Рассмотрена задача создания методик проверок системы электропитания машин управления из состава комплекса средств автоматизированного управления артиллерией ВДВ на правильность выполнения автоматического изменения конфигураций в вариативных режимах работы и от различных источников электроэнергии. Непростая задача разработки методик проверок на этапах разработки изделия заключается в высокой сложности разрабатываемой технической системы, отсутствии реального изделия и необходимой технической документации. Предложено решение задачи, заключающееся в применении специализированного программного обеспечения, построенного на основе математического аппарата правил продукций, позволяющего имитировать работу радиоэлектронной аппаратуры системы электропитания. Показаны положительные результаты применения имитационных моделей радиоэлектронной аппаратуры в разработке методик проверок сложных технических систем.
Ключевые слова: автоматизация, методики проверки, реконфигурирование, система электропитания, имитационная модель.
Национальная безопасность Российской Федерации зависит от степени развития ее оборонно-промышленного комплекса (ОПК), важнейшее назначение которого — обеспечение новейшими образцами вооружения вооруженных сил, специальной и военной техники. Министерство обороны Российской Федерации для выполнения этой задачи ежегодно организует проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторские работ (ОКР) предприятиями ОПК.
В ходе выполнения ОКР создаются не только действующие образцы вооружения, военной и специальной техники, но и эксплуатационная и техническая документация. Особенность этой работы состоит в том, что документация, в которой отражены правила работы с изделием и методики его проверок разрабатывается до появления действующего образца. В случае создания сложных технических систем, к их разработке привлекается большое количество различных специалистов (инженеры системотехники, электроники, связисты, конструктора, программисты и т. д.) у каждого из которых свое видение и понимание общей системы, которое, как правило, сложно оформлено и сформулировано в виде конкретных технических документов.
Поэтому разработка методик проверок вновь создаваемых сложных технических систем на соответствие требованиям технического задания является чрезвычайно сложной задачей, потому что ее нужно разработать до появления действующего опытного образца, на котором можно опробовать полученные методики.
В ходе проведения ОКР «Завет-Д» АО «НПП «Рубин» разработало комплекс средств автоматизированного управления артиллерией ВДВ (КСАУ-А ВДВ), предназначенного для автоматизации управления противотанкового дивизиона (батареи) ВДВ, минометной батареи, артиллерийских дивизионов (батарей) гусеничной и буксируемой артиллерии, а также взводов управления и артиллерийской разведки всех артиллерийских формирований из состава соединения (части) ВДВ.
Разработка методик проверок машин управления, представляющих собой сложные технические системы, проводилась по трем основным направлениям, поскольку с позиции системотехники, любая машина управления КСАУ-А ВДВ состоит из трех составных частей: системы электропитания (СЭП) [1], информационно- вычислительной системы [2] и системы связи [3]. По обеспечению надежности и качества выполнения назначенных функций к каждой из них предъявляются жесткие требования.
Наиболее не простой для реализации и контроля функцией СЭП является автоматизация процесса реконфигурирования системы электропитания бортовой РЭА машин управления в различных режимах работы, от разных источников электроэнергии, как на стоянке, так и в движении.
Специалистами АО «НПП «Рубин» успешная реализация указанной функции достигнута за счет разработки и введения в структуру системы электропитания интеллектуальной системы управления (Изделие П910) [1].
Для проведения наладки и обеспечения контроля функционирования СЭП на первом опытном образце машины управления разработано специализированное программное обеспечение [4], предназначенное для проверки корректного выполнения основных функций автоматизированной бортовой СЭП серийно изготавливаемых машина управления КСАУ-А ВДВ.
Корректность выполнения основных функций определяется пользователем визуально, путем сличения реакции программы имитационного моделирования и проверяемой автоматизированной бортовой системы электропитания на тестовые сигналы, имитирующие изменение функционального состояния составных элементом проверяемой системы.
Рассматриваемое программное обеспечение [4], кроме того, было полезным для разработки методик проверок СЭП машин управления КСАУ-А ВДВ на соответствие требованиям технического задания, до появления действующего опытного образца, поскольку его применение позволило сократить время разработки методик проверок и снизить количество неточностей в них.
Программное обеспечение [4] создано на основе математического аппарата правил продукций, поскольку в результате проведения анализа различных моделей представления знаний, рассмотренных в работах отечественных [5, 6] и зарубежных авторов [7, 8], эта модель оказалась наиболее подходящей для решения поставленной задачи — имитация процесса реконфигурирования СЭП машин управления КСАУ-А ВДВ.
