CC BY
18
Z2, = 52(| 7Сдусг - K
дусг|
- AKmax.),
дус i"
(22) оце-
где 22^ - булев признак места отказа; ночная величина крутизны характеристика датчика;
, „шах
Кдус^ - максимально допустимое отклонение крутизны от текущего эталонного значения. Оценка Kд-усi -определяется на основании измерений выхода датчика и оценки его входа в различные моменты времени:
K
дус1
U о i( к + 1 ) - Ua i ( к) ( дг(k + 1 ) - (я i ( k) '
(23)
где оценка входной величины ю (к) определяется за счет использования избыточных измерений с помощью либо датчиков ориентации на звезды либо резервных ДУС либо с помощью ДУС маховика.
В случае невыполнения (ложности) признака 22, алгоритм диагностирования определяет оценку величины дрейфа нуля характеристики в соответствии с выражением:
U(iо = Ufflio + (Ual(k) - Uоi(k)).
(24)
После определения оценки крутизны или дрейфа их значения присваиваются соответствующим параметрам текущей подстраиваемой модели и в последующие моменты времени осуществляется проверка правильности полученного диагноза.
Для обеспечения надежной работы алгоритма при нахождении датчика в зоне насыщения статической характеристики вводятся признаки, блокирующие работу алгоритма при приближении выходного сигнала к уровням насыщения и определения величины параметров текущей подстраиваемой модели - ишах^ , и.
ВЫВОДЫ
Разработанные алгоритмы системы управления движением КЛА обеспечивают прецизионную орбитальную
ориентацию и стабилизацию. Применение предложенного принципа замкнутого диагностирования позволяет существенно понизить затраты на решение задачи определения функционального состояния системы управления как на этапе разработки алгоритмов диагностирования, так и на этапе их функционирования, обеспечивая при этом необходимую глубину диагностирования.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Козлов Д. И. Конструирование автоматических космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1996. -343 с.
2. Петров К. П. Аэродинамика транспортных космических систем. - М.: Эдиториал УРСС, 2000. - 212 с.
3. Patton R. J. Fault tolerant control: the 1997 situation // IFAC SAFEPROCESS'97. - Hull (U. K.) - 1997. - Pp. 10331055.
4. Isermann R., Raab U. Intelligent Actuators - Ways to Autonomous Actuating Systems // Automatica. - 1993. -Vol. 29. - № 5. - Pp. 1315-1331.
5. КуликА. С. Оценка диагностируемости линейных динамических систем // Автоматика и телемеханика. -1992. - № 1. - С. 184-187.
6. КуликА. С. Сигнально-параметрическое диагностирование систем управления. - X.: Гос. аэрокосм. ун-т «ХАИ»; Бизнес-Информ, 2000. - 260 с.
7. КуликА. С., Гавриленко О. И. Обеспечение отказоустойчивости систем управления статически неустойчивых динамических объектов. - М.: Зарубежная радиоэлектроника., 2004. - С. 33-37.
8. КуликА. С., Гавриленко О. И., Лученко О. А. Отказоустойчивая ориентация и стабилизация существенно несимметричного космического аппарата // М1жнар. на-ук.-техн. конф. «¡КТМ-2003». - X.: XAi, 2003. - С. 107.
9. Гавриленко О. И., Лученко О. А. Система управления угловым движением микроспутника // Материалы VIII всеукраинской научно-практической конференции «Наука и образование 2005». - Том 60. Техника. -Днепропетровск: Наука i осв^а, 2005. - С. 67-69.
Надшшла 22.04.05 Шсля доробки 29.10.05
Розглянуто розе'язання задач1 прецизюнноЧ ориента-цп косм1чного л1тального апарата е ном1нальному режим-i i при еиникнент eudie еiдмоелeнь е глроскотчному euMip-нику еектора кутоеоЧ шeuдкостi.
The decision of a space vehicle precision orientation task in a nominal mode and in fault mode in angular speed vector gyroscope sensor is considered.
