CC BY
9
SYNTHESIS OF CONTROL ALGORITHMS OF DRIVE GUIDANCE AND
STABILIZA TION WITH SECTOR TORQUE ELECTRIC MOTOR BUILD IN
PERFORMANCE
O. V. Goryacev, I.A. Shigin, M.A. Kuzmin
The experience of operating specialized complexes is analyzed, and the need for improving a number of design and operational characteristics of guidance and stabilization drives for technical objects has been identified. This need is due to the instability of the dynamic and accuracy characteristics of guidance, insufficient positioning accuracy, as well as the need for regular maintenance ofpower systems with an electro-hydraulic actuator, which together reduces the efficiency of the complexes in real operating conditions. As a result of this, the urgent task is to further increase the operational characteristics of the complexes through the use of power drives that provide increased accuracy and dynamic characteristics.
Key words: direct drive, built-in torque motor of sector execution, quasi-optimal control, pulse-width modulation, autonomous voltage inverter.
Goryachev Oleg Vladimirovich, doctor of tehnical sciences, professor, head of chair, olegYgorauxirnbler. rn, Russia, Tula, Tula State University,
Shigin Ilya Alexandrovich, engineer-reseacher, i. [email protected], Russia, Tula, JSC «KBP named after Academician A.Shipunov»
Kuzmin Maxim Alexandrovich, engineer, max95. karambler. ru, Russia, Tula, JSC «KBP named after Academician A. Shipunov»
УДК 623.618.3
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЖИВУЧЕСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРНОГО ОБЪЕКТА
ИНФОРМАТИЗАЦИИ
С.В. Чащин, Е.В. Борунова
Представлены результаты экспериментальных исследований эффективности влияния мероприятий обеспечения живучести СУ СОИ. Проведенное дискретно-событийное имитационное моделирование функционирования СУ СОИ в условиях воздействия нарушителя, позволяет обосновать практические рекомендаций по обеспечению устойчивого управления и обладает прикладной направленностью на внедрение в процесс принятия решения применения сил и средств СОИ организационно-методических и организационно-технических предложений, предусматривающих согласованные изменения в технологии управленческой деятельности должностных лиц при организации определения порядка управления, в составе, структуре и режимах функционирования элементов комплекса средств автоматизации управления, формирующих систему поддержки принятия решений для обеспечения заданного уровня живучести СУ СОИ.
Ключевые слова: живучесть, система управления, реконфигурация.
Для выработки рекомендаций по обеспечению устойчивого управления силами и средствами структурного объекта информации (СОИ) в условиях рассматриваемых воздействий нарушителя проведено дискретно-событийное имитационное моделирование функционирования СУ СОИ с помощью следующих разработанных
28
средств: «Программного комплекса оценивания устойчивости сложных организационно-технических систем в условиях деструктивных воздействий информационного характера» (№2019614505, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 05.04.2019) и «Программного комплекса имитационного моделирования функционирования адаптивно-реконфигурируемых информационных сетей в условиях информационно-технических воздействий» 2015616800, зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23.06.2015). В статье рассматриваются возможности применения полученных экспериментальных результатов исследования для различных методов обеспечения живучести как отдельно, так и комплексно, в интересах обеспечения живучести СУ СОИ при выбранном сценарии воздействия нарушителя, основанном на комплексном воздействии средств физического разрушения (СФР) и информационно-техническом воздействии (ИТВ) на заданном промежутке времени (1=40ч.), с целью выполнения информационно-расчетных задач (Бы=48) на данном промежутке времени [1-3].
На рис. 1 представлены результаты сравнительной оценки выполнения пунктом управления (ПУ) набора информационно-расчетных задач в зависимости от их деградации в случае использования нарушителем СФР. При этом в качестве наиболее рациональных действий по обеспечению живучести ПУ применяются:
- мероприятия инженерного обеспечения;
- двухкратное резервирование;
- распределенное построение и использование резервирования персонала (л/с);
- мероприятия маскировки и легендирования.
