Методология проектирования информационно-измерительных систем тренажеров подвижных наземных объектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, доктор технических наук Курочкин, Сергей Александрович

• Курочкин, Сергей Александрович
• доктор технических наук
• 2007

Оглавление диссертации доктор технических наук Курочкин, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРЕНАЖЕРА

КАК ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА, ОРИЕНТИРОВАННОЙ

НА ОБУЧЕНИЕ ОПЕРАТОРА

1.0. Введение

1.1. Поколения тренажеров и методы их проектирования

1.1.1. Первое поколение

1.1.2. Второе поколение

1.1.3. Третье поколение

1.1.4. Четвертое поколение тренажеров и проблема их проектирования

1.2. Способы классификации тренажеров

1.2.1. Деление тренажеров по функциональным признакам

1.2.2. Деление по способу организации обучения

1.2.3. Деление по типу элементной базы

1.3. Проблема подобия

1.3.1. Пространство релевантных параметров

1.3.2. Годографы изображающих векторов 50 в пространстве релевантных параметров

1.3.3. Годографы изображающих векторов 5 3 в частотном пространстве релевантных параметров

1.3.4. Понятие подобия и критерии подобия

1.3.5. Разделение критериев по количеству релевантных параметров

1.3.6. Разделение критериев по масштабированию параметров

1.3.7. Разделение по физической природе параметров

1.3.8. Разделение критериев по воздействию на оператора

1.3.9. Разделение критериев по изменению параметров во времени

1.3.10. Разделение критериев по степени релевантности

1.4. Принципы системного проектирования тренажеров 68 как физических моделей

1.4.1. Концептуальный уровень разработки

1.4.2. Уровень аппаратных средств

1.4.3. Уровень математического обеспечения

1.4.4. Уровень программного обеспечения

1.4.5. Проблема системного проектирования тренажеров

1.5. Выводы

2. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДОБИЯ В ТРЕНАЖЕРАХ

2.0. Введение

2.1. Обеспечение статического подобия по линейной модели

2.1.1. Линейная модель при отсутствии ограничений

2.1.2. Достижение статического практического подобия 85 как решение задачи линейного программирования

2.1.3. Подобие при линейной модели и критерии 89 в виде квадратичной формы

2.1.4. Достижение статического практического подобия 91 методом кусочной линеаризации квадратичного критерия

2.2. Статическое подобие при нелинейной модели

2.2.1. Постановка задачи поиска экстремума по нелинейной модели

2.2.2. Решение статической задачи нелинейного программирования 97 методом неопределенных множителей

2.2.3. Решение статической задачи нелинейного программирования 100 методом линеаризации

2.3. Абсолютное динамическое подобие

2.3.1. Обеспечение абсолютного динамического подобия по системе линеиных дифференциальных уравнении

2.3.2. Обеспечение абсолютного динамического подобия линейной системы, структура которой представлена в виде передаточных функций

2.3.3. Линейная модель со встречно-параллельным включением 116 корректирующих устройств

2.4. Практическое подобие в линейных системах 122 при ограничениях на структуру физической модели

2.4.1. Параметрическая оптимизация

2.4.2. Решение динамической задачи методом Куна-Таккера

2.4.3. Решение динамической задачи методом кусочной линеаризации

2.4.4. Практическое подобие на характерных частотах

2.4.5. Структурно-параметрические аспекты оптимизации 128 критерия подобия

2.5. Достижение практического подобия с использованием 131 условий абсолютного динамического подобия

2.6. Выводы

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОДВИЖНОГО 140 НАЗЕМНОГО ОБЪЕКТА

3.0. Введение

3.1. Движение ПНО в пространстве

3.1.1. Динамика движения ПНО в пространстве

3.1.2. Кинематика движения ПНО

3.1.3. Модель дороги при продольном движении

3.2. Системы управления продольным движением ПНО

3.2.1. Модель переключения скоростей

3.2.2. Модель сцепления

3.2.3. Модель двигательной установки и трансмиссии

3.2.4. Управление вариатором и углом курса

3.2.5. Управление торможением

3.2.6. Моделирование стартера

3.3. Акустический шум ПНО 171 3.3.1. Механизм возникновения акустического шума

3.3.2. Передача структурного шума к точке наблюдения

3.3.3. Типовые источники шума ПНО

3.4. Изображение окружающей среды

3.4.1. Общие принципы модуляции светового потока

3.4.2. Формирование плоского изображения сцены

3.4.3. Смещение изображения точки

3.5. Система, решающая целевые задачи

3.6. Взаимосвязь математических моделей

3.7. Выводы

4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВИРТУАЛЬНОГО ОБЪЕКТА

4.0. Введение

4.1. Воздействия на оператора вследствие движения ПНО

4.1.1. Допущения, принятые при упрощении модели движения ПНО

4.1.2. Одномерное движение кабины

4.1.3. Многомерное движение кабины

4.1.4. Плоское движение кабины по вертикали и углу тангажа

4.1.5. Поперечно угловые перемещения

4.1.6. Частотный анализ движения ПНО

4.2. Модель продольного движения и маневров ПНО по углу курса

4.2.1. Продольное движение ПНО с колесными движителями

4.2.2. Продольное движение ПНО с гусеничными движителями

4.3. Воздействие оборудования, решающего целевые задачи

4.3.1. Реакция ПНО по координате z

4.3.2. Реакция ПНО по координате S

4.3.3. Реакция ПНО по координате у

4.3.4. Общая методика воспроизведения работы оборудования 240 для решения целевых задач