Главным достоинством продукционной модели знаний является совпадение логического вывода суждениям человека, однако есть и существенный недостаток — при накоплении большого количества (порядка нескольких сотен) продукций они начинают противоречить друг другу [5, 6]. Приходится усложнять систему путем включения в неё различные средства разрешения противоречий — эвристические механизмы исключений, правила по глубине, правила по приоритету, возврата и т. п., что, в итоге, компенсирует достоинство данной модели.
Продукционная модель представления знаний имеет общий вид
где ( n i ) — имя продукции; A → B — ядро продукции в импликативной логической форме «Если А , то В »; N — постусловие выполнения продукции.
Для адаптации модели (1) к предметной области управления электропитанием назначим ядру продукции функцию определения реакции системы на внешние параметры. Внешними параметрами ( А ) системы будут параметры источников электропитания, а реакцией системы ( В ) — реконфигурация СЭП за счет коммутации линий электропитания.
Значения параметров источников электропитания записываются в виде таблицы, формируя базу данных, каждая строка которой имеет вид
где F ki — факты-условия (консеквенты), принимающие значения «false» и «true», агрегатированные связками Ʌ и V («и» и «или»).
Состояния линий электропитания (скоммутировано/раскоммутировано) записываются в виде таблицы, формируя базу данных (БД), каждая строка которой имеет вид
где F ai — факты-заключения (акеседенты), отражающие состояние конкретной линии, принимающие значения «false» и «true».
Таким образом, выражение (1) для каждой продукции (правила) ИСУ электропитанием имеет вид
Набор продукций (правил), однозначно ставящих в соответствие все возможные состояния параметров источников электропитания различным вариантам конфигураций СЭП, формирует базу правил (БП).
Параметр N (постусловие выполнения продукции) необходим для выполнения действий, обязательных для данной продукции, но не входящих в ее ядро.
Параметр n i (имя продукции) необходим для идентификации конкретной продукции (правила) в сформированном наборе, является «технологическим» параметром, используемым для отладки. В качестве имени продукции (правила) используется ее порядковый номер в БП.
Разработанное программное обеспечение обладает понятным графическим интерфейсом, отображающим текущие состояние (вкл. / откл.) составных частей бортовой системы электропитания и их параметры, что позволяет наиболее полно проводить контроль работоспособности серийно изготовляемых изделий (рис. 1).
Применение программы имитационного моделирования работы автоматизированной бортовой СЭП подвижных единиц специального назначения в разработке методик проверок СЭП машин управления КСАУ-А ВДВ в рамках выполнения ОКР «Завет-Д» позволило:
— снизить количество неточностей при разработке методик проверок, за счет подробной визуализации процессов, протекающих в сложной технической системе (СЭП).
— сократить время разработки методик проверок за счет структурирования знаний различных технических специалистов о сложной технической системе в одной имитационной модели.
Рис. 1. Экранная форма программы имитационного моделирования работы автоматизированной бортовой СЭП подвижных единиц специального назначения
Литература:
- Затылкин А. В. Модель представления знаний интеллектуальной системы управления электропитанием машин управления специального назначения / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Е. В. Кожухов // Радиопромышленность. 2020. Т. 30, № 1. С. 37–46. DOI: 10.21778/2413–9599–2020–30–1-37–46.
- Ганин, А. А. Схема построения информационно-вычислительной системы машин управления комплекса средств автоматизированного управления артиллерией ВДВ / А. А. Ганин // Вопросы радиоэлектроники. — 2017. — № 12. — С. 23–27.
- Ганин, А. А. Вопросы построения телекоммуникационной системы связи и передачи данных самоходного артиллерийского дивизиона воздушно-десантных войск / А. А. Ганин, М. В. Череватенко, Е. А. Питиков // Вопросы радиоэлектроники. — 2018. — № 12. — С. 6–9.
- Программа имитационного моделирования работы автоматизированной бортовой системы электропитания подвижных единиц специального назначения: свидетельство № 2019662516 / Затылкин А. В., Голушко Д. А., Вареник Ю. А., Мишанин А. С., Медведев А. С. № 2019661356; заявл. 13.09.2019.
- Остроух, А. В. Интеллектуальные информационные системы и технологии: Монография / А. В. Остроух, Н. Е. Суркова. — Красноярск: Научно-инновационный центр, 2015. 370 с.
- Суркова, Н. Е. Методология структурного проектирования информационных систем: монография / Н. Е. Суркова, А. В. Остроух. — Красноярск: Научно-инновационный центр, 2014. — 190 с.
- Люггер, Д. Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем /Д. Ф. Люггер// М.: Вильямс, 2003. — 864 с.
- Джексон, П. Введение в экспертные системы / П. Джексон // 3-е изд. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. — 624 с.
