Ченцов С.В. Автоматизированное проектирование средств и систем управления

Подождите немного. Документ загружается.

ТЕМА 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ ССУ

Лекция 17. Методы и алгоритмы испытаний ССУ



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

261

Среди современных автоматизированных систем, позволяющих прово-

дить полунатурное моделирование, следует отметить системы MATLAB,

LABView, отраслевые системы управления испытаниями [3

; 21].

Среда графического программирования National Instruments LabVIEW

предназначена для создания автоматизированных систем сбора данных и

управления приборами, применяется как в исследовательских и испытатель-

ных лабораториях, так и на технологических производственных линиях [20

Данная платформа полностью перекрывает потребности трех базовых

областей применений:·



автоматизированные системы измерения и тестирования;



промышленные системы контроля и управления;·



проектирование и отладка встраиваемых систем.

С помощью пакета NI SignalExpress возможно интерактивно использо-

вать виртуальные приборы для проведения необходимых измерений и анали-

за сигналов.

С помощью пакета NI TestStand можно разработать структурирован-

ную последовательность испытаний, представляющих собой отдельные про-

граммы LabVIEW (либо модули других систем программирования), со слож-

ной логикой принятия решений «тест прошел/не прошел» для уп

равления

общим ходом испытания.

Кроме того, NI TestStand легко интегрируется в единые информацион-

ные системы предприятия (ERP) для предоставления результатов в базы дан-

ных, либо для отслеживания испытуемых изделий через автоматизированные

системы управления производством (MES).

Для проведения автоматизированных измерений LabVIEW содержит

пакеты анализа, оптимизированные для различных измерительных задач:



тестирование линий связи;



измерение виброакустических сигналов;



мониторинг состояния машин и механизмов – специализированные

алгоритмы порядкового анализа вращающихся частей механизмов (вэйвлет-

анализ, совместный частотно-временной анализ);



обработка изображений – средства для автоматизированного визу-

ального контроля и приложений машинного зрения.

Разработана платформа для промышленных системы измерения и

управления на базе LabVIEW. Для создания приложений управления

LabVIEW содержит отдельный набор специализированных библиотек, до-

полняющих графическую платформу методами управления, функциями рас-

пределенного мониторинга и управления, АСУТП, а также возможностями

управления в реальном времени.

Достоинства LabVI

EW:



полноценный язык программирования;

ТЕМА 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ ССУ

Лекция 17. Методы и алгоритмы испытаний ССУ



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

262

 интуитивно понятный процесс графического программирования;



широкие возможности сбора, обработки и анализа данных, управления

приборами, генерации отчетов и обмена данных через сетевые интерфейсы;



драйверная поддержка более 2000 приборов;



возможности интерактивной генерации кода;



высокая скорость выполнения откомпилированных программ;



совместимость с операционными системами Windows2000/NT/XP,

Mac OS X, Linux и Solaris.

В ОАО «Информационные спутниковые системы» (г. Железногорск)

разработана и используется система управления электрическими испытания-

ми спутников «РАСКАТ» [18

В ходе создания спутников связи и навигации одним из важнейших

является этап комплексных электрических испытаний. Цель испытаний –

проверка работоспособности и логики функционирования объекта контроля

(ОК) во всех штатных и аварийных режимах всех комплектов бортовой аппа-

ратуры (БА). Идеология проведения испытаний заключается в выдаче на ОК

управляющих воздействий и контроле параметров функционирования ОК.

Задачи, ре

шаемые на этом этапе, достаточно сложны и объёмны. Соответст-

венно и к средствам автоматизации (и, в частности, к программному обеспе-

чению) предъявляются объёмные комплексные требования.

В качестве ОК может выступать собственно космический аппарат (КА),

составная часть КА, БА, контрольно-проверочная аппаратура (КПА) или

вспомогательное оборудование, которое можно абстраги

ровать следующим

образом. Логика функционирования ОК через совокупность интерфейсов,

обеспечивающих доступ к ОК, оценивается через текущее состояние ОК по

вектору характеризующих параметров и управляется вектором команд. Ис-

ходя из указанного представления ОК и цели испытаний разрабатываются

унифицированные аппаратно-программные средства (АПС), обеспечиваю-

щие подготовку, проведение и мониторинг испытаний широкого класса ОК.

В ОАО «Информационные спутниковые си

стемы» подобной системой явля-

ется автоматизированная система испытаний и телеметрического обеспече-

ния (АСУИТО) «РАСКАТ».

Структурно программные средства обеспечения испытаний АСУИТО

«РАСКАТ» состоят из нескольких больших программных комплексов. Ком-

плекс подготовки данных испытаний (КПДИ) обеспечивает настройку кон-

кретного рабочего места испытаний на интерфейсы и логику функциониро-

вания заданного ОК. Компл

екс включает в себя редакторы базы команд и па-

раметров, вторичных параметров, мнемосхем мониторинга и управления,

циклограмм испытаний на проблемно-ориентированном языке, а также про-

граммы, контролирующие все подготовленные данные на непротиворечи-

вость, полноту и т. д.