4.4. Генерация шумов

4.5. Генерация изображений

4.5.1. Имитация цели

4.5.2. Моделирование ландшафта

4.5.3. Моделирование маневров ПНО и цели 261 4.6. Выводы

5. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО- 266 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ТРЕНАЖЕРОВ

5.0. Введение

5.1. Модель сенсорной подсистемы

5.1.1. Датчики

5.1.2. Усиление и фильтрация сигналов

5.1.3. Аналогово-цифровое преобразование сигналов датчиков

5.2. Математическая модель динамической платформы

5.2.1. Функциональная схема платформы

5.2.2. Математическая модель движений платформы

5.2.3. Математическая модель привода

5.3. Программная обработка данных

5.3.1. Организация вычислительного процесса

5.3.2. Учет временных характеристик процессора 291 при определении критерия подобия

5.4. Практическое применение методологии проектирования тренажеров

5.5. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология проектирования информационно-измерительных систем тренажеров подвижных наземных объектов»

Актуальность проблемы. Современный этап развития подвижных наземных объектов (ПНО) характеризуется, с одной стороны, существенным расширением функций, выполняемых ПНО, что, в свою очередь, требует от оператора известных навыков управления соответствующим оборудованием. С другой стороны, относительно высокая сложность и стоимость самого объекта и оборудования, решающего целевые задачи, дороговизна углеводородных энергоносителей и расходных материалов делает проблематичным обучение операторов, основанное на управлении реальными объектами в естественных условиях. С третьей стороны, острая конкуренция на рынке объектов исследуемого класса требует постоянной модернизации аппаратных средств, что предъявляет жесткие условия к срокам освоения операторами новой техники.

В этих условиях остро встает проблема сокращения сроков и повышения качества массовой подготовки операторов. Указанная проблема во всех индустриально развитых странах мира решается путем замены на ранних этапах обучения реальных управляемых комплексов их аналогом (тренажером), воздействующим на оператора, при соответствующем управлении, так же, как и воспроизводимый объект, и обеспечивающим имитацию различных режимов работы, в том числе нештатных ситуаций. Это, в свою очередь, порождает проблему сокращения сроков и повышение качества проектирования тренажеров, в частности, промышленного выпуска тренажеров параллельно с освоением в производстве воспроизводимых на них объектов.

Любой тренажер представляет собой физическую модель, подобную реальному объекту в заданных релевантных аспектах. В частности, основными параметрами подвижных наземных объектов, с которыми сталкивается оператор при управлении ими, являются параметры движения, а также параметры оборудования, решающего целевые задачи. При этом если физическую модель рассматривать как объект проектирования, то она представляет собой также сложную эргатическую информационно-измерительную и управляющую систему. В этой системе оператор манипулирует имитаторами органов управления, указанные манипуляции измеряются датчиками сенсорной подсистемы, и обрабатываются на ЭВМ. Затем приводятся в действие исполнительные подсистемы тренажера, и в результате на оператора должно оказываться механическое, тактильное, звуковое, световое, и прочие воздействия, аналогичные соответствующим воздействиям реального ПНО.

Информационно-измерительная система является одной из основных в тренажере. Именно от точности измерения моторной реакции оператора, адекватности обработки измерительной информации в системе и полноты воспроизведения воздействий на оператора зависит уровень статического, динамического и информационного подобия тренажеров реальным ПНО, что в конечном итоге определяет эффективность их применения при подготовке операторов.

Проблемы целенаправленного проектирования тренажеров ПНО решены далеко не полностью. В частности не сформирована общая концепция и методология целенаправленного синтеза информационно-измерительных и управляющих систем физических моделей, обеспечивающих в совокупности с их исполнительными устройствами и механизмами воспроизведение релевантных свойств реальных объектов при воздействии на них со стороны оператора, оптимально соответствующее свойствам ПНО.

Все это объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Таким образом, объектом исследования диссертации являются информационно-измерительные системы тренажеров подвижных наземных объектов, которые измеряют состояние имитаторов органов управления и за счет обработки измерительной информации обеспечивают реакцию физических моделей в ряде релевантных аспектов такую же, как и реакция моделируемого объекта.

Вследствие того, что задачи, решаемые в диссертации, и полученные результаты могут быть применены, в том числе и для железнодорожных, морских, воздушных средств базирования спецоборудования, названный объект может быть расширен до класса объектов.

Важным требованием, предъявляемым к информационно-измерительным и управляющим системам физических моделей исследуемого класса, является обеспечение воспроизведение в деталях релевантных характеристик оригинала. Таким образом, предметом исследования диссертации являются характеристики информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающие статическое, динамическое и информационное подобие физической модели реальным объектам, а также методы целенаправленного изменения указанных характеристик за счет технических решений, закладываемых в системы на этапе проектирования, производства и эксплуатации тренажеров.

