Принципы многоальтернативного управления критическими объектами авиационно-космического назначения
Автор: Подвальный Семн Леонидович, Васильев Евгений Михайлович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 2-3 т.18, 2016 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются пути повышения надёжности функционирования ответственных - критических подсистем летательных аппаратов. Показано, что перспективным направлением обеспечения живучести таких объектов является воспроизведения соответствующего свойства биологических систем - гомеостазиса. Выдвигается предположение, что указанное свойство в технических системах может быть реализовано на основе эволюционных принципов многоальтернативности: многоуровневости структуры и управления, многообразия и разделения функций, модульности строения. На биологических примерах раскрывается содержание этих принципов и демонстрируется возможность их распространения на технические системы критического назначения. В качестве примера реализации принципов многоальтернативности в летательных аппаратах рассматривается построение системы электроснабжения космической станции. Система содержит несколько альтернативных источников энергии, имеющих многоуровневую иерархическую структуру управления. Для реализации принципа разделения функций используется разбиение общей зоны управления на неперекрывающиеся диапазоны активного регулирования, в результате чего существенно упрощается задача обеспечения устойчивости и показателей качества системы, а также обеспечение унификации и взаимозаменяемости контуров регулирования. Разделение функций, модульность и иерархичность строения исключают возможность каскадного (технологически связанного) нарастания отказов в системе и обеспечивают её живучесть.
Летательный аппарат, космическая станция, автономная система электроснабжения, живучесть, принцип многоальтернативности
Короткий адрес: https://sciup.org/148204586
IDR: 148204586 | УДК: 62-50:681.5
Multi-alternative control principles in critical aerospace facilities
Improving the reliability of aircraft subsystems is considered. It is shown that a promising direction to ensure the survivability of such objects is the play of the corresponding properties of biological systems - homeostasis. It suggests that the specified property in the technical systems can be implemented on the basis of evolutionary principles multi-alternative: multilevel structure and control, diversity and separation of functions, modular structure. In the biological examples disclosed the content of these principles and demonstrates the possibility of extending them to the mission-critical technical systems. As an example of the principles multi-alternative seen in aircraft construction space station power supply system. The system comprises a plurality of alternative energy sources having a multilevel hierarchical control structure. To implement the principle of separation of functions is used partition common control area into non-overlapping ranges of active regulation, thereby significantly simplifies the task of ensuring the stability and performance of the system of quality, and to ensure harmonization and interoperability of control loops. The separation of functions, modularity and hierarchical structure exclude the possibility of a cascade (technologically connected) refusals rise in the system and ensure its vitality.
Список литературы Принципы многоальтернативного управления критическими объектами авиационно-космического назначения
- Петровичев, М.А. Система энергоснабжения бортового комплекса космических аппаратов/М.А. Петровичев, А.С. Гуртов. -Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. университета, 2007. 88 с.
- Шиняков, Ю.А. Выбор структуры систем электроснабжения низкоорбитальных космических аппаратов/Ю.А. Шиняков, А.С. Гуртов, К.Г. Гордеев, С.В. Ивков//Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2010. №1. С.103-113.
- Шиняков, Ю.А. Энергетический анализ структурных схем электроснабжения автоматических космических аппаратов//Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309, №8. С.152-155.
- Филимонов, Н.Б. Проблема гомеостатического управления динамическими системами//В сборнике: Устойчивость и процессы управления. Материалы III международной конференции. -СПб.: Изд. дом Федоровой Г.В., 2015. С. 97-98.
- Подвальный, С.Л. Многоальтернативные системы: обзор и классификация//Системы управления и информационные технологии. 2012. Т.48, №2. С. 4-13.
- Подвальный, С.Л. Многоальтернативное управление открытыми системами: концепция, состояние и перспективы/С.Л. Подвальный, Е.М. Васильев//Управление большими системами: сборник трудов. -М.: ИПУ РАН. 2014. № 48. С. 6-58.
- Подвальный, С.Л. Интеллектуальные системы многоальтернативного управления: принципы построения и пути реализации/С.Л. Подвальный, Е.М. Васильев//XII Всерос. совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН: труды. (Москва, 16-19 июня 2014 г.). -М.: ИПУ РАН. 2014. С. 996-1007.
- Подвальный, С.Л. Снижение техногенного риска опасных объектов на основе использования эволюционных принципов многоальтернативности/С.Л. Подвальный, Е.М. Васильев//Комплексные проблемы техносферной безопасности: материалы Междунар. науч.-практ. конф. -Воронеж: ВГТУ, 2015. С. 33-38.
- Подвальный, С.Л. Эволюционные принципы построения интеллектуальных систем многоальтернативного управления/С.Л. Подвальный, Е.М. Васильев//Системы управления и информационные технологии. 2014. Т. 57, №3. С. 4-8.
- Эшби, У.Р. Конструкция мозга. Происхождение адаптивного поведения. -М.: Изд. иностр. лит., 1962. 397 с.
- Тимофеев-Ресовский, Н.В. Краткий очерк теории эволюции/Н.В. Тимофеев-Ресовский, Н.Н. Воронцов, А.В. Яблоков. -М.: Наука, 1977. 303 с.
- Эшби, У.Р. Введение в кибернетику. -М.: КомКнига, 2005. 432 с.
- Ратнер, В.А. Молекулярно-генетическая система управления/В.А. Ратнер//Природа. 2001. №3. С. 16-22.
- Галимов, Э.М. Феномен жизни: между равновесием и нелинейностью. Происхождение и принципы эволюции. -М.: Едиториал УРСС, 2006. 256 с.
- Тищенко, А.К. Унифицированная система энергоснабжения для космических аппаратов/А.К. Тищенко, П.Т. Ганкевич, Г.Д. Лившин//Энергия. Научно-практический вестник. 1999. №3. С. 34-51.
- Тищенко, А.К. Автономная система электропитания: пат. 2211479 Рос. Федерация: МПК G05F1/66, H02J7/34/А.К. Тищенко, П.Т. Ганкевич, В.В. Савенков, Г.Д. Лившин; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Орбита».-№2001100777/09; заявл. 09.01.2001; опубл. 27.08.2003, Бюл. № 24 (III ч.). С. 796.
- Тищенко, А.К. Многоальтернативное управление критическими режимами системы электроснабжения космической станции/А.К. Тищенко, Е.М. Васильев, А.О. Тищенко//Вестник Воронежского государственного технического университета. 2015. Т. 11, № 2. С. 101-106.