Рис. 1. График оценки состояния ПУ СОИ в условиях воздействия СФР
нарушителя
На рис. 2 представлены результаты сравнительной оценки выполнения средствами ТО СУ СОИ задач по передаче информации в СУ СОИ в зависимости от вероятности выхода средств ТО СУ СОИ из строя в условиях ИТВ. Мероприятиями, обеспечивающими живучесть ТО СУ СОИ являются:
- применение программно-аппаратные средства защиты;
- резервирование элементов ТО СУ СОИ;
- распределенное построение элементов ТО СУ СОИ;
- применение аппаратно-программных комплексов по маскировке (формированию ложных целей, сетей).
Мероприятия инженершиI)
обеспечеиня.
распределённое построении п исн(и1Ь*жаннс резервировании л/с:
мероприятия маскнроики н легендырованиа
Рис. 2. График состояния средств ТО СУ ОКИК в условиях НТВ
противника
На рис. 3 представлены результаты сравнительной оценки вероятности выполнения системой управления набора информационно-расчетных задач в зависимости от выхода из строя элементов СУ СОИ в условиях комплексного воздействия СФР и ИТВ нарушителя. В качестве мер по обеспечению заданного уровня живучести СУ СОИ применяются:
- мероприятия инженерного обеспечения и программно-аппаратной защиты информации;
- резервирование элементов СУ СОИ;
- распределенное построение СУ СОИ;
- мероприятия маскировки.
Важно отметить, что в случае трехкратного резервирования достигается требуемый уровень живучести Я, т) > Р^реб'), но стоимость всей системы возрастает не менее чем на 40 процентов.
Моделирование и оценка состояния СУ СОИ =
сур проводились исходя из требований к системам критически важной инфраструктуры - кратность резервирования элементов системы должна быть не менее двух.
Результаты моделирования показали, что при комплексном воздействии, выбор рациональных мероприятий по обеспечению заданного уровня живучести СУ СОИ будет зависеть прежде всего от сценария воздействия нарушителя и предъявленных к системе требований. В условиях воздействия СФР и ИТВ нарушителя при заданных условиях обстановки и
30
набора информационно-расчетных задач, наиболее рациональным вариантом обеспечения живучести являются мероприятия распределенного построения элементов СУ СОИ.
Рис. 3. График оценки состояния СУ СОИ в условиях комплексного
воздействия
На рис. 4 представлены результаты сравнительной оценки выполнения системой управления набора информационно-расчетных задач в зависимости от выхода из строя элементов СУ СОИ в условиях комплексного воздействия СФР и ИТВ нарушителя в зависимости от применения различных вариантов обеспечения ее живучести.
В условиях комплексного воздействия СФЗ и ИТВ нарушителя основным направлением обеспечения живучести СУ СОИ является централизация управления, обеспечивающая согласованное решение задач, при этом необходимо реализовать принцип распределенного управления элементами СУ СОИ. Для объединения пунктов управления в единую систему предлагается использовать перспективные средства автоматизации управления построенные на виртуальной инфраструктуре.
Таким образом, рациональными мероприятиями обеспечения живучести СУ СОИ являются формирование распределенного (удаленного) построения элементов СУ СОИ и мероприятия резервирования личного состава ОУ. Выбор рациональной конфигурации СУ СОИ определяется продолжительностью влияния неблагоприятных факторов воздействия нарушителя. При длительном воздействии (Т > 12 ч.) СУ СОИ формирует централизованное управление с удаленных пунктов управления за счет проведения мероприятий распределенного построения элементов СУ СОИ, что обеспечит сохранение (поддержание) установленного показателя живучести СУ СОИ на длительном (Т=40 ч.) промежутке времени.
31
Рис. 4. График оценки состояния СУ СОИ с учетом применения различных вариантов ее конфигурации
При кратковременном воздействии (Г < 12 ч) проводятся мероприятия по маскировке объектов СОИ и осуществляется распределенное построение элементов средств технической основы живучести СУ СОИ, что позволит получить максимальный прирост показателя живучести на заданном интервале времени.
Расчет показателя живучести (), В, г)) выполнялся отно-
сительно выбранной модели СУ СОИ на основе разработанной «Методики оценивания живучести системы управления структурного объекта информатизации».
