Повышение точности расчета времени выполнения авиационных работ по распределению веществ и биологических объектов

21,2 %. Превосходство интегрального показателя над базовым интегральным выявлено также при рассмотрении показателя СГ в качестве наиболее приоритетного и составило в среднем 20,2 %.

Описана возможность и обоснована необходимость проведения сценарного анализа грузового порта путем планирования проведения экспериментов с имитационной моделью с помощью факторных планов с целью выявления влияния тех или иных факторов, присутствующих в осуществлении процессов в грузовом порту, на результирующие значения показателей качества логистического обслуживания. Определены наборы факторов, оказывающие явное прямое или косвенное влияние на значения выбранных показателей качества логистического обслуживания грузового порта

(отдельно для каждого показателя). Осуществлено шестьдесят четыре прогона модели с различными комбинациями состояний выбранных факторов. Получены значения всех откликов (выходных показателей) при каждом прогоне модели. На основе этих данных рассчитаны главные эффекты влияния каждого фактора на отдельные показатели и эффекты взаимодействия двух, трех, четырех, пяти и шести факторов, оказывающих влияние на отклики. Проанализированы все получившиеся результаты расчетов главных эффектов и эффектов взаимодействия. Выявлены комбинации факторов, оказывающие наибольшее положительное и отрицательное влияние на показатели качества, а также проанализированы наибольшие и наименьшие значения эффектов взаимодействия факторов, влияющих на показатели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кельтон, В Имитационное моделирование. Классика С8 [Текст]/В. Кельтон, А. Лоу.-СПб.: Питер; Киев: Издат. группа ВНУ, 2004. - 847 с.

2. Св. об офиц. рег. прогр. для ЭВМ 2008611883, Российская Федерация. Компьютерная система оцен-

ки качества логистического обслуживания грузового порта на основе имитационного моделирования [Текст]/А.А. Ханова, И.О. Григорьева; правообладатель Астр. гос. техн. ун-т.- № 2008610791; дата поступл. 28.02.2008; дата регистр. 16.04.2008.

УДК 656.7:63:658.53

Р.Б. Алтынбаев, С.Г. Хибатуллин

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ РАБОТ ПО РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ВЕЩЕСТВ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

В статье описывается научно-обоснованный метод расчета времени выполнения отдельных элементов полета воздушных судов при проведении авиационного распределения веществ и биологических объектов (АРВ и БО) в сельском хозяйстве. Предлагаемый метод является расчетно-аналитическим и основывается на моделировании процесса выполнения отдельных элементов полета. В качестве исходных данных используются традиционный набор летно-технических характеристик воздушного судна для каждого варианта сельскохозяйственного оборудования и подробные данные о технологии различных видов АРВ и БО и их способах.

Для расчета времени выполнения отдельных элементов полета применяется метод определения времени полета для всех, даже самых мелких, элементов полета. В дальнейшем методика расчета показана на примере самолета Ан-2 для полетов, выполняемых челночным способом. Челночный способ выбран как наиболее часто встречающийся (обрабатывается более 95 % площадей) при выполнении АРВ и БО [1].

На рис. 1 показан типовой профиль полета при выполнении АРВ и БО челночным способом, на котором выделены все первичные составляющие элементов полета. В качестве первичных составляющих приняты: 1 - взлет и разгон до ско-