Комплекс программ нижнего уровня (КПНУ) и программное обеспече-

ние различных КПА обесп

ечивают преобразование разнообразных нестан-

дартных интерфейсов связи с ОК в унифицированный интерфейс связи

ТЕМА 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ ССУ

Лекция 17. Методы и алгоритмы испытаний ССУ



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

263

с комплексом автоматизированного проведения испытаний (КАПРИ). КА-

ПРИ обеспечивает все функции автоматизации проведения и мониторинга

испытаний в реальном времени

При проведении испытаний КАПРИ осуществляет:



автоматизированный сбор информации о состоянии ОК посредством

КПНУ (период опроса 0,5 с, количество параметров до 10 000);



обработку принятой информации;



управление ОК ручное и автоматическое (параллельное выполнение

до 10 циклограмм);



дежурный контроль параметров (автоматизированный мониторинг

до 2000 параметров);



отображение мнемосхем, графиков и т. д.;



протоколирование хода работы и функционирования системы;



архивирование протокола, обработанной информации (архив пара-

метров), необработанной информации (принятых пакетов), принятых отчё-

тов, сформированных массивов.

Комплекс мониторинга испытаний (КМИ) обеспечивает удалённый

мониторинг испытаний как в реальном времени (до 20 терминалов), так и по-

слесеансный (без ограничений).

Для обеспечения испытаний широкого круга ОК принят следующий

подход к унификации. Программное обеспечение является единым для вс

ех

рабочих мест (РМ), входные данные (ВД) для ПО индивидуальные, т. е. от-

дельный комплект ВД для проведения испытаний каждого ОК на соответст-

вующем РМ.

При разработке ПО принят принцип «поглощения». Это означает, что

при разработке очередного РМ, если существующие возможности ПО не

удовлетворяют требованиям РМ и ОК, то оно дорабатывает

ся и распростра-

няется на все РМ всех ОК.

Масштабируемость ПО обеспечивается ВД, которые являются индиви-

дуальными для каждого ОК и отражают его информационную мощность (ко-

личество параметров и команд, информативность), конфигурацию АПС ниж-

него уровня. А также необходимость использования для каждого конкретно-

го РМ того или иного комплекса программ (КПНУ, КМ

И).

Таким образом, АСУИТО «РАСКАТ» является мощным унифициро-

ванным программным средством, обеспечивающим комплексную автомати-

зацию (на этапах подготовки, проведения и анализа) испытаний широкого

класса изделий от систем – приборов и компонентов до КА в целом.



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

264

В курсе лекций рассмотрены основные подходы, применяемые при

формировании математического описания средств и систем управления (СУ),

использования современных методов их анализа и синтеза на этапах функ-

ционального и конструкторского проектирования.

Современные технические системы не поддаются исследованию

(в нужной полноте и точности) обычными теоретическими методами. Пря-

мой натурный эксперимент над ними может быть долог, дорог и зач

астую

невозможен по разным причинам. Цена ошибок и просчетов при проектиро-

вании недопустимо высока. В этой связи значительно повышается роль ма-

тематического описания систем управления с целью получения эффективных

надежных алгоритмов и программ реализации представления систем управ-

ления (СУ) и их анализа при проектировании с применением интегрирован-

ных САПР.

Мат

ематическое (информационное) моделирование СУ становится не-

избежной составляющей научно-технического прогресса, основой математи-

ческого обеспечения CALS-технологий в рамках получения единой инфор-

мационной модели СУ в процессе проектирования и жизненного цикла СУ в

целом.

Технические средства и системы управления на современной элемент-

ной базе являются трудноформализуемыми объектами и требуют примене-

ния мето

дов анализа и синтеза, основанных на вновь создаваемых методах,

например, эволюционных алгоритмах, в сочетании с классическими функ-

циональным анализом, теорией множеств и др.

При этом, как подтверждено отечественным и мировым опытом, необ-

ходимым условием широкого и эффективного внедрения методов и средств

автоматизации является простота и доступность их использования проекти-

ровщиком. Поэтому дальнейшим направлением развити

я вопросов автомати-

зированного проектирования СУ будут вопросы адаптации методов теории

решения изобретательских задач, искусственного интеллекта к решению за-

дач параметрического и структурного синтеза, задач конструкторского про-

ектирования устройств СУ и систем в целом через разработку интеллекту-

альных компонентов в составе САПР.



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

265

1. Ли, К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. – СПб. : Питер, 2004. –

560 с.

Норенков, И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий .

CALS-технологии / И. П. Норенков, П. К. Кузьмик. – М. : Изд-во МГТУ,

2002. – 320 с.

