Синтез адаптивных математических моделей бортовых радиоэлектронных систем космических аппаратов на основе применения гомологичных математических структур
Ключевые слова:
техническое диагностирование, контроль, бортовая аппаратура, космический аппарат, математическая модель, конечный автоматАннотация
В статье рассматривается вопросы синтеза адаптивных математических моделей применительно к задачам технического диагностирования бортовых радиоэлектронных систем (БРЭС) космических аппаратов (КА). Сформулирована задача синтеза адаптивной модели БРЭС КА в общем виде с использованием преобразования исходной математической структуры в гомологичную структуру меньшей размерности. Представлен подход к синтезу адаптивных моделей на основе использования математического аппарата конечных автоматов. Новизна подхода заключается в том, что гомологичная структура меньшей размерности синтезирована за счет преобразования отношений между элементами множества телеметрируемых (контролируемых) параметров (выходных переменных конечно-автоматной модели). Приведен пример синтеза адаптивной к процессу контроля технического состояния математической модели центрального блока бортовой радиотелеметрической системы. Выполнено оценивание эффективности синтезированной адаптивной модели БРЭС КА по показателю оперативности путем решения задачи «китайского почтальона».Литература
1. Лоскутов А.И. Клыков В.А. Идентификация и техническое диагностирование бортовой аппаратуры автономных космических аппаратов на основе биективного преобразования множества диагностических признаков // Контроль. Диагностика. 2016. №4. С. 57–63.
2. Мышко В.В. Кравцо А.Н., Копкин Е.В., Чикуров А.В. Теоретические основы и методы оптимизации анализа технического состояния сложных систем // СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского. 2013. 303 с.
3. Дмитриев А.К., Юсупов Р.М. Идентификация и техническая диагностика // МО СССР. 1987. 525 с.
4. Ambrose R. et al. NASA technology roadmaps: TA 4: Robotics and autonomous systems // Technical report. NASA. 2015. pp. 50–58.
5. Zotes F., Penas M. Intelligent satellites control based on fuzzy logic in the Earth Moon Libration points // International Conference on Intelligent Systems and Knowledge Engineering (ISKE). 2010. pp. 605–610.
6. Codetta-Raiteri D., Portinale L., Nolfo S., Guiotto, A. ARPHA: a software prototype for fault detection, identification and recovery in autonomous spacecrafts // Acta Futura. 2012. vol. 5. pp. 99–110.
7. Wander A., Förstner R. Innovative fault detection, isolation and recovery strategies on-board spacecraft: state of the art and research challenges // Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress. 2012. pp. 1–9.
8. Meskin N., Khorasani K. Fault detection and isolation: Multi-vehicle unmanned systems // New York: Springer. 2011. 166 p.
9. Schumann J., Mengshoel O., Mbaya T. Integrated Software and Sensor Health Management for Small // IEEE Fourth International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT). 2011. pp. 77–84.
10. Резников Б.А. Системный анализ и методы системотехники. Часть 1. Методология системных исследований. Моделирование сложных систем // Л.: МО СССР. 1990. 524 с.
11. Калинин В.Н. Теоретические основы системных исследований. Краткий авторский курс // СПб : ВКА им А.Ф. Можайского. 2013. 278 с.
12. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения // М.: Изд-во стандартов. 1990. 12 с.
13. Дунаев В.В. Поляков О.М., Фролов В.В. Алгоритмические основы испытаний // Л.: МО СССР. 1991. 429 с.
14. Копкин Е.В., Бородько Д.Н., Пастухова К.С. Алгоритм построения квазиоптимальной гибкой программы анализа технического состояния объекта // Информационно-управляющие системы. 2017. № 1. С. 27–41.
15. Копкин Е.В, Кобзарев И.М., Зверева Е.В. Квазиоптимальный алгоритм построения гибкой программы анализа технического состояния объекта // Наукоемкие технологии в космических исследованиях земли. 2017. № 3. С. 4–12.
16. Копкин Е.В., Чикуров В.А., Алейник В.В., Лазутин О.Г. Алгоритм построения гибкой программы диагностирования технического объекта по критерию ценности получаемой информации // Труды СПИИРАН. 2015. № 4(41). С. 106–128.
17. Копкин Е.В., Кравцов А.Н., Лазутин О.Г. Выбор дискретных диагностических признаков с учетом их ценности для распознавания технического состояния объекта // Информация и космос. 2015. № 2. С. 111–117.
18. Полянский В.И. Нечеткие множества в моделях и методах диагностирования сложных технических систем: Монография // М. : Полиграф сервис. 2010. 242 с.
19. Патраков С.С., Лоскутов А.И., Фомин А.В. Модель интеллектуальной системы управления испытаниями объектов ракетно-космической техники // Сборник тезисов докладов НТК «КБ Арсенал». 2017. С. 47–51.
