Организация многометодной среды поиска оптимальных проектных решений при разработке ЖРД

УДК 681.3

ОРГАНИЗАЦИЯ МНОГОМЕТОДНОЙ СРЕДЫ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ ПРОЕКТНЫХ

РЕШЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЖРД

С.Ю. Белецкая, О.Г. Яскевич, Е.М. Ильин

Рассматривается интеллектуальный подход к комплексному использованию моделей и процедур оптимального проектирования при разработке жидкостных ракетных двигателей

Ключевые слова: оптимальное проектирование, адаптивная поисковая среда, библиотека моделей и методов, многометодный режим, интеллектуальные процедуры

Особенностью задач проектирования,

производства и диагностики ЖРД является разнообразие их постановок и методов решения. В этой связи существенное значение имеет разработка адаптивных процедур, позволяющих формировать математические модели и выбирать наиболее эффективные вычислительные схемы поиска оптимальных вариантов в зависимости от специфики решаемых задач [1]. С этой целью наиболее целесообразным является применение методов и средств искусственного интеллекта. При этом управление процессом поиска оптимальных вариантов осуществляется с использованием интеллектуальных процедур, позволяющих определять стратегии решения конкретной задачи на основе экспертных знаний, накопленных при применении различных вычислительных схем .

Реализация рассматриваемого подхода при решении задач проектирования ЖРД предполагает построение многометодной интеллектуальной среды поиска оптимальных решений. В формируемую среду включаются вычислительные процедуры и программные средства, позволяющие осуществлять настройку алгоритмической базы проектирования и диагностики ЖРД на различные классы решаемых задач. Интеллектуальная среда должна обеспечивать адаптивное управление оптимизационным процессом и организацию многометодных комбинированных стратегий поиска оптимальных проектных вариантов [2]. Организация многометодной поисковой среды представлена на рисунке.

Адаптивная поисковая среда структурно состоит из двух основных блоков. Блок настройки алгоритмического обеспечения предназначен для анализа характеристик решаемых задач и последующего построения моделей и вычислительных схем для их решения. Блок оптимального проектирования предназначен

Белецкая Светлана Юрьевна - ВГТУ, д-р техн. наук,

профессор, тел. (473) 243-77-04

Яскевич Ольга Георгиевна - ВГТУ, канд. техн. наук,

доцент, тел. (473) 243-77-04

Ильин Евгений Михайлович - ВГТУ, аспирант,

тел. (473) 243-77-04

непосредственно для поиска оптимальных проектных вариантов.

В состав блока настройки входят следующие основные компоненты:

- библиотека математических моделей элементов ЖРД;

- библиотека оптимизационных моделей для решения задач поиска оптимальных вариантов при проектировании, производстве и диагностике ЖРД;

- библиотека процедур оптимизации;

- блоки построения и модификации моделей;

- процедуры интеллектуальной поддержки процесса построения алгоритмических схем поиска оптимальных вариантов на основе компонентномодульного подхода.

Библиотека математических моделей элементов ЖРД содержит комплекс статических и динамических моделей двигателя и агрегатов, с различной степенью точности описывающих реальные физические процессы. В нее включены модели агрегатов и узлов топливной системы, элементов системы охлаждения, агрегатов управления и регулирования ЖРД. Библиотека оптимизационных моделей включает комплекс

моделей структурного и параметрического синтеза, использующихся в проектно-производственном процессе создания ЖРД. При этом критерии и ограничения в моделях могут задаваться

алгоритмически с помощью имитационного и нейросетевого моделирования. При решении практических задач проектирования и производства ЖРД соответствующая модель выбирается из библиотеки или строится непосредственно пользователем в интерактивном режиме. В состав библиотеки включены также процедуры корректировки и модификации моделей.

Библиотека оптимизационных процедур

включает набор вычислительных модулей для решения задач оптимального проектирования ЖРД различных классов. При этом для решения задач параметрического синтеза используется комплекс вероятностно-детерминированных алгоритмов

непрерывной оптимизации поискового типа. Решение задач структурного синтеза осуществляется на основе стандартной и модифицированной схемы ветвей и границ.

Организация многометодной среды поиска оптимальных решений при разработке ЖРД

В состав библиотеки включен также набор процедур трансформации и преобразования моделей, подключение которых осуществляется в зависимости от специфики конкретной оптимизационной задачи (размерности, числа параметров, типов параметров, характера ограничений, количества критериев оптимальности и.т.д.).

При построении алгоритмической базы используется компонентно-модульный подход, предполагающий формирование алгоритмических схем из инвариантных модулей оптимального проектирования. При этом расширение

функциональности системы достигается не за счет наращивания алгоритмический базы, а за счет поиска способов агрегирования и комплексирования инвариантных структурных компонент [3,4].

Работа выполнена в рамках государственного контракта №14.В37.21.2105 от 14.11.2012 г.

Литература

1. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 488 с.

2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. - М.: МГТУ им. Баумана, 2002. 448 ^

3. Белышев Д.В. Программный комплекс

многометодных интеллектуальных процедур

оптимального управления / Д.В. Белышев, В.И. Гурман // Автоматика и телемеханика, 2003. №6. С.60-67.

4. Курейчик В.М., Вагин В.Н., Лебедев Б.К., Тарасов В.Б. Интеллектуальные системы. Москва: Физматлит, 2005 г. 325 с.

Воронежский государственный технический университет

ORGANIZATION OF MULTIMETHOD ENVIRONMENT FOR OPTIMAL DESIGN SOLUTIONS SEARCH IN LIQUID-PROPELLANT ROCKET ENGINE DEVELOPMENT

S.Yu. Beletskaya, O.G. Yaskevich, E.M. Ilyin

The intelligent approach for complex use of optimal design models and procedures in liquid-propellant rocket engine development is considered

Key words: optimal design, adaptive search engine environment, the models and algorithms library, multimethod mode, intelligent procedures