УДК 658.011.56.012:004.94
П. М. Павленко, Н. О. бвдокимова
Ф0РМАЛ13АЦ1Я ПРОЦЕСУ ПОБУДОВИ 1НТЕГР0ВАНИХ 1НФ0РМАЦ1ЙНИХ МОДЕЛЕЙ АВТ0МАТИ30ВАНИХ СИСТЕМ
Предстаелено nidxid до побудоеи тформацшних моделей технологлчноЧ тдготоеки еиробництеа на осноei стандарту ISO 10303. Веедет еизначення необxiднux формальних понять. Наеедеш практичж рекомендацИ по розробщ аетоматизоеаних систем
© Павленко П. М., Евдокимова Н. О., 2005
78
ВСТУП
Автоматизащя процеив управлшня технолопчною тдготовкою виробництва (ТПВ) потребуе в першу
ISSN 1607-3274 «Радюелектронжа. 1нформатика. Управлшня:» № 2, 2005
П. M. Павленко, H. О. Евдокимова: ÔOPMAËIÇAôm OTOÔECÔ ПOБУДOBИ IHTEГPOBAHИX IHФOPMAЦIЙHИX MOДEЛEЙ ABTOMATИЗOBAHИX CИCTEM
чepгy виявлeння фyнкцioнaльниx зaкoнoмipнocтeй, xa-paктepниx для дaнoгo виpoбництвa тa фopмaлiзaцiï Me-тoдiв пpeдcтaвлeння нeoбxiднoï iнфopмaцiï, яю 6УДУТЬ мaкcимaльнo вiдпoвiдaти зaдaчaм TПB. Taêa фopмa-лiзaцiя пoтpeбye oпиcy пoтoкiв iнфopмaцiï, ùo будуть циpкyлювaти в aвтoмaтизoвaниx cиcтeмax (AC), тa ви-мoг з iнфopмaцiйнoï iнтeгpaцiï циx AC. Poзглянeмo пpoцec фopмaлiзaцiï пoбyдoви iнфopмa-цiйниx мoдeлeй AC нa ocнoвi мiжнapoднoгo cтaндapтy ISO l0303 STEP [l, 2].
ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
Для пoбyдoви aвтoмaтизoвaниx cиcтeм yпpaвлiння, нeoбxiднo видiлити нeoбxiднy i дocтaтню кiлькicть ш-фopмaцiï, якa зaбeзпeчить зaдaнy якicть yпpaвлiння TПB. Oпиcaвши iнфopмaцiю, якa циpкyлюe в cиcтeмi тa визнaчивши кpитepiй якocтi, мoжнa пepexoдити дo poзpoбки мoжливoï cтpyктypи AC. Гoлoвним питaнням цьoгo eтaпy е oцiнкa oптимaльнoï цeнтpaлiзaцiï ^e-цeнтpaлiзaцiï) yпpaвлiння. Пiд цeнтpaлiзaцieю yпpaв-лiння poзyмiють тeндeнцiю викopиcтaння eдинoï PDM (Product Data Management) cиcтeми. У випaдкy дe-цeнтpaлiзoвaнoï cиcтeми oбpoбкa iнфopмaцiï здшстю-eтьcя m мicцяx тa пepeдaeтьcя в гoлoвнy PDM-OTCTe-му. Koжeн iз циx мeтoдiв мae cвoï пepeвaги тa нeдoлi-ки. Kpiм тoгo, вpaxoвyeмo тe, ùo в yмoвax cyчacниx кoмп'ютepизoвaниx виpoбництв пoвиннo бути aвтoмa-тизoвaнo yпpaвлiння poзпoдiлeними AC виpoб-ничиx тa iншиx cтpyктypниx пiдpoздiлiв.
Taким чинoм, oднieю з зaдaч, яю виникaють y зв'яз-ку з aвтoмaтизaцieю пpoцecy yпpaвлiння TПB е oпиc тa мaтeмaтичнa фopмaлiзaцiя пoтoкiв iнфopмaцiï в TПB пiдпpиeмcтв з piзними piвнями дeтaлiзaцiï зaлeжнo вщ зaдaч, якi бyдe виpiшyвaти пpoeктoвaнa AC. Bиxoдячи з нaдaниx cтaндapтoм ISO l0303 мoжливocтeй, фopмa-лiзyeмo пpoцec пoбyдoви iнфopмaцiйниx мoдeлeй тa poзглянeмo вapiaнти пoбyдoви AC m ocнoвi циx мoдeлeй.