Латышев, П. Н. Каталог САПР. Программы и производители /

П. Н. Латышев. – М. : Солон-Пресс, 2006. – 608 с.

Сольницев, Р. И. Автоматизация проектирования систем автоматиче-

ского управления : учебник для вузов / Р. И. Сольницев. – М. : Высш. шк.,

1991. – 335 с.

Афанасьев, В. Н. Математическая теория конструирования систем

управления / В. Н. Афанасьев, В. Б. Колмановский, В. Р. Носов. – М. : Выс-

шая школа, 1998. – 574 с.

Норенков, И. П. Основы теории и проектирования САПР / И. П. Но-

ренков, В. Б. Маничев. – М. : Высш. шк., 1990. – 335 с.

Корячко, В. П. Теоретические основы САПР / В. П. Корячко,

М. М. Курейчик. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 400 с.

Рождественский, Д. А. Автоматизация проектирования систем и

средств управления : учеб. пособие Ч. 1 / Д. А. Рождественский. – Томск :

Том. межвуз. центр дистанционного образования, 2004. – 67 с.

Рождественский, Д. А. Автоматизация проектирования систем и

средств управления : учеб. пособие Ч. 2 / Д. А. Рождественский. – Томск :

Том. межвуз. центр дистанционного образования, 2004. – 131 с.

10.

Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования /

И. П. Норенков. – М. : Изд-во МГТУ, 2000. – 360с.

11.

Самарский, А. А. Математическое моделирование : Идеи. Методы.

Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. – М. : Физматлит, 2005. – 320 с.

12.

Зарубин, В. С. Математическое моделирование в технике : учебник

для вузов / В. С. Зарубин; под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко. – М. :

Изд-во МГТУ, 2001. – 496 с.

13.

Егупова, Н. Д. Методы современной теории управления / под ред.

Н. Д. Егупова. – М. : Изд-во МГТУ, 2000. – 748 с.

14.

Дьяконов, В. П. MATLAB 6.5 SP1/7/7 SP1/7 SP2 + Simulink 5/6. Ин-

струменты искусственного интеллекта и биоинформатики / В. П. Дьяконов,

В. В. Круглов. – М. : Солон-Пресс, 2006. – 456 с.

15.

Джонс, М. Т Программирование искусственного интеллекта в при-

ложениях / М. Тим Джонс. – М. : ДМК Пресс, 2006. – 312 с.

16.

Дьяконов, В. П. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование сис-

тем : специальный справочник / В. П. Дьяконов. – СПб. : Питер, 2002. – 370 с.

17.

Кофанов, Ю. Н. Автоматизация проектирования РЭС. Топологиче-

ское проектирование печатных плат : учеб. пособие / Ю. Н. Кофанов,

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



Автоматизированное проектирование средств и систем управления. Курс лекций

266

А. В. Сарафанов, С. И. Трегубов. – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2000. – 215 с.

18.

Баев, М. Ю. Программное обеспечение автоматизации испытаний

спутников связи и навигации [Электронный ресурс] / М. Ю. Баев, А. В. Бар-

ков, В. А. Дубенко, А. А. Киселёв, А. А. Колташев, С. Г. Кочура, В. В. Крив-

цов, В. В. Максимов, Л. В. Федоренко // Электрон. дан. Режим доступа :

http://glonass.npopm.ru/?cid=td3_11

Загл. с экрана.

19.

Джонс, Дж. К. Методы проектирования / Дж. К Джонс. – М. : Мир,

1986. – 450 с.

20.

LabVIEW.ru - National Instruments // Режим доступа : www. lab-

view.ru

21.

Сообщество пользователей Matlab и Simulink // Режим доступа:

http://www.exponenta.ru

22.

Тищенко, Н. М. Введение в проектирование систем управления /

Н. М. Тищенко. – М. : Энергоатомиздат, 1986.

23.

Норенков, И. П. Основы теории и проектирования САПР / И. П. Но-

ренков, В. Б. Маничев. – М. : Высш. шк., 1990. – 335 с.

24.

Норенков, И. П. Введение в автоматизированное проектирование

технических устройств и систем : учеб. пособие для втузов / И. П. Норенков. –

М. : Высш. шк., 1986.

25.

Корячко, В. П. Теоретические основы САПР / В. П. Корячко,

В. М. Курейчик. – М. : Энергоатомиздат, 1987. – 400 с.

26.

Джонс, Дж. К. Методы проектирования / Дж. К. Джонс. – М. : Мир,

1986.

27.

Автоматизированное проектирование систем управления / под ред.

М. Джамшиди. – М. : Машиностроение, 1989.

Журналы:

28.

CAD/CAM/CAE Observer.

29.

Информационные технологии.

30.

Информационные технологии в проектировании.

31.

Информационно-измерительные и управляющие системы.

32.

Информационные технологии.

33.

Математическое моделирование.

34.

Системы управления и информационные технологии.