Растёт проводился по формуле
<>/"Г
п 01-'су
,5Сгп
с учетом ограничений
к—1 ¿=0
< [зад ■ ''ВОСТ — ''ВОСТ
Расчет относительного показателя живучести (77) проводился по формуле
Г] =
РГ Щг^лт)
где Рж }, t, т) - показатель живучести СУ СОИ с применением цен-
трализованного, распределенного способа управления силами и средствами СОИ в ходе решения набора информационно-расчетных задач;
{у^}, т)- показатель живучести СУ СОИ при штатной конфигурации элементов системы управления СОИ в ходе выполнения набора информационно-расчетных задач.
Расчет относительного показателя живучести КСА ЦУП КА (77) показал, что:
- при вероятности поражения элементов СУ СОИ в условиях деструктивных воздействий - 0,1, соотношение вероятности выполнения набора информационно-расчетных задач при штатной конфигурации и при централизованном, распределенном способе управления силами и средствами СОИ г] составляет 1,1;
- при вероятности поражения элементов СУ СОИ в условиях деструктивных воздействий - 0,5, соотношение вероятности выполнения СУ СОИ набора информационно-расчетных задач при штатной конфигурации и при централизованном, распределенном способе управления силами и средствами СОИ г] составляет 1,9.
Чем ниже живучесть элементов СУ СОИ и выше вероятность реализация сценарного воздействия на систему, управления, тем выше эффективность применения мероприятий по формированию централизованного, распределенного способа управления силами и средствами СОИ в ходе выполнения задач.
Данный эффект достигается за счет распределенного построения элементов СУ СОИ с параллельной реализацией централизованного, рассредоточенного управления силами и средствами СОИ с удаленных пунктов управления в ходе проведения пакета информационно-расчетных задач.
На рис. 5 представлены графики, отражающие относительный вклад реализуемых мероприятий в обеспечение живучести СУ СОИ.
На основании результатов, полученных в ходе проведенного моделирования, были сделаны следующие выводы
Рис. 5. Относительный вклад реализуемых мероприятий в обеспечение живучести СУ СОИ
33
1. Вариант построения СУ СОИ с реализацией распределенного централизованного управления является самым эффективным мероприятием в условиях воздействия СФР нарушителя.
2. Мероприятия формирования ложных информационных сетей и элементов технической основы является самым эффективным в условиях ИТВ, однако он же является и самым ресурсозатратным.
3. При комплексном воздействии нарушителя наиболее эффективными мероприятиями по обеспечению живучести СОИ являются мероприятия распределенного способа построения элементов СУ СОИ.
4. При выборе вариантов конфигурации СУ в условиях воздействия противника, рациональнее всего использовать мероприятия распределенного способа построения и распределения элементов СУ СОИ.
5. Рациональной конфигурацией СУ СОИ в условиях воздействия СФР и ИТВ является рассредоточенное централизованное управления с использованием системы поддержки принятия решений.
На рис. 6 представлен график, отражающий математическое ожидание количества выполненных информационно-расчетных задач с учетом различных вариантов применения мероприятий обеспечения живучести СУ СОИ:
1) за счет обеспечения физической и базовой программной защищенности элементов СУ СОИ с минимальными затратами сил и средств (дает минимальный прирост показателя);
2) за счет выполнения мероприятий маскировки и распределенного построения СУ СОИ (дает максимальный прирост показателя);
3) за счет выполнения мероприятий по резервированию ПУ СОИ и выполнению мероприятий по маскировке с максимальным значением показателя стоимости;
4) за счет обеспечение физической и базовой программной защищенности элементов СУ СОИ для минимальной стоимости реализации мероприятий обеспечения живучести;
5) за счет выполнения мероприятий формирования распределенного построения элементов СУ СОИ (рациональный вариант обеспечения живучести).
Рис. 6. Математическое ожидание количества выполненных информационно-расчетных задач с учетом различных вариантов
конфигурации СУ СОИ
34
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при применении рассредоточенного централизованного управления и построения элементов СУ СОИ, показатель количества выполненных сеансов управления максимально приближен к показателю количества выполненных СОИ сеансов управления в аналогичных условиях обстановки, но с применением ресурсозатратных мероприятий обеспечения живучести, дающих максимальный прирост значения показателя живучести СУ СОИ.