РЕЗУЛЬТАТИ ДOCЛtДЖEННЯ
Iнтeгpaцiя aвтoмaтизoвaниx cиcтeм TПB дoзвoляe yнiфiкyвaти тa cкopoтити iнфopмaцiйнe тa пpoгpaмнe зaбeзпeчeння AC кoнкpeтнoгo пiдпpиeмcтвa i зaбeз-пeчити знaчнe cкopoчeння мiжeтaпниx виpoбничиx зaт-paт чacy тa фiнaнciв. Для фopмaлiзaцiï iнфopмaцiйниx пoтoкiв тa cтвopeння iнфopмaцiйниx мoдeлeй oб'eктiв TПB ввeдeмo дeякi фopмaльнi пoняття.
Bизнaчeння l. Пpeдмeтнa oблacть О являе coбoю нecтpyктypoвaнy мнoжинy oб'eктiв в cyкyпнocтi iз знaчeннями ïx влacтивocтeй тa зaдaниx m цiй мнoжинi вiднoшeнь.
Фopмaльний зaпиc цьoгo визнaчeння мae вигляд:
О ^ {N, R, SJ ,
(l)
дe N={ni, П2, ..., nm} - мгожит oб'eктiв; R={rni, rn2, .■■, rnm} - мгожит вeктopiв влacтивocтeй oб'eктiв; Si=Sn (N) - мгожит вiднoшeнь мiж oб'eктa-ми мгожини N. Цi вiднoшeння мoжyть бути як бiнap-ними, тобто вcтaнoвлювaтиcь мiж двoмa дoвiльними oб'eктaми, тaк i бiльш cклaдними (типу «юдин дo бaгa-raox», «^araro дo oднoгo», «^araro дo бaгaтьox» i т.i.).
Bизнaчeння 2. Iнфopмaцiйнa мoдeль (IM) являе co-бoю мнoжинy пoнять (cyтнocтeй) в cyкyпнocтi iз знa-чeннями ïx влacтивocтeй (aтpибyтiв) тa зaдaниx нa цш мнoжинi вiднoшeнь.
Aнaлoгiчнo пoпepeдньoмy, фopмaльний зaпиc цьoгo визнaчeння:
IM = {P, A, Sp},
(2)
дe P={pi, P2, .■■, Pq} - мгожит гонять (cyrnoCTe^; A={api, ap2, ..., apq} - мгожит вeктopiв влacтивocтeй (aтpибyтiв) гонять; Sp=Sp (P - мнoжинa вiднoшeнь мiж пoняттями, якa мae тaкi ж влacтивocтi, ùo й мнo-жинa вiднoшeнь Sp (N).
Iнфopмaцiйнa мoдeль являeтьcя вiдoбpaжeнням пpeдмeтнoï oблacтi з peaльнoгo cвiтy y cвiт iнфopмaцiï. Taкe вiдoбpaжeння бyдe кopeктним (aдeквaтним), як-ùo пpи poзpoбцi мoдeлi викoнyютьcя тaкi yмoви:
- для будь-ягош пoняття p g P iraye вiдпoвiдний йoмy o6'e^ пpeдмeтнoï oблacтi n g N. Пpoтилeжнe cтвepджeння нecпpaвeдливe, тaк як пoтyжнicть мнйжи-ни N cвiдoмo бiльшe пoтyжнocтi мнoжини P;
- будь-ягому вeктopy aтpибyтiв гонять a g A вщго-вдае вeктop влacтивocтeй oб'eктy r g R, пpoтилeжнe cтвepджeння нecпpaвeдливe;
- бyдь-якoмy вiднoшeнню Sp g Sp мiж пoняттями,
якi вxoдять дo cклaдy мoдeлi IM, вадговдае вiднoшeн-ня sn g Sn мiж oб'eктaми пpeдмeтнoï oблacтi О, пpи-чoмy влacтивocтi циx вiднoшeнь eквiвaлeнтнi.