В диссертационной работе использован подход, к описанию тренажерной техники, основанный на аналитических методах математического моделирования. Математические модели, разработанные в рамках примененного подхода, базируются на теориях: подобия, систем, сигналов, управления и принятия оптимальных решений. Для описания механических воздействий на оператора как со стороны ПНО, так и со стороны его физической модели, использовались методы теоретической механики. Впервые для целенаправленного синтеза информационно-измерительных и управляющих систем физических моделей теория подобия объединена с теорией принятия оптимальных решений.

Диссертационная работа является дальнейшим развитием теории и методологии проектирования тренажеров, различными аспектами которой занимались: П.М. Алабужев, В.Б.Геронимус, В.А.Веников, М.В.Кирпичев, Ю.Б. Под-чуфаров, М.А.Мамонтов и др. (теория подобия); A.C. Бабенко, В.А. Боднер, P.A. Закиров, B.C. Шукшунов, и др. (теория проектирования тренажеров как технических систем). Из зарубежных специалистов подобные исследования проводили Д.А. Браун, И. Голдстейн, Ж. Кристенсен, Дж. О'Брайен, Г. Савледи, Д. Холдинг, Р. Эбертс и др.

Цель диссертации состоит в разработке концепции и методологии создания информационно-измерительных систем физических моделей, обеспечивающих оптимальное подобие ряда релевантных параметров тренажеров аналогичным параметрам подвижных наземных объектов.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решены следующие задачи.

1. Определены поколения развития тренажеров, а для тренажеров последнего, четвертого поколения дана их общая классификация, определены структурные особенности и обозначены проблемы, возникающие при разработке их информационно-измерительных и управляющих систем, обеспечивающих подобие физических моделей воспроизводимым объектам.

2. Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных параметров. Показано, что пространство релевантных параметров лежит на пересечении реального и виртуального пространств.

3. Введено понятие подобия, как расстояния между векторами или как расстояния между годографами векторов в пространстве релевантных параметров, и предложено использовать указанное расстояние в качестве критерия подобия при физическом моделировании объекта, дана классификация типов и критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия.

4. Доказано, что в случае, если критерием подобия является квадрат расстояния между годографами, то он может быть определен по спектральным характеристикам соответствующих величин.

5. Определена общая структура тренажерного комплекса, где выделены: концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения; для каждого уровня определены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертого поколения.

6. Сформирована общая система дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающая движение ПНО в трехмерном пространстве под действием приложенных к нему сил: воздействия дороги, сопротивления движению и движущих сил движителей, функционирующего оборудования, решающего целевые задачи.

7. Получена система неоднородных дифференциальных уравнений, описывающих функционирование двигателей внутреннего сгорания или дизелей в момент их разгона и нормальной работы, а также связывающих режимы работы двигателей с параметрами продольного движения ПНО.

8. Разработана аналитическая модель формирования шумового фона внутри кабины ПНО, учитывающая характер возбудителей шума, наличие резонирующих поверхностей, а также различных каналов передачи звука от источника к месту его восприятия; показано, что ряд параметров шума зависит от регулярной составляющей возбудителей шумового сигнала и связан с работающей двигательной установкой и элементами трансмиссии, а другие параметры являются следствием случайных воздействий дороги, сухого трения и других факторов.

9. Разработана модель формирования светового сигнала, воспринимаемого в точке наблюдения оператором или техническим регистрирующим прибором, получены зависимости для расчетов фотометрических параметров и местоположения соответствующей точки окружающей среды на плоскости воспринимающих элементов системы восприятия при маневрах ПНО и целей.

10. Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, решающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения прицела) на оператора.

11. Получены выражения для варьируемых параметров физической модели при достижении абсолютного статического подобия в линейных системах без ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели. Показано, что в качестве варьируемых могут быть выбраны любые Ы-К конструктивных параметров физической модели.

12. Определены условия, при которых необходимо переходить от абсолютного статического подобия к статическому практическому подобию, и показано, что для критерия, определяемого как сумма модулей, задача достижения практического подобия может быть сведена к задаче линейного программирования.

13. Сформулирована задача достижения практического подобия с квадратичным критерием и получены условия для ее решения методом неопределенных множителей, а также методом линеаризации критерия качества.

14. Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в информационно-измерительных системах, описанных линейными дифференциальными уравнениями при отсутствии ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, а также на варьируемые параметры физической модели, в том числе и для случая, когда математическое описание представлено в виде передаточных функций.

15. Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, причем задача достижения практического динамического подобия сводится к задаче конечномерной оптимизации, предложен метод параметрического решения динамической задачи с применением теоремы Куна-Таккера и с применением метода линеаризации критерия.

16. Разработан принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта, согласно которому общая математическая модель разбивается на ряд фрагментов, каждый из которых описывается отдельной, и, как правило, более простой системой дифференциальных и/или алгебраических уравнений.

17. В соответствии с принципом фрагментации описаны следующие механические и информационные воздействия на оператора:

- воздействие со стороны дороги с заданным микропрофилем;

- воздействие со стороны оборудования в момент решения целевых задач;

- шумовое воздействие на оператора от работающего оборудования;

- информационное воздействие по визуальному каналу

18. На основании анализа передаточных функций и спектральной плотности сигналов, воздействующих на оператора, сделан вывод о возможности замены сложного воздействия суммой двух гармонических сигналов, частота одного из которых соответствует максимуму частотной характеристики передаточной функции механического фильтра, а частота второго соответствует частоте воздействия многоопорной конструкции, или микропрофиля дороги.