Проведенные исследования показали, что при реализации рациональных мероприятий обеспечения живучести, ожидаемый прирост показателя живучести в условиях воздействия СФР и ИТВ составит от 15, до 20 %, а при совместной их реализации - до 45 %. Реализация такой технологии обеспечивает формирование научно-методических основ для рациональной автоматизации наиболее важных этапов принятия решения на применение сил и средств СОИ и, соответственно, доказывает обоснованность предложенного научно-методического аппарата.
Список литературы
1. Чащин С.В., Борунова Е.В. Модель обеспечения информационной безопасности центра управления полетом космических аппаратов на основе реконфигурации комплексов средств автоматизации // Труды XXII Всероссийской НПК. СПб.: Вооружение и военная техника, НПО Специальных материалов, 2019. Т. 1. C. 379 -283.
2. Борунова Е.В., Чащин С.В. Особенности оценки структурной устойчивости АСУ специального назначения // Сборник материалов IV Международной ВНК. Тверь: ВА ВКО им. Г.К. Жукова, 2019. C. 283-288.
3. Носов М.И., Борунова Е.В. К вопросу оценки структурной устойчивости АСУ военного назначения и информационного обмена // Тематический сборник материалов 51-й Межведомственной ВНК. СПб: МВВА, 2017. C. 688-692.
Чащин Сергей Васильевич, канд. техн. наук, старший преподаватель, sonpo123@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Борунова Екатерина Валерьевна, преподаватель, ms.poprygina@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
ANALYSIS OF THE RESULTS OF MODELING THE VIABILITY OF THE MANAGEMENT SYSTEM OF THE STRUCTURAL OBJECT OF INFORMATIZATION
S.V. Chashchin, E.V. Borunova
The article presents the results of experimental studies of the effectiveness of the impact of measures to ensure the survivability of the control system of the structural object of informatization (CS SOI). The conducted discrete-event simulation of the functioning of the CS SOI under the influence of the intruder makes it possible to substantiate practical recommendations for ensuring sustainable management and has an applied focus on the introduc-
35
tion of organizational, methodological, organizational and technical proposals in the decisionmaking process using SOIforces and means, providing for agreed changes to technology management activities of officials in the organization of determining the management order, in the composition, structure and functioning modes of the elements of the complex of control automation tools that form the decision support system to ensure a given level of survivability of the CS SOI.
Key words: survivability, control system, reconfiguration.
Chashchin Sergey Vasilyevich, candidate of technical sciences, senior lecturer, sonpo123@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Mozhaysky Military Space Academy,
Borunova Ekaterina Valerievna, lecturer, [email protected], Russia, St. Petersburg, Mozhaysky Military Space Academy
УДК 623.4.001
ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ПРЕДЛОЖЕНИЙ В ЧАСТИ НИОКР ПО СОЗДАНИЮ ВВТ ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ В ИНВЕСТИЦИОННУЮ ПРОГРАММУ
А.В. Игнатов, А.Г. Кондратьев, Я.С. Пятницкий, Э.С. Исаева
Приведена структура инвестиционной программы предприятия, рассмотрен процесс ее формирования, основанный на применении принципов системного подхода. Предложен обобщенный критерий отбора научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для оценки целесообразности их включения в инвестиционные проекты.
Ключевые слова: инвестиционная программа, инвестиционные проекты, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, критерии отбора, системный подход, энтропия.
На сегодняшний день акционерное общество «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова» является одним из ведущих предприятий оборонно-промышленного комплекса России, мощным научно-производственным центром, создающим различные системы высокоточного оружия (ВТО), в том числе для Сухопутных войск, авиации и флота. Коллективом предприятия разработано, освоено в серийном производстве и сдано на вооружение Российской армии более 150 образцов вооружения и военной техники. Технические решения, заложенные в разработках предприятия, содержат более 6000 изобретений.
Являясь многопрофильной организацией, АО «КБП» специализируется в области разработки и производства вооружения по следующим направлениям, представленным на рис. 1.
36
