Моделирование задачи системы ориентации и управления движением космического аппарата на цифровой интегро-арифметической системе ИНТАР-274

рометра в 1000-100 раз дешевле, т.е. вполне доступно для крупных аппаратостроительных фирм.

В целом вертикальная интеграция для аппаратостроительных фирм обеспечивает, по крайней мере, три основных очевидных преимущества:

- экономические - товар внутри фирмы не требует торговых и других межфирменных издержек;

- технические - в процессе сквозного проектирования легче осуществляется оптимизация функциональных, технических, технологических и других параметров;

- организационные - сокращается количество технической документации, требующей согласования.

Очевидно, что вертикальная интеграция может быть реализована только с использованием САПР.

Данная конференция организована Таганрогским радиотехническим университетом, который одним из первых в СССР в 80-е годы разработал совместно с электронной промышленностью СССР сложный комплекс радиоэлектронной аппаратуры на принципах вертикальной интеграции.

При этом все преимущества вертикальной интеграции, включая сравнительную малочисленность разработчиков и значительное сокращение срока разработки, были доказаны. Объединяющим процессом было проектирование сверху (от функции устройства) вниз (до топологии ИС), хотя организационно группы разработчиков работали в разных местах.

Учитывая межвузовский характер данной конференции, представляется целесообразным рекомендовать вузам, готовящим специалистов по электронике, радиотехнике, приборостроению и т.п., ввести в учебную практику подготовку специалистов по САПР, в том числе с ориентацией на вертикальную интеграцию в электронике.

ЛИТЕРАТУРА

1. Электронная промышленность. № 1. 2001 М.: ОАО ЦНИИ "Электроника".

2. Электроника: прошлое, настоящее, будущее. М.: Мир, 1980.

3. Федотов Я.А. Вертикальная интеграция - единственный реальный путь развития электроники. М.: Электронная промышленность. ЦНИИ "Электроника", № 11-12. 1994.

О.Н.Пьявченко, И.Ф.Сурженко, Е.И.Харченко, В.Г.Шаповал

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРО-АРИФМЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ИНТАР-274

В 1979-1981 гг. по заказу НПО "Энергия" ОКБ "Миус" была создана цифровая интегро-арифметическая система "ИНТАР-274", ориентированная на исследование и отработку перспективных алгоритмов управления подвижных динамических объектов с реальными элементами систем управления. Данная ориентация была достигнута благодаря особенностям системы команд, логической организации и аппаратного состава системы. У входящего в состав ЦИАС "ИНТАР-274"

цифрового интегро-арифметического процессора структура перестраивается на реализацию макроопераций численного интегрирования, экстраполяции, формирования приращений переменных, умножения со сложением, логических операций, операций управления и связи. Архитектура процессора позволяет строить вычислительный процесс преимущественно в виде последовательностей поддержанных аппаратно крупных процедур, в каждой из которых происходит совмещение нескольких элементарных операций (типа сложения, умножения, считывания / записи в память и др.).

В состав аппаратуры ЦИАС "ИНТАР-274" входит мощное устройство связи, содержащее службу времени, систему прерываний, каналы аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, преобразователей "цифровой код - унитарный код" и "унитарный код - цифровой код", систему обмена релейными командами. Устройство позволяет с помощью ЦИАС "ИНТАР-274" в составе исследовательских стендов или автономно образовывать различные контуры исследования и отработки перспективных алгоритмов управления пространственным движением объекта (ПДО). При этом обеспечивается гибкое варьирование составом реальных подсистем сложных динамических объектов и их математических моделей.

Одним из основных этапов проектирования систем управления сложных динамических объектов на ЦИАС "ИНТАР-274" является автономное моделирование, когда реальная аппаратура заменяется математическими моделями.

Этот этап позволяет осуществить:

- проверку погрешностей методов численного решения математических моделей блоков реальных подсистем;

- оценку вычислительной трудоемкости блоков математических моделей реальных подсистем и их динамических свойств;

- организацию взаимодействия по информации и управлению отдельных блоков математических моделей в различных режимах моделирования.