Рис.1. Схема полета самолета Ан-2 при обработке челночным способом

рости набора высоты (/Взл); 2 - набор высоты для подлета к полю (7 2,аб ); 2' - разворот на курс следования (7 2разв ); 3 - горизонтальный полет к полю (73гп); 3' - разворот для захода на поле (73разв ); 4 -снижение на поле (7 4н ); 5 - горизонтальный полет на высоте гона до захода на гон (75п); 6 - полет над полем (7 6он ); 7 - горизонтальный полет после выхода из гона до начала набора высоты (7 7ых ); 8 - набор высоты для разворота на повторный гон (7 8иб ); 9 - разворот на повторный гон (7 ^ ); 10 -снижение на поле (710 ); 11 - горизонтальный полет после снижения на высоте гона до захода на гон (711 ); 12 - полет над полем (712 ); 13 - горизонтальный полет после выхода из гона до начала набора высоты (7 ^ ); 14 - набор высоты для подлета к аэродрому (7 ^ ); 14' - разворот для полета к аэродрому (71разв ); 15 - горизонтальный полет к аэродрому (7 хг5п ); 16 - разворот для захода на посадочный курс (71рбазв ); 17 - снижение на аэродром (71с7н ); 18 - выдерживание самолета на посадочной прямой (7 ^ ); 19 - посадка и пробег (7 ^ ).

Расчет ведется для всех первичных составляющих элементов полета (кроме горизонтальных участков при перелете от аэродрома до поля и обратно и времени нахождения над полем) следующим образом: 71 - по руководству по летной эксплуатации;

АН

^ =

2кУ ^

разв

у

180 + 2<(Л 2Д8П1Ср

360

+ -

VI

разв

Л 0

Г Г Iх1 =

сн» сн > сн

АН

^.5 .7 .11 ЛЗ .18 _ г.п. > вых» вх » г.п » вых

К V

Кг,

;

| ' наб ' наб

" —

1Т /3' разв » ра:

.14'

г16 =

разв

2пУ г

разв

Ф

360

7 п9ос - по руководству по летной эксплуатации,

где V - воздушная скорость самолета; V - вертикальная составляющая скорости самолета на этапах набора высоты и снижения; АН - изменение высоты на отдельном этапе полета; £ - протяженность отдельного этапа полета; ф - угол разворота самолета; у - угол крена самолета в развороте; Я - радиус разворота; К, К - коэффициенты, учитывающие изменение времени полета и средней скорости полета от воздействия ветра.

Полеты при выполнении АРВ и БО, как и другие виды полетов, обычно выполняются в условиях, отличных от штилевых. Следовательно, как на время полета в целом, так и на время его отдельных элементов ветер оказывает некоторое влияние, которое необходимо учитывать. Особенности полетов при выполнении АРВ и БО заключаются в том, что существенную часть их времени, наряду с прямолинейными участками (полет к полю и обратно, полет над полем), составляют различные маневры, в т. ч. и координированные.

При полетах по прямолинейным участкам влияние ветра на время полета можно учитывать аналогично влиянию ветра в транспортном полете. Коэффициент, учитывающий увеличение времени полета, рассчитывается для ожидаемых условий эксплуатации методом численного интегрирования по формуле:

Уйх

г „„ = -

2лУ„,

Ф

360

К =-

П

1 зои

ч

и -1

и 008 х + л/у 2 - и 2 8ш 2.

где и - ожидаемая скорость ветра; х - угол ветра; П - число интервалов интегрирования.

Поскольку при определении производительности полетов расчет ведется для конкретных условий выполнения АРВ и БО, поправку на ветер целесообразно вводить при определении скорости выполнения прямолинейного этапа полета. Такая поправка определяется методом численного интегрирования по формуле:

Ку = -{ П о

1? и 008 х + л/У2 - и2 8ш 2 X

У

-йХ.

где Уразв - средняя скорость выполнения разворота.

Задача значительно усложняется при учете влияния ветра на этапе выполнения маневра для повторного захода на гон, где по завершении маневра необходимо выйти в строго определенную фиксированную точку. Для оценки влияния ветра на продолжительность выполнения маневра условно разобьем его на три этапа: набор высоты, полет в горизонтальной плоскости (разворот) и снижение (рис. 2).

Поскольку набор высоты после выхода из гона и снижение после завершения маневра выполняется практически без доворотов по прямолинейным наклонным траекториям, влияние ветра на них с достаточной степенью точности можно учесть введением коэффициента К в расчетную формулу

АН

наб/сн

Время полета по некоторому прямолинейному участку в этом случае определяется выражением:

, =

пол КУУ

Аналогично уточняется время выполнения разворота для выхода на заданный курс:

где Копределяется по формуле (6) для

у = у б^е.

