CC BY
55
УДК 681.3
ОРГАНИЗАЦИЯ МНОГОМЕТОДНОЙ СРЕДЫ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОЕКТНЫХ
РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЖРД
С.Ю. Белецкая, О.Г. Яскевич, Е.М. Ильин
Рассматривается интеллектуальный подход к комплексному использованию моделей и процедур оптимального проектирования при разработке жидкостных ракетных двигателей
Ключевые слова: оптимальное проектирование, адаптивная поисковая среда, библиотека моделей и методов, многометодный режим, интеллектуальные процедуры
Особенностью задач проектирования,
производства и диагностики ЖРД является разнообразие их постановок и методов решения. В этой связи существенное значение имеет разработка адаптивных процедур, позволяющих формировать математические модели и выбирать наиболее эффективные вычислительные схемы поиска оптимальных вариантов в зависимости от специфики решаемых задач [1]. С этой целью наиболее целесообразным является применение методов и средств искусственного интеллекта. При этом управление процессом поиска оптимальных вариантов осуществляется с использованием интеллектуальных процедур, позволяющих определять стратегии решения конкретной задачи на основе экспертных знаний, накопленных при применении различных вычислительных схем .
Реализация рассматриваемого подхода при решении задач проектирования ЖРД предполагает построение многометодной интеллектуальной среды поиска оптимальных решений. В формируемую среду включаются вычислительные процедуры и программные средства, позволяющие осуществлять настройку алгоритмической базы проектирования и диагностики ЖРД на различные классы решаемых задач. Интеллектуальная среда должна обеспечивать адаптивное управление оптимизационным процессом и организацию многометодных комбинированных стратегий поиска оптимальных проектных вариантов [2]. Организация многометодной поисковой среды представлена на рисунке.
Адаптивная поисковая среда структурно состоит из двух основных блоков. Блок настройки алгоритмического обеспечения предназначен для анализа характеристик решаемых задач и последующего построения моделей и вычислительных схем для их решения. Блок оптимального проектирования предназначен
Белецкая Светлана Юрьевна - ВГТУ, д-р техн. наук,
профессор, тел. (473) 243-77-04
Яскевич Ольга Георгиевна - ВГТУ, канд. техн. наук,
доцент, тел. (473) 243-77-04
Ильин Евгений Михайлович - ВГТУ, аспирант,
тел. (473) 243-77-04
непосредственно для поиска оптимальных проектных вариантов.
В состав блока настройки входят следующие основные компоненты:
- библиотека математических моделей элементов ЖРД;
- библиотека оптимизационных моделей для решения задач поиска оптимальных вариантов при проектировании, производстве и диагностике ЖРД;
- библиотека процедур оптимизации;
- блоки построения и модификации моделей;
- процедуры интеллектуальной поддержки процесса построения алгоритмических схем поиска оптимальных вариантов на основе компонентномодульного подхода.
Библиотека математических моделей элементов ЖРД содержит комплекс статических и динамических моделей двигателя и агрегатов, с различной степенью точности описывающих реальные физические процессы. В нее включены модели агрегатов и узлов топливной системы, элементов системы охлаждения, агрегатов управления и регулирования ЖРД. Библиотека оптимизационных моделей включает комплекс
моделей структурного и параметрического синтеза, использующихся в проектно-производственном процессе создания ЖРД. При этом критерии и ограничения в моделях могут задаваться
алгоритмически с помощью имитационного и нейросетевого моделирования. При решении практических задач проектирования и производства ЖРД соответствующая модель выбирается из библиотеки или строится непосредственно пользователем в интерактивном режиме. В состав библиотеки включены также процедуры корректировки и модификации моделей.
Библиотека оптимизационных процедур
включает набор вычислительных модулей для решения задач оптимального проектирования ЖРД различных классов. При этом для решения задач параметрического синтеза используется комплекс вероятностно-детерминированных алгоритмов
непрерывной оптимизации поискового типа. Решение задач структурного синтеза осуществляется на основе стандартной и модифицированной схемы ветвей и границ.
Организация многометодной среды поиска оптимальных решений при разработке ЖРД
В состав библиотеки включен также набор процедур трансформации и преобразования моделей, подключение которых осуществляется в зависимости от специфики конкретной оптимизационной задачи (размерности, числа параметров, типов параметров, характера ограничений, количества критериев оптимальности и.т.д.).
При построении алгоритмической базы используется компонентно-модульный подход, предполагающий формирование алгоритмических схем из инвариантных модулей оптимального проектирования. При этом расширение
функциональности системы достигается не за счет наращивания алгоритмический базы, а за счет поиска способов агрегирования и комплексирования инвариантных структурных компонент [3,4].
Работа выполнена в рамках государственного контракта №14.В37.21.2105 от 14.11.2012 г.
Литература
1. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.
2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. - М.: МГТУ им. Баумана, 2002. 448 ^
3. Белышев Д.В. Программный комплекс
многометодных интеллектуальных процедур
оптимального управления / Д.В. Белышев, В.И. Гурман // Автоматика и телемеханика, 2003. №6. С.60-67.
4. Курейчик В.М., Вагин В.Н., Лебедев Б.К., Тарасов В.Б. Интеллектуальные системы. Москва: Физматлит, 2005 г. 325 с.
Воронежский государственный технический университет
ORGANIZATION OF MULTIMETHOD ENVIRONMENT FOR OPTIMAL DESIGN SOLUTIONS SEARCH IN LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE DEVELOPMENT
S.Yu. Beletskaya, O.G. Yaskevich, E.M. Ilyin
The intelligent approach for complex use of optimal design models and procedures in liquid-propellant rocket engine development is considered
Key words: optimal design, adaptive search engine environment, the models and algorithms library, multimethod mode, intelligent procedures