20. Лоскутов А.И., Вечеркин В.Б., Шестопалова О.Л. Автоматизация контроля состояния сложных технических систем на основе использования конечно-автоматной модели и нейросетевых структур // Информационно-измерительные системы. 2012. № 2. С. 74–81.
21. Козырев Г.И., Лоскутов А.И., Хаматов А.А. Конечно-автоматная модель функционирования бортовой аппаратуры автономных космических аппаратов для контроля технического состояния с использованием нечеткой логики // Труды ВКА им. А.Ф. Можайского. 2016. Вып. 651. С. 28–39.
22. Лоскутов А.И., Козырев Г.И. Основы испытаний бортовых радиоэлектронных систем // СПб: ВКА им А.Ф. Можайского. 2013. 158 с.
23. Гончаренко В.А. Грызунов В.В. Теория автоматов. Курс лекций // СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского. 2014. 182 с.
24. Горбатов В.А. Горбатов А.В., Горбатова М.В. Теория автоматов: учебник для студентов втузов // М.: АСТ: Астрель. 2008. 559 с.
25. Кудрявцев В.Б., Алешин С.В., Подколзин А.С. Теория автоматов: учебник для бакалавриата и магистратуры // М. Юрайт. 2017. 320 с.
26. Лоскутов А.И., Клыков В.А. Синтез минимальной формы конечно-автоматной модели функционирования бортовых радиоэлектронных систем космических аппаратов по обобщенным диагностическим признакам // Измерение. Мониторинг. Управление. 2016. № 4. С.85–95.
27. Дунаев В.В. Занимательная математика. Множества и отношения // СПб : БХВ-Петербург. 2008. 336 с.
28. Дунаев, В.В. Классификационные основы теории испытаний // Л.: МО СССР. 1984. 145 с.
29. Лоскутов А.И., Клыков В.А. Методика синтеза математической модели функционирования бортовых систем изделий ракетно-космической техники на основе логической декомпозиции // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2016. №5. С. 7–18.
30. Телеметрические системы разгонного блока «Фрегат» // ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 127 с.
31. 14С44 ДПМ ч. 1. Программа телеметрических измерений. Ч.1. Измерения системы БР-9ЦК-1. ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 32 с.
32. 14С44 ИЭ20 ч. 1. Изделие 14С44. Инструкция по оценке работы бортовых систем. Оценка работы системы БР-9ЦК-1. Часть 1. ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 21 с.
33. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ // М.: МЦНМО. 2001. 960 с.
34. Дольников В.Л. Якимова О.П. Основные алгоритмы на графах: текст лекций // Ярославль: ЯрГУ. 2011. 80 с.
35. Кочелаев Ю.С. Автоматизированные испытательные комплексы. Выпуск 3. Оптимизация алгоритмов автоматизированного тестового контроля: учебное пособие // СПб.: МО РФ. 1992. 118 с.
2. Мышко В.В. Кравцо А.Н., Копкин Е.В., Чикуров А.В. Теоретические основы и методы оптимизации анализа технического состояния сложных систем // СПб: ВКА имени А.Ф. Можайского. 2013. 303 с.
3. Дмитриев А.К., Юсупов Р.М. Идентификация и техническая диагностика // МО СССР. 1987. 525 с.
4. Ambrose R. et al. NASA technology roadmaps: TA 4: Robotics and autonomous systems // Technical report. NASA. 2015. pp. 50–58.
5. Zotes F., Penas M. Intelligent satellites control based on fuzzy logic in the Earth Moon Libration points // International Conference on Intelligent Systems and Knowledge Engineering (ISKE). 2010. pp. 605–610.
6. Codetta-Raiteri D., Portinale L., Nolfo S., Guiotto, A. ARPHA: a software prototype for fault detection, identification and recovery in autonomous spacecrafts // Acta Futura. 2012. vol. 5. pp. 99–110.
7. Wander A., Förstner R. Innovative fault detection, isolation and recovery strategies on-board spacecraft: state of the art and research challenges // Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress. 2012. pp. 1–9.
8. Meskin N., Khorasani K. Fault detection and isolation: Multi-vehicle unmanned systems // New York: Springer. 2011. 166 p.
9. Schumann J., Mengshoel O., Mbaya T. Integrated Software and Sensor Health Management for Small // IEEE Fourth International Conference on Space Mission Challenges for Information Technology (SMC-IT). 2011. pp. 77–84.
10. Резников Б.А. Системный анализ и методы системотехники. Часть 1. Методология системных исследований. Моделирование сложных систем // Л.: МО СССР. 1990. 524 с.
11. Калинин В.Н. Теоретические основы системных исследований. Краткий авторский курс // СПб : ВКА им А.Ф. Можайского. 2013. 278 с.
12. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения // М.: Изд-во стандартов. 1990. 12 с.
