Автономный комплекс контроля и управления поведением технического объекта на примере антенной системы космического аппарата Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Окончание табл. 2

Деформация рамки 3 (мкм) 25,42 2,465 2,371 21,02 2,441 2,379

Упр. деформация рамки 1 (мкм/мкм) 255,4 56,90 53,75 270,2 54,35 56,60

Упр. деформация рамки 2 (мкм/мкм) 247,6 102,6 84,19 235,4 112,4 93,33

Упр. деформация рамки 3 (мкм/мкм) 169,2 76,37 49,83 150,2 76,01 71,92

Напряженность рамки 1 (МПа) 14,80 2,836 2,848 15,80 3,065 3,046

Напряженность рамки 2 (МПа) 14,00 5,931 5,910 13,29 5,980 6,053

Напряженность рамки 3 (МПа) 10,17 2,794 2,765 9,790 2,926 3,191

Анализ на резонансную частоту

Объект измерения Мод. 1 Мод. 2 Мод. 3 Мод. 4 Мод. 5 Мод. 6

Рамка 1 (Гц) 496,2 731,1 1 234 1 352 1 557 1 890

Рамка 2 (Гц) 537,8 573,6 710,0 715,5 943,7 1 072

Рамка 3 (Гц) 745,2 795,5 855,6 868,5 1 225 1 344

Таким образом, на основе полученных результатов следует, что использование доработанной рамки 2 с ребрами вместо рамки с основанием позволяет:

- выиграть по массе на 39,8 %;

- снизить значение максимальной деформации по оси ОХ в среднем на 37 %;

- снизить максимальную напряженность по оси ОХ в среднем на 35 %;

- получить дополнительный запас по резонансной частоте первой моды на 249 ГЦ;

- использовать печатные платы с двусторонним монтажом элементов;

- применять компоненты, монтируемые в отверстия.

© Карабан В. М., Зырин И. Д., 2013

УДК 531.7

АВТОНОМНЫЙ КОМПЛЕКС КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПОВЕДЕНИЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА НА ПРИМЕРЕ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Ю. В. Коловский

Филиал Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 662971, г. Железногорск Красноярского края, ул. Советская, 27. E-mail: [email protected]

Качество процессов изготовления и эксплуатации сложных технических объектов наряду с новыми, наукоёмкими технологиями определяет информационное обеспечение, включающее широкий спектр методов и средств мониторинга, измерения, испытания, экспертизы, диагностирования, прогнозирования, принятия решений, управления и т. д. Возникающие потребности информационного обеспечения новых технологий и жизненного цикла технических систем часто не могут быть реализованы в необходимом и достаточном объеме из-за их громоздкости, сложности, высокой стоимости и ограниченности ресурсов. При массовом производстве изделий проблема находит своё разрешение, а для уникальных, единичных объектов, как правило, становится основным препятствием в обеспечении надлежащего качества изготовления и эффективного использования.

В работе под уникальными объектами понимаются крупногабаритные объекты энергетической (гидросооружения), строительной (мосты), авиационно-космической, транспортной и ряда других отраслей. Во многих случаях решение может быть получено по результатам мягкого интегрального контроля «поведения» подобных объектов либо их важнейших составных частей, опирающегося на мониторинг формы, текстуры поверхности и других функционально значимых свойства.

Ключевые слова: бионика, квалиметрия, мягкий контроль, нанофотоника, наноэлектроника, нейрокиберне-тика, обработка изображений, распознавание образов.

INDEPENDENT COMPLEX OF BEHAVIOUR CONTROL OF TECHNICAL OBJECT ON THE EXAMPLE OF ANTENNA SYSTEM OF THE SPACE VEHICLE

Y. V. Kolovskiy

Branch of Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 27, Soviet str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662971, Russia. E-mail: [email protected]

Quality of processes to manufacture and operate complex technical objects, along with new high technologies defines information supply including a wide spectrum of methods and means of monitoring, measurement, test, examina-

Решетневскуе чтения. 2013

tion, diagnosing, forecasting, decision-making, management etc. Arising requirements of the information supply based on new technologies and life cycle of technical systems cannot be realised in necessary and sufficient volume due to their bulkiness, complexity, high cost and resource limitation. At mass production the problem finds its solution, but for unique, individual objects, as a rule it becomes the basic obstacle to support appropriate quality of manufacturing and effective utilisation.