Пpи aвтoмaтизaцiï пpoцecy yпpaвлiння TПB нeoб-xiднo cтвopити iнфopмaцiйнy мoдeль пpeдмeтнoï oблac-тi, для чoгo:
- фopмyють мнсжииу пoнять, якi вiдoбpaжaють oб'eкти пpeдмeтнoï oблacтi, нeoбxiднi для piшeння пoc-тaвлeнoï зaдaчi;
- фopмyють мнoжинy aтpибyтiв пoнять, якi вiдoбpa-жaють влacтивocтi oб'eктiв пpeдмeтнoï oблacтi, нeoб-x^roï для piшeння пocтaвлeнoï зaдaчi;
- вcтaнoвлюють вiднoшeння мiж пoняттями, яю вiд-пoвiдaють вiднoшeнням мiж oб'eктaми пpeдмeтнoï O6-лacтi.
Mнoжини пoнять i влacтивиx ïm aтpибyтiв yтвopю-ють бaзy дaниx oкpeмoï зaдaчi, a мнoжинa вiднoшeнь Miœ гоняттями - лoгiчнy ocнoвy пpoцeдyp тa aлгopит-мiв oбpoбки дaниx.
Особлив1сть автоматизацп управлшня ТПВ полягае в тому, що шформацшш модел1 окремих задач ство-рюються за р1зними правилами i на р1зних обчислю-вальних платформах та шяк не враховують ту обстави-ну, що множина об'eктiв предметно! областi, яка вщ-носиться до рiзноманiтних операцiй та в^повщна !м множина понять можуть бути такими, що перетинають-ся (так як i множина атрибутiв). Все це призводить до того, що одна i та ж шформащя вимагае перекодуван-ня й багато в чому дублюеться.
В теперiшнiй час можна навести багато прикладiв використання шформацшно! штеграцп. Перш за все, як показав аналiз цих процешв, на деяких машино-будiвних тдприемствах до цього часу бiльшiсть чи значна частина етатв проектування та тдготовки ви-робництва використовуе Пльки окремi моделi проблемно! область Цей варiант передбачае послiдовне перет-ворення iнформацi! вiд однie! автоматизовано! системи до iншо!.
Cьогоднi основною концепщею iнформацiйно! штег-раци е концепцiя, яка пропонуе набiр CALS-техно-логiй iнформацiйно! iнтеграцi! виробничих процеив. Основою цie! технологи е створення единого сховища даних. Це сховище мае штегровану шформацшну модель та ва данi, якi створюються при ршенш окремих задач ТПВ. Таю задачi утворюють нову шформащю, що перетворюеться в едине поняття. ПоПм для кожно! задачi шнуе два варiанти: працювати безпосередньо з цим поняттям чи зробити конвертор i перетворювати його в сво! поняття.
Для ефективно! iнформацiйно! iнтеграцi! об'eктiв ТПВ необхщно розроблювати iнформацiйнi моделi окремих задач на единш, стандартизованш методичнiй та логiчнiй основi, що забезпечуеться використанням мiжнародних стандартiв ISO. Розробка шформацшних моделей окремих задач i наступний перехiд до штегро-вано! моделi передбачае виконання певно! послщов-ностi етапiв.
Öi етапи вимагають рiзноманiтних часових та мате-рiальних ресурсiв, якi завжди обмежеш, що, як правило, не дозволяе одночасно вирiшувати задачу шформацшно! штеграцп в повному об'емь В зв'язку з цим, постае задача розробки методики послiдовного, поетап-ного проведення iнформацiйно! iнтеграцi! ТПВ. Така методика повинна забезпечувати повну шформацшну та програмно-апаратну сумшшсть ршень окремих задач й максимальну ефектившсть !х впровадження при умовi обмежень на ресурси.
Схема побудови штегровано! моделi ТПВ графiчно представлена на рис. 1.