19. Разработан принцип и получены зависимости упрощенного описания продольного движения ПНО с колесными и гусеничными движителями, в котором учтены макрорельеф местности и динамика силовой установки.

20. Разработан принцип моделирования структурированного шума методом фильтрации белого шума.

21. На основании анализа сцен, формируемых при создании информационного подобия движения ПНО на реальной местности, сделан вывод о целесообразности кусочно-линейного синтеза образа сцены, позволяющего существенно понизить вычислительную сложность изменения параметров изображения при имитации маневров ПНО и целей.

22. Определены особенности проектирования информационно-измерительных систем тренажеров, как эргатических комплексов, представляющих собой физические модели подвижных наземных объектов.

23. Проведена экспериментальная проверка разработанных методов проектирования физических моделей подвижных наземных объектов при практическом проектировании информационно-измерительных систем ряда тренажерных комплексов, производимых промышленностью.

Научные положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной.

1. Сформулирована концепция и разработана методология создания информационно-измерительных и управляющих систем тренажеров, обеспечивающих в этом типе физических моделей воспроизведение релевантных свойств реальных подвижных наземных объектов с обеспечением требуемого уровня подобия.

2. Предложена классификация видов подобия и получены зависимости, связывающие релевантные параметры объекта и аналогичные параметры физической модели в критерии подобия каждого вида.

3. Решены общие задачи достижения абсолютного статического и динамического подобия за счет вариации параметров информационно-измерительной и управляющей систем физической модели при условии ограниченного размера матрицы изменяемых коэффициентов по сравнению с размерностью матрицы коэффициентов неизменяемой части.

4. Сформулирован ряд оптимизационных задач достижения практического статического и динамического подобия, для чего разработаны критерии оптимизации и системы ограничений, для каждой задачи оптимизации предложены методы их решения.

5. В соответствии с концепцией воспроизведения релевантных свойств объекта в его физической модели разработана общая математическая модель управления реальным физическим объектом, описывающая механическое и информационное (звуковое и визуальное) воздействия на оператора как реакцию на его манипуляции органами управления реального объекта.

6. Предложен метод фрагментации и последующих упрощений комплексной математической модели объекта для его реализации в информационно-измерительной системе тренажера.

7. Разработан способ и предложена схема конструирования информационно-измерительной системы тренажера для воспроизведения на нем релевантных факторов объекта воздействующих на оператора,

Принципиальный вклад в развитие теории информационно-измерительных систем тренажеров.

1. Концепция и методология оптимального проектирования информационно-измерительных систем тренажеров, как физических моделей, воспроизводящих релевантные для конкретного класса учебно-тренировочных задач свойства реальных подвижных наземных объектов и находящихся в отношении подобия с ними.

2. Система зависимостей для критериев подобия, отражающих цели проектирования физической модели и связывающих релевантные для данной цели параметры объекта и тренажера.

3. Математические выражения для прямых расчетов варьируемых параметров информационно-измерительной и управляющей систем физической модели при достижении абсолютного статического и динамического подобия.

4. Формулировка задач достижения практического подобия как оптимизационных, разработка для каждой оптимизационной задачи критериев, системы ограничений, и метода решения.

5. Общая математическая модель управления реальным физическим объектом и фрагментация модели для сокращения вычислительной сложности ее реализации в виртуальном объекте информационно-измерительной системы физической модели.

6. Метод целенаправленного конструирования информационно-измерительных систем физических моделей, реализованный в ряде практических разработок тренажеров.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации концепция и методология ориентированы на использование при проектировании измерительно-информационных и управляющих систем как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых тренажеров, что позволяет повысить до оптимального уровень их подобия при воспроизведении релевантных характеристик подвижных наземных объектов, а также сократить сроки разработки аппаратных средств и программного обеспечения.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным использованием математического аппарата и успешным применением методологии при решении практических задач по разработке информационно-измерительных и управляющих систем тренажеров подвижных наземных объектов.

Реализация и внедрение результатов. Разработанные в диссертации концепция, методология, методы и методики внедрены в промышленность при выполнении следующих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения»: разработка динамических тренажеров экипажей танков Т-72Б, Т-80У, Т-90, Т-90С; разработка тренажеров боевых отделений танков Т-72Б, Т-80У, Т-90, Т-90С; разработка тренажеров боевых отделений модернизированных боевых машин пехоты БМП-1, БМП-2, БМП-3, боевой машины десанта БМД-4. создание комплексного тренажера экипажей огнеметной системы ТОС-1А.

Ряд теоретический положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. XVI Международная научная конференция «Математические методы в гехнике и технологиях. ММТТ-16» - Санкт Петербург, Спб ГТИ (ТУ), 2003.

2. XXI Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2003.

3. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специального машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2003.

4. XVIII Международная научная конференция «Математические методы з технике и технологиях: ММТТ-18» - Казань, КазГТУ, 2005.

5. XXIII Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2005.

6. Межрегиональная научно-техническая конференция «Интеллектуальные и информационные системы» - Тула, ТулГУ, 2005.

7. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специ-шьного машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2005.

8. Межвузовская научно-техническая конференция «Гидропневмоавто-«ттика и гидропривод - 2005» - Ковров: КГТА, 2006.