The unique objects are understood as large-size objects of energetic (hydroconstructions, ...), construction (bridges...), aerospace, transport, and some other branches. In many cases the solution can be obtained due to results of the soft integrated control of similar object "behaviou", or their major components, based on their form monitoring, a surface structure and other functionally significant properties.

Keywords: bionics, quality measurement, soft control, nanophotonics, nanoelectronics, neurocybernetics, processing of images, pattern recognition.

Ведется разработка автономного комплекса контроля и управления поведением технического объекта на базе созданной системы контроля изменения формы (СКИФ) [1-3]. Обеспечение автономного функционирования СКИФ как в условиях космического пространства, так и в любой иной малодоступной и (или) недоступной для человека среде (сложные производственные и природные условия, подземные и подводные объекты), с метрологическими характеристиками на уровне мировых аналогов и выше. Сфера применения разработки - уникальные объекты произвольной природы, здания и сооружения, предприятия машиностроения, строительные организации, ЖКХ и др. Востребованность предлагаемой разработки подтверждается ранее полученными заказами, связанными с разработкой и применением адаптивных фотограмметрических систем и технологий мониторинга свойств технологических поверхностей с использованием новых компонентов микросистемной техники: проекты для ОАО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М. Ф. Решетнева; ОАО НПП «Радиосвязь»; ФГУП ГХК; ОАО РЖД, других производственных предприятий региона.

Разработка мультисенсорных систем, воспринимающих различные физические поля, и в первую очередь на основе фото и (или) видеоаппаратуры, в сочетании с системами искусственного интеллекта, позволяющими контролировать пространственно-временные спектры свойств технических объектов (контроль и управление поведением). Разработка специальной элементной базы, реализующей принципы параллельной обработки различных физических полей (в первую очередь электромагнитных, оптического диапазона) для промышленного образца автономного комплекса. Исследование новых методов распознавания образов и их аппаратная реализация в виде параллельных полевых структур. Моделирование дифракционных и трансформационных нанофотонных элементов и устройств для параллельной фильтрации и преобразования пространственно-временных спектров оптических полей, содержащих информацию о свойствах технических объектов. Создание опытного образца оснастки для калибровки автономного комплекса контроля и управления поведением технического объекта. Автономный комплекс должен обеспечивать измерение следующих параметров: положение поверхностей; линейные и угловые перемещения и деформации поверхностей объекта; линейные и угловые скорости перемещений. Область применения на-

учно-технической продукции: уникальные объекты произвольной природы, здания и сооружения, предприятия машиностроения, строительные организации, ЖКХ и др.

Информационное обеспечение (ИО) раскрывает источники возникновения и возможные пути преодоления различных проблем. ИО определяется качеством методов и средств контроля. Часто контроля нет вообще, а имеющийся не удовлетворяет потребителя. Рост парка средств контроля ведёт к росту объёмов информации, требует увеличения «человеческого ресурса» для анализа и обобщения. Повышение качества ИО обеспечивают «искусственные органы чувств» в сочетании с системами искусственного интеллекта (ИИ). Наиболее информативным свойством, характеризующим состояние объектов, является их форма [4]. Автономные системы ИИ, воспринимающие пространственно-временные спектры физических полей, обеспечивают контроль и управление поведением сложных технических объектов, повышая их надёжность и эффективность. В этой связи разработка автономного комплекса контроля и управления поведением технического объекта на примере антенной системы космического аппарата в состоянии обеспечить конкурентные преимущества создаваемых технических объектов.

Выполняется: моделирование структур на дифракционном и трансформационном нанофотонном базисе для систем контроля и управления автономного комплекса; разработка специализированного ПО для получения топологий специальных нанофо-тонных структур, осуществляющих формирование, преобразование и фильтрацию пространственно-временных спектров многомерных оптических сигналов (образов); разработка и исследование нейро-информационных методов распознавания образов; их аппаратная и программная реализация в виде полевого процессора [5]; в результате будет обеспечена локализация маркеров на изображениях объектов контроля с погрешностью не выше 0,02 пикс; разработка и создание опытных образцов оснастки и специального тестового объекта для калибровки, аттестации и самоаттестации автономного комплекса, контроля и управления поведением крупногабаритной трансформируемой антенной системы космического аппарата.