Апробация ЦИАС "ИНТАР-274" была произведена в процессе автономного моделирования управляемого пространственного движения сложного динамического объекта в режиме отработки системы ориентации и управления космическим аппаратом при переходе с одной орбиты на другую (СОУД).

В состав математических моделей задачи СОУД входят следующие компоненты:

- математическая модель (ММ) объекта, включая модель твердого тела, с учетом управляющих воздействий исполнительного органа, возмущающего фактора, а также модель упругих колебаний с различными частотами колебаний. Аналитическое описание ММ объекта представляет собой систему дифференциальных уравнений, размерность которой определяется характером пространственного движения (одно-, двухплоскостное и трехплоскостное движение);

- ММ датчика угловой скорости, аналитическое описание которой представляет собой дифференциальное уравнение 2-го порядка, связывающее переменную на выходе датчика и значения угловой скорости;

- ММ блока фильтров, которая описывается дифференциальным уравнением 2-го порядка, связывающим переменные с выхода датчика угловых скоростей с переменной, по которой осуществляется управление;

- ММ блока управления, включающая аналитические описания порогового элемента, элемента задержки, апериодического звена 1 -го порядка;

- ММ исполнительного органа, представленная двумя парами действующих в противоположных направлениях управляющих воздействий, служащая для формирования управляющих воздействий, парирующих возмущающие факторы, и характеризующаяся запаздыванием включения, постоянными времени нарастания и спада управляющих воздействий;

- математическая модель возмущающего фактора, описывающая импульс с постоянной амплитуды, с произвольным моментом появления и постоянной длительностью.

Основные требования, предъявляемые к математическому моделированию задачи СОУД на ЦИАС "ИНТАР-274", сводятся к следующему:

- обеспечение погрешности е < 0,3% Дтах, где А;тах - максимальное значение ]-й переменной;

- реализация запаздываний, имеющих место в блоке управления и в исполнительном органе, с погрешностью не более 5%;

- временной интервал моделирования для обеспечения достоверной картины функционирования системы управления до 128 сек.

Моделирование задачи СОУД в ЦИАС "ИНТАР-274" осуществлялось в результате решения численным методом систем дифференциальных уравнений, описывающих моделируемые подсистемы воспроизведения типичных нелинейностей, элементов задержки, апериодического звена, импульсных сигналов с фронтами. Для выбранных методов численного интегрирования по интерполяционной формуле трапеции с квадратичной и кубичной экстраполяцией приращений величина шага интегрирования определялась на основе анализа графиков погрешности амплитудно-частотных характеристик разностных формул Адамса-Мултона. Рассматривались различные методы воспроизведения элементов задержки исполнительного органа.

Результаты моделирования на ЦИАС "ИНТАР-274" сопоставлялись с эталонными решениями уравнений на ЦВМ класса ЕС-1030. Из сравнения следовало, что воспроизведение параметров моделирования на ЦИАС "ИНТАР-274" осуществляется в допуске заданных погрешностей на всем интервале моделирования.

Многолетняя успешная эксплуатация ЦИАС "ИНТАР-274" в составе исследовательского стенда на предприятии НПО "Энергия" показала эффективность логической организации и состава аппаратуры ЦИАС "ИНТАР-274" при исследовании и отработке алгоритмов СОУД для различных моделей и модификаций космических аппаратов.

О.Н.Пьявченко, И.Ф.Сурженко, Е.И.Харченко, [В.Г.Шаповал

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЯЕМОГО СПУСКА ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА "СОЮЗ-ТМ" НА ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРО-АРИФМЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ИНТАР-274

В 1981 г. в НПО "Энергия" был создан моделирующий комплекс для отработки системы управляемого спуска космического аппарата (КА) "Союз-ТМ", в состав которого вошли цифровая интегро-арифметическая система "ИНТАР-274", аналоговые вычислительные машины АВК-2 и ЭМУ-10, бортовая ЦВМ 2СН,