9. XIX Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях: МКТТ-19» - Воронеж, ВГТА, 2006.

10. XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио - Тула, ТулГУ, 2006.

11. Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы специального машиностроения» - Тула, ТулГУ, 2006.

12. Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 50-летию кафедры САУ - Тула, ТулГУ, 2006.

13. Четвертая Всероссийская научно-практическая конференция «Системы управления электротехническими объектами» - Тула, ТулГУ, 2007.

14. Научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава кафедры «Робототехника и автоматизация производства» Тульского государственного университета 2003, 2004, 2005 и 2006, 2007 гг.

По теме диссертации опубликовано 46 работ, включенных в список литературы, в том числе: 19 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 9 патентов, 1 монография и 16 публикаций, представляющих материалы или тезисы докладов на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, изложенных на 328 страницах машинописного текста и включающих 88 рисунков и 8 таблиц, заключения, приложения на двух страницах, содержащего акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и промышленность, и списка использованной литературы из 243 наименований.

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Курочкин, Сергей Александрович

5.5. Выводы

1. Разработана модель, позволяющая определить коэффициенты подобия информационно-измерительной системы при прохождении сигнала через следующие этапы обработки: съем сигнала с датчиков, фильтрация и усиление, дискретизация, квантование по уровню; определены соответствующие параметры подобия для сигналов пропорционального (резистивного) и переключательного (контактного и оптронного) датчиков.

2. Определен коэффициент подобия в реальной аналого-цифровой информационно-измерительной системе при использовании передаточной функции объекта в качестве восстанавливающего фильтра.

3. Разработана математическая модель одного из важных компонентов информационно-измерительной системы: динамической платформы, приводимой в действие электроприводами через кривошипные механизмы с учетом сил и моментов сухого трения.

4. Определены основные аспекты включения ЭВМ в контур управления, влияющие на изменение коэффициента подобия динамической модели, показано, что основным фактором, понижающим уровень подобия, является временная задержка распространения сигнала, вызванная типовыми операциями аналого-цифровых систем; оценено приращение критерия подобия при временных задержках, связанных с обработкой измерительной информации на ЭВМ.

5. Приводятся требования к параметрам решения основных задач по обеспечению подобия при обработке сигналов сенсорной подсистемы на ЭВМ в тренажерах.

6. Приводятся результаты промышленного использования основных положений диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании введенного понятия тренажера как эргатического комплекса, анализа целей создания тренажеров и поколений их развития сформулирована концепция и разработана методология создания тренажеров как физических моделей, воспроизводящих релевантные свойства реальных подвижных наземных объектов и находящихся в отношении подобия с ними.

2. Предложена классификация тренажеров: по моделированию акселера-ционных ощущений, объему моделируемых функций, способу сопряжения с реальным объектом, специфике размещения, взаимодействию инструктора с обучаемым, управлению процессом обучения, типу привода подвижной платформы, способу отображения окружающей среды и типу системы управления, определено место тренажеров четвертого поколения в данной классификации.

3. Введены понятия реальных, виртуальных и релевантных параметров, показано, что пространство релевантных параметров лежит на пересечении реального и виртуального пространств; введено понятие подобия, как расстояния между векторами и расстояния между годографами векторов в пространстве релевантных параметров, и предложено указанное расстояние использовать в качестве критерия подобия при физическом моделировании объекта.

4. Доказано, что в случае, если критерием подобия является квадрат расстояния между годографами, то он может быть определен по мощности амплитудного спектра сигнала, формируемого как разность реального и виртуального параметров.

5. Дана классификация критериев подобия, для каждого типа критериев получены зависимости, определяющие уровень подобия.

6. Определена общая структура тренажерного комплекса, где выделены: концептуальный уровень, уровень аппаратных средств, уровень математических моделей, уровень программного обеспечения; для каждого уровня определены компоненты, составляющие структуру тренажера четвертого поколения.

7. Решена задача достижения абсолютного статического подобия в линейных системах при отсутствии ограничений на релевантные параметры объекта и его физической модели, а также на параметры оптимизации физической модели, получены зависимости для определения варьируемых параметров физической модели и показано, что для достижения абсолютного статического подобия по линейным моделям достаточно при проектировании определить любые Ы-К параметров.

8. Определены условия, при которых абсолютное подобие недостижимо, и поэтому необходимо решать задачу достижения статического практического подобия, при этом определены случаи, когда эта задача может быть решена как оптимизационная задача линейного программирования.

9. Сформулирована задача достижения практического подобия с квадратичным критерием и получены условия для ее решения методом неопределенных множителей Лагранжа, а также методом линеаризации критерия качества.

10. Решена задача достижения абсолютного динамического подобия в линейных системах, представленных в виде дифференциальных уравнений или передаточных функций, при отсутствии ограничений на релевантные динамические параметры объекта и его физической модели, получены выражения для передаточных функций корректирующих блоков, реализуемых аппаратно или программно, а также предложен вариант аппроксимации передаточных функций с оптимизацией критерия подобия.

11. Показано, что при несовпадении порядка дифференциальных уравнений объекта и его физической модели может быть достигнуто лишь практическое динамическое подобие, при этом его достижение сводится к задаче конечномерной оптимизации; предложены метод неопределенных множителей Лагранжа и линеаризации критерия качества для ее решения.