наб

Рассмотрим влияние ветра на время выполнения маневра в горизонтальной плоскости. На рисунках показана траектория выполнения маневров относительно воздуха при разворотах против ветра и в штиль (рис. 3, а) и по ветру (рис. 3, б).

разв

/

/

Рис. 2. Элементы маневра самолета Ан-2 для повторного захода на гон

а)

и

б)

4 > J / "ф = 90°/

2

1 V

гТ\ i R

' i — i сн захв <: } ' 5>

Рис.3. Траектория выполнения маневра для повторного захода на гон относительно воздуха при разворотах: а - против ветра и в штиль; б - по ветру

При этом предполагается, что угол ф может изменяться в интервале от 0 до 90°. В допустимом диапазоне изменение силы ветра для компенсации его влияния (сноса) с целью выхода на заданную точку при развороте против ветра достаточно изменить величину угла отворота ф, а при развороте по ветру практически во всех случаях необходимо пролететь некоторое время в сторону, противоположную развороту (участок 2-2').

Время выполнения маневра в штилевых условиях определяется по формуле:

или

2лУ„

- + -

2 R

"""" g  tgy Vv*

где l — величина сноса;

l = tU

+ U

I -I

ch захд

v+u

t___ =

271V,

г-tgy

180 + 2cp i 2R sin ф

360

V,

развхр

где первое слагаемое определяет время полета на участке 1-4, а второе - на участке 4-5. Для упрощения расчетов принято, что У1'4=¥4'5=¥ , и

* * ' разв.ср'

угол ф включает в себя угол, равный 20°, который самолет пролетит при переходе из правого виража в левый, что практически не оказывает влияние на точность расчета. Следовательно,

I

U, при ф > 90°.

_____н ' * т

Расчет времени выполнения разворота ведется методом последовательных приближений. В качестве первого приближения при определении угла отворота ф или величины сноса l берется время полета в штиль по формуле (12). В общем случае на самолет действует ветер, направленный под некоторым углом x к направлению полета. Для рассмотрения этого общего случая разложим вектор скорости ветра на две составляющие: боковую U = U sin x и продольную U = U cos x (рис. 4), x y

и рассмотрим сложное движение воздушного судна.

Предполагая, что влияние составляющей U^ компенсируется летчиком только на участке 4-5, получим изменение времени полета за счет ее воздействия:

Ф = arceos

2 R

где /захв - ширина рабочего захвата.

При выполнении маневра в условиях воздействия бокового ветра время маневра определяется по формулам:

AtV, _ 'no^COSX 'пол

V.

разв.ср

В общем случае зависимости (13)—(16) имеют следующий вид:

tU =-

2л V.

s-tgy

где ф = arceos-

I +1.

180 + 2ф | 2R sin ф 360 ) + ^-и2 tu и + 1

пол захв

2 R

arceos

2 R

при ф < 90°

Г =

1 +

U cosjc

2tiV

£tgy

180+ 2ф 360

в.ср у

2R sin ф

-U2 sin2.

Рис. 4. Разложение вектора скорости ветра на составляющие

где ф = arceos

t Usmx + l

пол 1 laxii

tU =

полн

1+

2 R

U eos je

при Ф < 90°;

г "потр — '

2яУ„

2 R

s.cp у

1 -I

+и25т2х V + 1/ где I = 1и и 8т х, при ф > 90°.

сн пол ' * Тпотр

Для учета влияния ветрового режима на время выполнения маневра необходимо произвести расчет зависимости коэффициента увеличения времени от соотношения скоростей ветра и воздушного судна:

пол

метод последовательных приближений с заранее оговоренной точностью е.

