие универсальные пакеты, так и специально разработанные инструментальные средства. Последнее выглядит более предпочтительным, так как выбором конфигурации КА занимаются специалисты, которым удобнее манипулировать понятиями предметной области, а не опускаться до уровня математических абстракций.

Это позволило разработать на базе обобщенных и частных показателей эффективности спутников связи обобщенную иерархическую модель выбора эффективных вариантов построения КА. В ходе ранних стадий проектирования для синтеза и выбора эффективных вариантов применены дискретные модели с булевыми переменными. В результате, модель для выбора эффективного варианта представляется задачей многокритериальной булевой оптимизации обобщенных и частных показателей эффективности при условии

Проектирование и производство летательнъхаппаратов, космические исследования и проекты

выполнения ряда ограничений главным конструктором КА.

Для автоматизации задачи выбора конфигураций космических аппаратов предлагается инструментальная среда, позволяющая провести анализ на основе информации о технических характеристиках как отдельных подсистем КА, так и всего комплекса в целом [2]. Эта информация используется в формулах, определяющих анализируемые критерии. Количество и состав формул определяются в процессе анализа решаемой задачи и вводятся в специализированную среду. Для организации расчетов главный конструктор может выбирать то подмножество критериев (формул), которое ему видится целесообразным в текущий момент. Предлагаемая среда инструментальной поддержки строится таким образом, чтобы использоваться как для анализа конфигураций подсистем, так и космического аппарата в целом. Она ориентирована на конечного пользователя и эффективную поддержку его работы при решении представленного класса задач. Концептуально среда состоит из трех уровней, каждый из которых, в свою очередь, делится на ряд составляющих.

Первый уровень настройки включает в себя множество средств административного управления средой, в которые входят инструменты конфигурирования пользовательского интерфейса под особенности решаемой задачи многокритериального анализа и прикладной области, а также методики управления доступом к техническим средствам ядра. Основная функция - настройка среды под условия решаемой задачи многокритериального анализа и особенности прикладной области.

Второй уровень работы пользователя представляет собой совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с технической частью среды инструментальной поддержки. В общем виде он формируется из настраиваемого интерфейса; модели, описывающей решаемую задачу многокритериального анализа; набора средств и методов, организующих доступ к ядру для реализации технических расчетов. Основная функция - организация эффективной работы пользователя в среде инструментальной поддержки.

Третий уровень ядра представляет собой совокупность технических средств, не зависящих от прикладной области. В общем виде он является универсальным интерфейсом, обеспечивающим подключение модулей с различными инструментами, реализующими алгоритмы и методы многокритериального анализа. Главная функция - проведение технических расчетов и вычислений в процессе решения задачи многокритериального анализа.

Библиографический список

1. Анкудинов, А. В. Использование математических моделей и методов анализа для определения проектного облика КА связи на ранних этапах жизненного цикла / А. В. Анкудинов // Решетневские чтения : тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. ; Сиб аэрокосмич. акад. Вып. 1. Красноярск, 1997. С. 74.

2. Легалов, А. И. Инструментальная поддержка многокритериального анализа при разработке сложных технических систем / А. И. Легалов, Д. Н. Ледяев, А. В. Анкудинов / Вестник СибГАУ. Вып. 2(23). 2009. С. 50-55.

A. V. Ankudinov, N. A. Testoedov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

A. I. Legalov, D. N. Ledyaev Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

ANALYSIS AND TOOLKIT OF VARIANT DESIGN OF SPACE VEHICLES

Space vehicle design using multicriteria analysis is presented. Software architecture for space vehicle configuration analysis at different levels is proposed.

© AHKygHHOB А. В., Hera^OB A. H., HegaeB H., TecroegoB H. A., 2009