12. Разработана методика структурно-параметрической оптимизации физической модели при достижении практического динамического подобия.

13. Сформирована система дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающая прямолинейное движение и угловые вращения ПНО в трехмерном пространстве в земной системе координат под действием приложенных к нему сил: воздействия дороги, сопротивления движению и движущих сил движителей; определены выражения для сил и моментов, воздействующих на ПНО.

14. Получена система неоднородных дифференциальных уравнений, описывающая функционирование двигателей внутреннего сгорания или дизелей в момент их разгона и нормальной работы с учетом того, что моменты сопротивления и движущий носят циклический характер, а период цикла зависит от угловой скорости вращения вала двигателя.

15. Разработана модель формирования шумового фона внутри кабины ПНО, учитывающая характер возбудителей шума, наличие резонирующих поверхностей, а также различных каналов передачи звука от источника к месту его восприятия, показано, что шум, в общем случае, является структурированным и связан с режимами работы бортового оборудования и движения ПНО по дороге.

16. Разработана модель формирования светового сигнала, воспринимаемого в точке наблюдения оператором или техническим регистрирующим прибором, получены зависимости для расчетов фотометрических параметров и местоположения соответствующей точки окружающей среды на плоскости воспринимающих элементов системы восприятия.

17. Получен ряд зависимостей, описывающих управление системой, решающей целевые задачи, силовое воздействие системы на ПНО и информационное воздействие (шумовое и визуальное в виде поля зрения прицела) на оператора.

18. Разработанные математические описания увязаны в единую систему и показана взаимосвязь отдельных задач между собой.

19. Разработан принцип фрагментации математического описания подвижного наземного объекта, согласно которому общая математическая модель разбивается на ряд фрагментов, каждый из которых описывается отдельной, и, как правило, более простой системой дифференциальных и/или алгебраических уравнений.

20. В соответствии с методом фрагментации описаны следующие механические и информационные воздействия на оператора: механическое воздействие со стороны дороги и спецоборудования раздельно по координатам г, 3 и у; шумовое воздействие на оператора от работающего оборудования; визуальное воздействие со стороны окружающей местности.

21. На основании анализа передаточных функций и спектральной плотности сигналов, воздействующих на оператора, сделан вывод о возможности замены сложного сигнала суммой двух простых гармонических сигналов, частота одного из которых соответствует максимуму частотной характеристики передаточной функции механического фильтра, а частота второго соответствует частоте воздействия многоопорной конструкции, или микропрофиля дороги.

22. Разработан принцип и структурная схема управления продольным движением ПНО с колесными и гусеничными движителями на основании упрощенной математической модели, учитывающей макрорельеф местности и динамику силовой установки; показано, что у объекта с колесными движителями математическое описание маневров по углу курса сводится к уравнению сил, а у объекта с гусеничными движителями - к уравнению моментов.

23. Разработан принцип моделирования структурированного шума методом фильтрации белого шума; предложена структурная схема генерации структурированного шума.

24. Получены общие выражения, позволяющие создавать образы сцены, а затем трансформировать эти образы в соответствии с параметрами движения виртуального ПНО по виртуальной дороге в тренажере.

25. Определены факторы, влияющие на уровень подобия при технической реализации физической модели на каждом этапе преобразования сигналов от датчиков имитаторов органов управления в информационно-измерительной системе тренажера, для каждого фактора сформировано выражение для определения коэффициента подобия.

26. Показан результат применения сформулированной концепции и методологии при практическом проектировании ряда тренажерных комплексов, принятых в производство и эксплуатацию.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Курочкин, Сергей Александрович, 2007 год

1. Авиационные тренажеры / А.А.Красовский, В.И.Лопатин, А.И.Наумов, Ю.Н.Самолаев. М.: Изд-во ВВИА им. Жуковского. - 1992. - 320 с.

2. Автомобильные тренажеры / B.C. Гуслиц и др. М.: Транспорт, 1975.97 с.

3. Александров В.В., Садовничий В.А., Чугунов О.Д. Математические задачи динамической имитации полета. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 181 с.

4. Алимов И.Д., Закиров P.A. Авиационные тренажеры для летного и технического состава // Итоги науки и техники: Воздушный транспорт. М.: ВИНИТИ, 1976. - 206 с.

5. Андриянов A.B., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. - 176 с.

6. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. - 343 с.

7. Артюхин С.Ю., Артюхин Ю.П., Черников C.B. Принцип оценивания качества выполнения оператором динамических операций при управлении летательным аппаратом // Автоматика и телемеханика. 1983. - № 9. - С. 26 - 31.

8. Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения. М.: Прогресс, 1980. - 528 с.

9. Аттенков A.B., Галкин C.B., Зарубин B.C. Методы оптимизации. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 440 с.

10. Ю.Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Носов В.Б. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1989. - 488 с.

11. П.Баранов А.И., Васильев В.В. Моделирование тепловых полей в электронных тренажерах // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Науко-ва думка, 1990. - С. 118 -122.

12. Бархатов А.Г., Иванов Г.Г., Корсаков Ю.Л. Видеосистема мониторинга транспортных потоков. Проблема стабилизации изображений // Изв. ГЭТУ. Сб. научных трудов. Вып. 519. С.Пб.: ГЭТУ, 1998. - С. 53 - 57.

13. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1987. - 598 с.

14. Биологическая кибернетика / А.Б.Коган, Н.П.Наумов, Б.Г.Режабек, О.Г.Чароян. М.: Высшая школа, 1977. - 408 с.

15. Бирюков С.И. Оптимизация: Элементы теории. Численные методы. -М.: МЗ-Пресс. 2003. 248 С.

16. Бобрышев Д.Н. Организация управления разработками новой техники. М.: Экономика, 1971. - 167 с.

17. Богачев С.К. Авиационная эргономика. М.: Машиностроение, 1978.138 с.

18. Боднер В.А., Закиров P.A., Смирнова И.И. Авиационные тренажеры. -М.: Машиностроение, 1978. 192 с.

19. Боднер В.А. Оператор и летательный аппарат. М.: Машиностроение, 1976.-222 с.

20. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1973. - 506 с.

21. Бондаренко В.Е., Самойлов В.Д., Скляров В.Ф. Автоматизация разработки математических моделей для тренажеров. Киев: Наукова думка, 1984. -144 с.

22. Бондаренко В.Е. Семантические структуры для синтеза ситуационных тренажеров // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990.-С. 61.-67.

23. Бутаков Е.А., Островский В.И., Фадеев Л.И. Обработка изображений на ЭВМ. М.: Радио и связь, 1987. - 236 с.

24. Бурдаков С.Ф., Стельмаков Р.Э., Мирошкин И.В. Системы управления движением колесных роботов. С.-Пб: Наука, 2001. - 227 с.

25. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968.356 с.

26. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977. - 239 с.

27. Бутенко Б.И., Зайцев B.C. К вопросу о подготовке операторов сложных систем // Проблемы формирования профпригодности специалистов. М.:

28. Экономика, 1985. С. 45 - 49.

29. Варламов Р.Г. Использование общей методологии моделирования в теории радиоаппаратостроения // Кибернетику на службу коммунизму: Т. 7. -М.: Энергия, 1973. - 228 - 231.

30. Введение в аэроавтоупругость / С.М.Белоцерковский, Ю.А.Кочетков, А.А.Красовский, В.В.Новицкий. М.: Наука, 1980. - 384 с.

31. Венда В.Ф. Перспективы развития психологической теории обучения операторов // Психологический журнал. 1980. - Т. 4. - № 1. - С. 48 - 63.

32. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта. М.: Машиностроение, 1990.-488 с.

33. Веников В.А. Применение теории подобия и физического моделирования в электротехнике. М.: ГЭИ, 1949. - 196 с.

34. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирование. М.: Высшая школа, 1984. - 440 с.

35. Веретенников Л.П., Потапкин А.И., Раимов М.М. Моделирование, вычислительная техника и переходные процессы в судовых электроэнергетических системах. JL: Судостроение, 1964. - 382 с.

36. Вилкис Э.И., Майминас Е.З. Решения: теория, информация, моделирование. М.: Радио и связь, 1981. - 328 с.

37. Вилькс В.Г., Дворников М.В. Качение колеса с пневматикой по плоскости // Прикладная математика и механика. 1998. - Т. 62. - Вып. 3. - С. 393 -404.

38. Виттих В.А., Цыбатов В.А. Оптимизация бортовых систем сбора и обработки данных. М.: Наука, 1985. - 176 с.

39. Вунш Г. Теория систем. М.: Сов. радио, 1978. - 288 с.

40. Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 317 с.

41. Глушков В.М., Иванов В.В., Яненко В.М. Моделирование развивающихся систем. М.: Наука, 1983. - 352 с.

42. Годунов А.И., Ермолов O.K., Меерович Г.Ш. Авиационные тренажерыи безопасность полетов. М.: Воздушный транспорт, 1991. 343 с.

43. Гольберг Л.М. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

44. Гордеева Н.Д., Зинченко В.П. Функциональная структура действия. -М.: МГУ, 1982.-208 с.

45. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

46. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатиче-ских систем. Л.: Наука, 1982. - 272 с.

47. Губинский А.И., Евграфов В.Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. Л.: Судостроение, 1984. - 224 с.

48. Гуглин Н.И. Телевизионные игровые автоматы и тренажеры. М.: Радио и связь, 1982. - 272 с.

49. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1973.206 с.

50. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. -М.: Мир, 1988.-488 с.

51. Денисов В.Г. Космонавт летает на земле. М.: Машиностроение, 1964. - 152 с.

52. Денисов В.Г., Онищенко В.Ф. Инженерная психология в авиации и космонавтике. М.: Машиностроение, 1972. - 316 с.

53. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. М.: Наука, 1971. - 288 с.

54. Динамическое моделирование и испытания технических систем // И.Д.Качубиевский и др. М.: Энергия, 1978. - 302 с.

55. Долгоносов Н.С., Ципцюра Р.Д. Участковые тренажеры регулирования технологических параметров энергоблока. Киев: Знание. - 1978. - 40 с.

56. Дружинин Г.В. Анализ эргатических систем. М.: Энергия, 1984.160 с.

57. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.:

58. Наука/Интерпериодика, 2000. 327 с.

59. Егупов Н.Д., Лапин C.B. Теория матричных операторов и ее применение к задачам автоматического управления. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. - 496 с.

