ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВЕРТОЛЕТА

Зайцева А. А.

Уфимский государственный авиационный технический университет

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ МНОГОДВИГАТЕЛЬНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ВЕРТОЛЕТА

Аннотация

В статье рассматриваются принципы разработки программного модуля, который позволяет автоматизировать основные процедуры, связанные с исследованием динамических характеристик интегрированной системы управления силовой установкой вертолета. Обсуждается выбор программной среды, в рамках которой можно реализовать весь комплекс вычислительных процедур, обеспечив при этом требования мобильности, интероперабельности, масштабируемости, а также другие требования, которые предъявляются к современным программным системам.

Ключевые слова: вертолет, силовая установка, программный модуль.

 Zajceva А. A.

Ufa State Aviation Technical University

SOFTWARE FOR RESEARCH INTEGRATED MULTIENGINE POWERPLANT HELICOPTER

Abstract

This article discusses the principles of software module that enables you to automate basic procedures related to the study of the dynamic characteristics of an integrated management system powerplant helicopter. We discuss the choice of the software environment in which you can implement the entire complex computational procedures while ensuring that the requirements of portability, interoperability, scalability, as well as other requirements that apply to modern software systems.

Keywords: helicopter, powerplant, software module.

Исследование сложных технических систем, к числу которых относятся интегрированные многодвигательные силовые установки вертолетов, требует выполнения ряда сложных вычислений, связанных с декомпозицией процедуры синтеза системы синхронизации режимов работы двигателей вертолета по комплексу параметров [1], реализацией алгоритма совмещенного управления силовой установкой вертолета в условиях нечеткой информации о свойствах случайных событий, возникающих при переходе на ручной режим управления с последующим возвратом на исходный автоматический режим [2], с построением нечеткого ожидания выходных реакций исследуемой системы и формализацией нечеткой информации [3]. Для упрощения этих расчетов был разработан программный комплекс, позволяющий автоматизировать вычислительные операции, связанные с исследованием интегрированной системы управления силовой установкой вертолета в рассматриваемых ситуациях [4].

При выборе языка программирования были учтены следующие особенности разрабатываемой программы:

• возможность переноса (мобильность/переносимость - portalility) прикладных систем, после внесения минимальных изменений в исходный отлаженный текст, на широкий класс исследуемых систем;
• совместную работу (интероперабельность - interoperability) с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах;
• возможность расширяемости/масштабируемости (extensibility scalability);
• взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем последним переход от системы к системе (дружественность к пользователю - driveability).

Мобильность обеспечивает возможность использования разных аппаратных платформ, в которые требуется внести лишь незначительные изменения. Данное свойство основывается на механизме инкапсуляции (скрытие реализации), когда данные и процедуры объекта скрываются от внешнего пользователя, и связь с объектом ограничивается набором сообщений, которые «понимает» объект.

Для того, чтобы обеспечить интероперабельность разрабатываемой программной системы, необходима либо единая трактовка всех типов данных, в том числе абстрактных, либо индивидуальная процедура преобразования сообщения для каждой пары неодинаковых взаимодействующих систем. Первое направление связано с использованием абстрактных типов данных, объединяющих данные и операции для описания новых типов, что позволяет использовать новые типы наравне с уже существующими. Второе направление поддерживается принципами полиморфизма и динамического связывания.

Расширяемость и масштабируемость позволяет реализовывать механизм эволюции, постепенного развития функций систем, замены отдельных компонентов без перестройки всей системы, что приводит к экономии значительных средств при расширении системы, поскольку многое не нужно создавать заново.

Дружественность к пользователю подразумевает наличие у системы всех трех вышеуказанных качеств. Расширяемость требуется для разработки программной поддержки новых парадигм общения человека с машиной. Мобильность необходима ввиду быстрой смены старых и появления новых устройств человеко-машинного интерфейса. С точки зрения интероперабельности человек воспринимается как другая система, с которой открытая система должна уметь взаимодействовать.

Таким образом, выбор языка программирования определяется следующими критериями:

• наличие в активной версии транслятора языка средств структурного программирования и организации пользовательского интерфейса;
• возможность проводить математические расчеты, т.е. наличие соответствующих типов данных и функций для работы с ними;
• возможности разбиения программы на модули;
• возможность создания программ не требовательных к ресурсам ЭВМ.

Рассматривая известные языки программирования, можно сделать следующие выводы. Язык Delphi является одним из наиболее удобных средств объектно-ориентированного программирования. Именно поэтому для создания программы выбрана система программирования Delphi 7 в версии Embarcadero Rad Studio 2010. Версия Delphi 2010 обеспечивает полную поддержку Unicode. Приложения могут выполняться на любой языковой версии Windows. Применение Unicode гарантирует, что приложения будут одинаково выглядеть и функционировать во всех языковых версиях Windows и поддерживать как Unicode-строки, так и ANSI-строки. Новые усовершенствованные средства локализации помогают переводить приложения на различные языки. Все функции Windows API заменены на их unicode-аналоги.

Структура программного комплекса

В структуре программного комплекса можно выделить следующие уровни:

• модуль «Ввод исходных данных»;
• модуль «Синтез интегрированной САУ СУ вертолета».

Главное окно первого модуля представляет собой систему следующих закладок (рис. 1): «Варианты», «Нечеткие моменты», «Параметры объекта». Кроме того, главное меню каждого из модулей содержит обязательные пункты «Окна» и «Справка». В закладке «Окна» содержится список открытых в данном сеансе диалоговых окон. Закладка «Справка» включает подпункты «Помощь» и «О программе». Первый из подпунктов позволяет вызвать справочную систему по работе с данным модулем. Второй выводит в виде окна с логотипом, отображаемым при загрузке модуля, краткие сведения о текущей программе (название модуля, версия, авторские права).