1нтегрована модель ТПВ повинна включати ва не-обхiднi данi iнформацiйних моделей автоматизованих систем та шформащю про !х взаемозв'язки.
Таким чином, для формалiзацi! основних етапiв побудови штегровано! моделi ТПВ потрiбно виконати наступне:
1. Об'еднання iнформацiйних моделей об'екпв ТПВ в едину iнформацiйну модель. У зв'язку з визначен-ням (2), вщпов^не перетворення можна формально описати наступним чином:
О
Предметна область промислового виробництва
...,Nm}; [Rni,Rn2,^,Rnm];
1нформац1йн1 модел1 автоматизованих систем
1нтегрована 1нформац1йна модель ТПВ
IM,
S1( PvPq)
{S1,S2, .Sn}
- IM2 IMq
P2 Pq
A2 A2
S2( Pi; Pq X S1( Pi;Pq),
IM
ТПВ
Рв = F{[(Pi,...Pq)] ;[Ai(Pi) ,...,Aq(Pq)]}; Ав = q (Ai,.,Aq);
SB( Pi,.,Pq ) = q ( Si,... ,Sq) + Sq
Рисунок 1 - Схема створення гншегрованог iнформацшног моделi технолог1чног тдготовки виробництва 8Q ISSN 1607-3274 «Радюелектронжа. 1нформатика. Управл1ння» № 2, 2005
П. М. Павленко, Н. О. Евдокимова: ФОРМАЛ13АЦ1Я ПРОЦЕСУ ПОБУДОВИ 1НТЕГРОВАНИХ 1НФОРМАЦ1ЙНИХ МОДЕЛЕЙ АВТОМАТИ3ОВАНИХ СИСТЕМ
P
'IM
IM
A
IM
0 Pi.
1 = 1
"■ Л
0 Ai.
1 = 1
О Si(Pi)оS
i = 1
0
1 = 1
P
(3)
Для штеграцп шформацп м1ж протоколами застосу-вання. в стандарт! STEP передбачений метод складо-вих екземпляр1в. об'еднуючих структуру деюлькох протокол1в застосування:
aim = о AAo[Ain(oAi)];
PIM = О Pi\o[Pin(o Pi)].
(5)
де Pim - множина понять едино! шформацшно! модел1 Pi - множина понять i-то! окремо! модел1 (i=1. 2. .... n) Aim - множина вектор1в атрибупв едино'! шформацшно! модел1; Ai - множина вектор1в атрибу-пв окремо! модел1; Sim - множина вщношень понять едино! шформацшно! модел1; S(i) - множина вщно-шень м1ж множинами понять окремих моделей. Цей етап штеграцп полягае у створенш структури. яка об'еднуе окрем1 модел1. об'еднуе множини понять. ат-рибут1в та вщношень. а також визначае вщношення м1ж множинами понять окремих моделей.
2. Перетворення шформацп i3 моделей окремих задач в поняття. атрибути та в!дношення штегровано! модель
Основними методами представлення едино! шформацшно! модел! е:
- реляц!йна модель (об'екти описуються кортежами атрибупв);
- об'ектно-ор!ентована модель (об'екти описуються поняттями. зв'язаними вщношеннями насл!дування). створена за допомогою иМЬ-методологп;
- семантична мережа уявлень (атомарна онтолопч-на модель).
Не дивлячись на те. що онтолопчна модель мае мак-симальну гнучюсть та здатн!сть до адаптац!!. з деяких причин. зв'язаних з використанням сучасних техно-логш програмування. перевага надаеться об'ектно-ор!-ентованим моделям даних. створеним за допомогою иМЬ-методологп.
Це обумовлено також тим. що основш ще! об'ектно-ор!ентованого п!дходу реал!зуються в базов!й сер!! стандарт!в CALS - ISО 10303 STEP [2.3]. Одна !з таких !дей - використання типових блок!в для побудови !нформац!йних моделей. Типов! блоки (типов! шфор-мацшш об'екти) включають властивост! (атрибути). стльш для об'ект!в. як! використовуються в р!з-но-ман!тних окремих задачах:
A
IM
П
A
(4)
Для конкретизацп використання цих ресурс!в. в мо-дел! окремо! задач! введено поняття протоколу застосу-вання. в склад якого входить штерпретащя моделей окремих задач. як! вщносяться до обласп дГ! протоколу.