Время выполнения маневра для повторного захода на гон определяется по формуле: / . „ . „ \

t - К1

ман t

+ к:

АН АН

—+—

уу у У в

* uafí í»xi

+

( 2 nV разв.ср (180 + \ i 2R sin ф

^ 8- tgy 1 360 J V разв.ср у

где АН - перепад высот разворота и полета на гоне; Унаб, Ун - вертикальные скорости набора и снижения; , , , - время захода на гон и выхо-

вх вых

да из него; К,1, К,2 определяются для ожидаемого соотношения и и У по формулам (6) и (23) соответственно.

t^ =- Гф<£с,

^пол I >

я J

где Ф - равно ,и из выражения (19) при ф < 90° и равно 1ипош из выражения (20) при ф > 90°. Таким образом,

^ 360

\Фс1Х

и *

п п

* . пгг

Вычисление ведется методом численного интегрирования для фиксированных соотношений скоростей ветра и воздушного судна по формулам (19) и (20). В вычислениях ?с/ используется

Полученный по результатам расчета набор времени для выполнения первичных составляющих элементов полета можно сгруппировать в нормативы, которые логично отражают основные этапы полета воздушного судна.

Данные нормативы можно составить отдельно для каждого способа АРВ и БО во всем рабочем диапазоне высот для этапов перелета и полета над полем. Такие нормативы времени могут быть использованы не только для планирования и отчета, но и для контроля над соблюдением технологии полета при проведении АРВ и БО путем сравнения нормативного времени с фактически затраченным.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бондаренко, В.А. Инновационные процессы в авиационно-химических работах - экологический

аспект [Текст]/В.А. Бондаренко, Р.Т. Абдрашитов, К.Ю. Дибихин [и др.].-Оренбург: ОГУ, 1998.-200 с.

УДК 681.3

А.С. Катасёв, Д.Р. Газимова

МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИИ В ПАРТНЕРСКИХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМАХ

В настоящее время для решения большого количества неформализованных и плохо формализованных задач в различных предметных областях человеческой деятельности успешно применяются экспертные системы. В своем развитии они прошли путь от простых статических систем поддержки принятия решений до нечетких, мягких и партнерских экспертных систем [2].

Основное отличие нечетких систем от мягких состоит в том, что последние содержат встроенные механизмы автоматизированного формирования баз знаний на основе методов интеллектуального анализа данных. Именно поэтому мягкие экспертные системы называют адаптивными системами нечеткого логического вывода.

Партнерские экспертные системы, кроме того, способны не только к адаптации к накопленным в предметной области данным и формированию своей базы знаний, но и к ее оптимизации, выбору лучшей модели представления знаний в зависимости от особенностей предметной области, а также к построению модели пользователя и ведению диалога с ним.

Актуальной задачей при разработке экспертных систем, в целом, и партнерских систем, в частности, была и остается задача поиска эффективной модели представления экспертных знаний.

В данной статье предлагается инвариантная нечетко-продукционная модель представления знаний, описывается алгоритм нечеткого логического вывода на данной модели, показывается ее эффективность.

Проблема представления знаний

Существует множество формальных моделей представления знаний, среди которых большое

распространение получили правила продукций из-за гибкости описания с их помощью знаний и закономерностей предметной области, а также простоты реализации процедуры вывода.

Во время функционирования экспертной системы на ее вход подаются исходные данные (факты), сопоставляемые с антецедентами продукционных правил, каждое из которых формирует собственный выходной результат. Каждый цикл работы процедуры вывода завершается получением решения задачи либо формированием новых фактов.

Известно, что исходные данные (факты) часто характеризуются различной природой и измерены в различных шкалах [6]:

количественные (непрерывные, дискретные);

качественные (порядковые, номинальные, бинарные).

Кроме того, исходные данные могут быть как абсолютно четкими, так и нечеткими, неточными, неопределенными. При этом ни одна из существующих в настоящее время продукционных моделей представления знаний не способна одновременно работать со всеми типами данных.

Так, в традиционных правилах продукций используются только четкие входные значения, приводящие к формированию четкого выходного результата. Причем, отсутствие части исходных данных делает невозможным осуществление логического вывода в целом.

Пример простого продукционного правила:

ЕСЛИ х = А И у = В ТО г = С.

Здесь при отсутствии значений хотя бы одной из входных переменных х или у невозможно получить значение выходной переменной г.