Рис. 1 - Диалоговое окно модуля «Ввод исходных данных»

Первая закладка («Варианты») предназначена для редактирования вариантов структур исследуемой системы. С помощью выпадающего списка выбирается тип САУ СУ, с которой работает программный комплекс. В данном случае — это система управления частотой вращения силовой турбины. Редактирование осуществляется с помощью следующих кнопок: кнопки добавления варианта, кнопки добавления типового звена, кнопки редактирования варианта, кнопки удаления варианта. Кнопка редактирования варианта вызывает выпадение подзакладки, которая содержит список возможных альтернатив с комментариями по поводу назначения соответствующего варианта.

Закладка «Нечеткие моменты» (рис. 2) предназначена для ввода исходных данных о нечетких моментах времени переключения системы управления на ручной режим управления и обратного переключения на автоматический режим.

Рис. 2 - Закладка «Нечеткие моменты» модуля «Ввод исходных данных»

Эти данные используются в процедуре оптимизации показателей размытости нечетких множеств, экстремалями которых являются искомые функции принадлежности к возможным состояниям исследуемой системы. Данная процедура имеет два варианта – с использованием одного и двух нечетких моментов. Данная опция задается выпадающим списком. В зависимости от выбранного варианта подзакладка «Ввод двух моментов» обеспечивает ввод моментов первого и второго порядков для режимов прямого и обратного переключения структуры. После ввода и проверки исходных данных кнопка «Расчет» запускает процедуру оптимизации.

Закладка «Параметры объекта» обеспечивает ввод параметров заданной части системы для выбранного режима работы силовой установки. Учитывая условия параметрической неопределенности, в которых осуществляется функционирование системы управления силовой установкой вертолета, в программе предусмотрена возможность случайного разброса введенных параметров.

Модуль «Синтез интегрированной САУ СУ вертолета» является головным модулем программы, реализующим основные процедуры синтеза системы синхронизации режимов работы двигателей вертолета по комплексу параметров и алгоритма совмещенного управления силовой установкой вертолета. Главное окно этого модуля представлено на рис. 3. Главное окно модуля включает две закладки: «Варианты» и «Результаты синтеза».

Закладка «Варианты» задает вариант структурной схемы исследуемой системы, который запускает соответствующую процедуру синтеза. Выбор варианта осуществляется с помощью выпадающего списка. Запуск процедуры расчета параметров производится с помощью кнопки «Синтез». При этом в правой части диалогового окна выводится структурная схема синтезированной системы.

Закладка «Результаты синтеза» запускает механизм моделирования синтезированной системы управления. В ее состав входят две подзакладки: «Результаты синтеза» и «Результаты моделирования». Подзакладка «Результаты синтеза» позволяет загружать структуру и параметры систем, синтезированных в данном модуле. С помощью подзакладки «Результаты моделирования» на экран выводятся данные, полученные в ходе моделирования синтезированных систем.

Таким образом, разработанный программный комплекс позволяет автоматизировать основные процедуры, связанные с исследованием интегрированной системы синхронизации режимов работы двигателей силовой установки вертолета в условиях структурной и параметрической неопределенности.

Рис. 3 - Диалоговое окно модуля «Синтез интегрированной САУ СУ вертолета»

Показано, что использование среды визуального объектно-ориентированного программирования Delphi 7 в версии Embarcadero Rad Studio 2010 позволяет обеспечить возможности расширяемости, масштабируемости, мобильности и переносимости программного продукта, что необходимо для эффективной работы с программными средствами.

Литература

1. Микрюков С.Г., Ефанов В.Н., Зайцева А.А. Синтез системы синхронизации режимов работы двигателей силовой установки вертолета // Авиакосмическое приборостроение, № 11, 2012. - С. 3-9.
2. Микрюков С.Г., Ефанов В.Н., Зайцева А.А. Алгоритм совмещенного управления силовой установкой вертолета // Мехатроника, автоматизация, управление, №8, 2013. - С. 59 – 64.
3. Ефанов В.Н., Зайцева А.А. Система поддержки принятия решений экипажем вертолета на основе темпоральных прецедентов // Вестник УГАТУ: научный журнал УГАТУ. 2014. Т. 18, № 5 (66). С. 161–170.
4. Вельдяев А.П., Дементьев В.В., Ефанов В.Н., Зайцева А.А. Модель многорежимной двухдвигательной силовой установки вертолета. Свид. об офиц. рег. программы для ЭВМ № 2014660919. М.: Роспатент, 2014.

References

1. Mikryukov S.G., Efanov V.N., Zaytseva A.A. Sintez sistemyi sinhronizatsii rezhimov rabotyi dvigateley silovoy ustanovki vertoleta // Aviakosmicheskoe priborostroenie, № 11, 2012. - S. 3-9.
2. Mikryukov S.G., Efanov V.N., Zaytseva A.A. Algoritm sovmeschennogo upravleniya silovoy ustanovkoy vertoleta // Mehatronika, avtomatizatsiya, upravlenie, №8, 2013. - S. 59 – 64.
3. Efanov V.N., Zaytseva A.A. Sistema podderzhki prinyatiya resheniy ekipazhem vertoleta na osnove temporalnyih pretsedentov // Vestnik UGATU: nauchnyiy zhurnal UGATU. 2014. T. 18, № 5 (66). S. 161–170.
4. Veldyaev A.P., Dementev V.V., Efanov V.N., Zaytseva A.A. Model mnogorezhimnoy dvuhdvigatelnoy silovoy ustanovki vertoleta. Svid. ob ofits. reg. programmyi dlya EVM № 2014660919. M.: Rospatent, 2014.