13. Дунаев В.В. Поляков О.М., Фролов В.В. Алгоритмические основы испытаний // Л.: МО СССР. 1991. 429 с.
14. Копкин Е.В., Бородько Д.Н., Пастухова К.С. Алгоритм построения квазиоптимальной гибкой программы анализа технического состояния объекта // Информационно-управляющие системы. 2017. № 1. С. 27–41.
15. Копкин Е.В, Кобзарев И.М., Зверева Е.В. Квазиоптимальный алгоритм построения гибкой программы анализа технического состояния объекта // Наукоемкие технологии в космических исследованиях земли. 2017. № 3. С. 4–12.
16. Копкин Е.В., Чикуров В.А., Алейник В.В., Лазутин О.Г. Алгоритм построения гибкой программы диагностирования технического объекта по критерию ценности получаемой информации // Труды СПИИРАН. 2015. № 4(41). С. 106–128.
17. Копкин Е.В., Кравцов А.Н., Лазутин О.Г. Выбор дискретных диагностических признаков с учетом их ценности для распознавания технического состояния объекта // Информация и космос. 2015. № 2. С. 111–117.
18. Полянский В.И. Нечеткие множества в моделях и методах диагностирования сложных технических систем: Монография // М. : Полиграф сервис. 2010. 242 с.
19. Патраков С.С., Лоскутов А.И., Фомин А.В. Модель интеллектуальной системы управления испытаниями объектов ракетно-космической техники // Сборник тезисов докладов НТК «КБ Арсенал». 2017. С. 47–51.
20. Лоскутов А.И., Вечеркин В.Б., Шестопалова О.Л. Автоматизация контроля состояния сложных технических систем на основе использования конечно-автоматной модели и нейросетевых структур // Информационно-измерительные системы. 2012. № 2. С. 74–81.
21. Козырев Г.И., Лоскутов А.И., Хаматов А.А. Конечно-автоматная модель функционирования бортовой аппаратуры автономных космических аппаратов для контроля технического состояния с использованием нечеткой логики // Труды ВКА им. А.Ф. Можайского. 2016. Вып. 651. С. 28–39.
22. Лоскутов А.И., Козырев Г.И. Основы испытаний бортовых радиоэлектронных систем // СПб: ВКА им А.Ф. Можайского. 2013. 158 с.
23. Гончаренко В.А. Грызунов В.В. Теория автоматов. Курс лекций // СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского. 2014. 182 с.
24. Горбатов В.А. Горбатов А.В., Горбатова М.В. Теория автоматов: учебник для студентов втузов // М.: АСТ: Астрель. 2008. 559 с.
25. Кудрявцев В.Б., Алешин С.В., Подколзин А.С. Теория автоматов: учебник для бакалавриата и магистратуры // М. Юрайт. 2017. 320 с.
26. Лоскутов А.И., Клыков В.А. Синтез минимальной формы конечно-автоматной модели функционирования бортовых радиоэлектронных систем космических аппаратов по обобщенным диагностическим признакам // Измерение. Мониторинг. Управление. 2016. № 4. С.85–95.
27. Дунаев В.В. Занимательная математика. Множества и отношения // СПб : БХВ-Петербург. 2008. 336 с.
28. Дунаев, В.В. Классификационные основы теории испытаний // Л.: МО СССР. 1984. 145 с.
29. Лоскутов А.И., Клыков В.А. Методика синтеза математической модели функционирования бортовых систем изделий ракетно-космической техники на основе логической декомпозиции // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2016. №5. С. 7–18.
30. Телеметрические системы разгонного блока «Фрегат» // ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 127 с.
31. 14С44 ДПМ ч. 1. Программа телеметрических измерений. Ч.1. Измерения системы БР-9ЦК-1. ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 32 с.
32. 14С44 ИЭ20 ч. 1. Изделие 14С44. Инструкция по оценке работы бортовых систем. Оценка работы системы БР-9ЦК-1. Часть 1. ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. 2007. 21 с.
33. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ // М.: МЦНМО. 2001. 960 с.
34. Дольников В.Л. Якимова О.П. Основные алгоритмы на графах: текст лекций // Ярославль: ЯрГУ. 2011. 80 с.
35. Кочелаев Ю.С. Автоматизированные испытательные комплексы. Выпуск 3. Оптимизация алгоритмов автоматизированного тестового контроля: учебное пособие // СПб.: МО РФ. 1992. 118 с.
Опубликован
2018-02-02
Как цитировать
Лоскутов, А. И., Козырев, Г. И., Клыков, В. А., & Шестопалова, О. Л. (2018). Синтез адаптивных математических моделей бортовых радиоэлектронных систем космических аппаратов на основе применения гомологичных математических структур. Труды СПИИРАН, 1(56), 169-194. https://doi.org/10.15622/sp.56.8
Раздел
Математическое моделирование и прикладная математика
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