Преимущества разработки перед аналогами: низкая стоимость создаваемого аппаратного обеспечения, разработка недорогих импортозамещающих техноло-

гий изготовления миниатюрных оптико-электронных мультисенсорных устройств.

Библиографические ссылки

1. Коловский Ю. В., Сухарев Е. Н. Метод определения натяжения сетеполотна антенн на основе распознавания образов // Вестник СибГАУ. 2006. Вып. 1(8). С. 96-101.

2. Коловский Ю. В., Левицкий А. А., Маринушкин П. С. Компьютерное моделирование компонентов МЭМС // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2008 : сб. науч. трудов Всерос. науч.-техн. конф. / под общ. ред. акад. А. Л. Стемпковского. М. : ИППМ РАН, 2008.

3. Функциональная диагностика и управление крупногабаритными конструкциями и оболочками // ОТЧЕТ итоговый (2006-2008) по проекту РФФИ 06-08-01343-а Руководитель Ю. В. Коловский. 2009. 126 с., иКЬ: http://193.233.79.247/forms/2009/print_all.asp.

4. Коловский, Ю. В. Метрология, стандартизация и технические измерения : учебн. для вузов (Гриф МОН). Красноярск : ИПК СФУ, 2010. 462 с.

5. Коловский Ю. В., Моренко П. А. Полевой ней-ропроцессор // Современные проблемы радиоэлек-

троники : сб. науч. тр. Красноярск : ИПК СФУ, 2013. С. 415-420.

References

1. Kolovskiy Y. V., Suharev E. N. Metod of tension definition aerials on the basis of pattern recognition // Vestnik SibGAU. Vyp. 1(8), 2006. pp. 96-101.

2. Kolovskiy Y. V., Levitsky A. А, Marinushkin P. S. Computer modelling of components MEMS // Konf. «Problems of working out perspective micro-and nanoielectronics systems - 2008» Moskow: IPPM the Russian Academy of Sciences, 2008.

3. Functional diagnostics and management of large-sized designs and covers//the REPORT total (2006-2008) under the Russian Federal Property Fund project 06-08-01343-а the Head. Kolovskiy Y. V.,, 2009. 126 p., <http://193.233.79.247/forms/2009/print_all.asp>

4. Kolovskiy Y. V., Metrologija, standardization and technical measurements. Krasnoyarsk : SFU, 2010. 462 p.

5. Kolovskiy Y. V., Morenko P. A. The field processor //Modern problems of radio electronics: Krasnoyarsk : SFU, 2013, pp. 415-420.

© Коловский Ю. В., 2013

УДК 629.78:621.311

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ НА БОРТУ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

А. В. Костин

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (национальный исследовательский университет) Россия, 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34. E-mail: [email protected]

Предлагаются математические модели источников электростатических разрядов. Модели необходимы для теоретической оценки устойчивости бортовой аппаратуры (БА) космических аппаратов (КА) к факторам электростатического разряда.

Ключевые слова: математическая модель, электростатический разряд, бортовая аппаратура, космический аппарат.

MATHEMATICAL MODELS OF SOURCES OF ELECTROSTATIC DISCHARGES ONBOARD OF THE SPACECRAFT

A. V. Kostin

Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University) 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia. E-mail: [email protected]

The mathematical models of sources of electrostatic discharges are proposed. Theoretical models need to evaluate stability of spacecraft onboard equipment to the electrostatic discharge factors.

Keywords: mathematical model, electrostatic discharge, airborne equipment, spacecraft.

В последнее время наблюдается бурное развитие диоэлектронной аппаратуры - все это на фоне умень-электроники. Увеличиваются надёжность, срок служ- шения габаритов и массы. Указанные общие тенден-бы, расширяются функциональные возможности ра- ции не обходят стороной и бортовую аппаратуру кос-