Побудова шформацшних моделей. зг!дно рис. 1. можлива шляхом практичного застосування стандарту STEP. який призначений для побудови моделей. Так. ^О10303 STEP регламентуе метод. формат та техно-лог!ю електронного опису промислового виробу. Стандарт в соб! м!стить:
- спещальну мову опису даних EXPRESS;
- лопчну модель бази даних промислових вироб!в;
- програмний штерфейс доступу до бази даних;
- формат обм!нного файлу для передач! даних м!ж автоматизованими системами;
- методику перев!рки сум!сност! програмних систем та сертиф!кац!! в!дпов!дност! вимогам стандарту.
Множину том!в STEP можна роздшити на томи. як! забезпечують !нструмент опису предметних областей та томи. як! описують конкретш область До основних вщносяться томи. як! вмщують прикладн! протоколи. тобто опис предметних областей. Bti шш! томи - це за-соби для досягнення наступних щлей:
- створення прикладних протокол!в (методи опису та ресурси);
- створення моделей та обм!ну даними про модел! (методи реалiзацi!);
- перев!рка в!дпов!дност! прикладних систем стандарту (методи тестування та друкування текспв).
Основна вимога. пов'язана з використанням стан-дарив SТЕР. складаеться у формуванш !нтегровано! !нформац!йно! модел! в форм! одного чи к!лькох стан-дартних прикладних протокол!в. Але один прикладний протокол. регламентований стандартами КО 10303. не дозволяе вир!шити задачу !нформац!йно! !нтеграц!! для кшькох етап!в життевого циклу промислового ви-робу. Р!шенням е побудова (в термшах стандарту) сис-теми управлшня !нформац!ею про вироби (РБМ-систе-ми) п!дприемства чи корпорац!!. яка мае штер-фейс до ряду стандартних прикладних протокол!в.
Схематично процес побудови тако! PDM-системи подано на рис. 2.
ВИСНОВКИ
Таким чином. проведений анал!з можливостей м!ж-народного стандарту ISO 10303 та формал!защя на цш основ! процесу побудови !нтегрованих !нформац!йних
Узагальнене поняття Pq
Спшьш атрибута
Прикладний протокол 2 (ПП2)
Рисунок 2 - Схема створення PDM-системи на ocnoei стандарту STEP
моделей показав, що побудова управлшня техноло-пчною тдготовкою виробництва повинна базуватись на розробщ (або використанш кнуючих) PDM-систем. В якост базово'1' PDM-системи може бути використана, наприклад, система SmarTeam (розробник корпоращя IBM/Dassault Systemes), яка е ушверсальною до предметно'' област як ТПВ, так i шшого об'екту авто-матизацп.
ПЕРЕЛ1К ПОСИЛАНЬ
3. Danner William F. Developing Aps using the architecture and methods of STEP: Fundamentals of the STEP methodology // ISO TC184/SC4/WG10. - 1997. - January. - № 87. - P. 10-33.
Надшшла 14.03.05 Шсля доробки 25.10.05
Представлен подход к построению информационных моделей технологической подготовки производства на основе стандарта ISO 10303. Введено определение необходимых формальных понятий. Приведенные практические рекомендации по разработке автоматизированных систем.
1. Дмитров В. И., Макаренков Ю. М. Аналитический обзор международных стандартов ISO 10303 STEP // САПР и графика. - 1997. - № 11. - С. 6-11.
2. Колчин А. Ф., Овсянников М. В., Стрекалов А. Ф., Сумароков С. В. Управление жизненным циклом продукции. - М. Анахарсис,2002. - 304 с.
The approach to construction of information models of technological preparation of manufacture is submitted on the basis of the standard ISO 10303. Is entered definition of necessary formal concepts. The given practical recommendations for development of the automated systems.
82
ISSN 1607-3274 «Радюелектронжа. 1нформатика. Управлшня» № 2, 2005