60. Еремин И.И. Теория линейной оптимизации.- Екатеринбург: Ин-т математики и механики РАН, 1999. 312 с.

61. Ерофеенко В.Г., Козловская И.С. Основы математического моделирования. Минск: БГУ, 2002. - 195 с.

62. Жилинскас А.Г., Шалтянис В.Р. Поиск оптимума: Компьютер расширяет возможности. М.: Наука, 1898. - 124 с.

63. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 496 с.

64. Измайлов А.Ф. Численные методы оптимизации. М.: Физматлит, 2005. - 304 с.

65. Ильин A.M., Курочкин С.А. Концепция формирования фоно-целевой обстановки в тренажерах // «Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системыуправления. Тула: ТулГУ, 2005. - С. 79 - 83.

66. Ильин A.M., Курочкин С.А., Ткач В.П. О базовой концепции тренажеростроения // «Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Том 1. Вып. 2. Системы управления. -Тула: ТулГУ, 2005. С. 83 - 85.

67. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра. М.: Наука, 1978. - 302 с.

68. Ильчишин А.П., Поплавский И.А. Оптимизация устройств хранения и визуализации оперативной информации о ходе обучения в электронных тренажерах сварщиков // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990.-С. 100-110.

69. Иовенко О.В., Чачко А.Г. Подготовка оперативного состава с помощью тренажеров // Теплоэнергетика. № 11.- 1973. - С. 25 - 28.

70. Кавешников В.А. Системный анализ и оптимизация. Тула: ТулГУ, 2001.- 130 с.

71. Кальман P.E. Об общей теории систем управления // Теория дискретных оптимальных и самонастраивающихся систем. Труды 1 Международного конгресса ИФАК. Т. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 521 - 547.

72. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Физматлит, 2001.-264 с.

73. Кирпичев М.В. Теория подобия. М.: Изд. АН СССР, 1953. - 94 с.

74. Кирпичев М.В., Конаков П.К. Математические основы теории подобия.-М.:ГЭИ, 1949.-87 с.

75. Клайн Д.С. Подобие и приближенные методы. М.: Мир, 1968. - 302 с.

76. Кондратенко Г.С. Прикладные модели управления случайными процессами. М.: Машиностроение, 1993. - 224 с.

77. Кондратьев Г.В. Геометрическая теория синтеза оптимальных, стационарных, гладких систем управления. М.: Физматлит, 2003. - 144 с.

78. Копылов И.П., Мамедов Ф.А., Беспалов В.Я. Математическое моделирование асинхронных машин. М.: Энергия, 1969. - 97 с.

79. Кот Т.М., Чачко А.Г. Принципы построения и структура диалоговойсистемы, тренирующей операторов атомных энергоблоков // Упр. системы и машины. 1983. - № 6. - С. 111 - 116.

80. Коутс Д., Влейминк И. Интерфейс "Человек-компьютер". M.: Мир, 1990. - 501 с.

81. Краснов М.П., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. М.: Наука, 1971.-304 с.

82. Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 264 с.

83. Красовский A.A. Концепция оптимального инструктора и автоматизация обучения на тренажерах // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. -1989.-№6.-С. 139- 144.

84. Красовский A.A. Математическое моделирование и компьютерные системы обучения и тренажа. М.: Изд-во ВВИА им. Жуковского, 1989. - 255 с.

85. Красовский A.A. Основы теории авиационных тренажеров. М.: Машиностроение, 1995. - 304 с.

86. Красовский A.A. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973. - 558 с.

87. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы. М.: Мир, 1975.-312 с.

88. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления. М.: Машиностроение, 2004. - 576 с.

89. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: нелинейные модели. М.: Наука, 1988. - 328 с.

90. Кувшинов В.В., Логвинов С.С., Мальцев В.А. Физико-математическое моделирование и оценка качества функционирование военных эргатических систем «оператор тренажер ПТРК». - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - 272 с.

91. Курочкин С.А. Моделирование на тренажере управляемого движения // Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-16: XVI Международная научная конференция. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - С. 199 - 201.

92. Курочкин С.А. Модели переходных процессов, возникающих при движении транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 26 - 28.

93. Курочкин С.А. Синтез вектора управления подвижной платформой динамического тренажера по линейной модели // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио: Материалы конференции. Тула: НТО РЭС им. А.С.Попова, Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 57 - 59.

94. Курочкин С.А. Управление динамическими платформами тренажеров // Известия ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 1. Вып. 3. Системы управления. Тула: ТулГУ, 2006. - С. 249 - 254.

95. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Движение кабин наземных транспортных средств // XXI научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 24 - 26.

96. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Математическое моделирование тренажерных систем // Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-16. XVI Международная научная конференция. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - С.201 202.

97. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование движения наземного объекта в тренажере // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 190 - 197.

98. Курочкин С.А. Моделирование силовой установки подвижного наземного объекта // Системы управления электротехническими объектами: Труды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 21 - 24.

99. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Моделирование систем наблюдения в тренажере // Системы управления электротехническими объектами: Труды четвертой Всероссийской научно-практической конференции СУЭТО-4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. - С. 21 - 24.

100. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Обеспечение системных требований при разработке тренажерных комплексов // XXIII Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 23 - 24.

101. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Об одном подходе к моделированию шума, генерируемого механическими частями подвижного наземного объекта // Известия ТулГУ. Сер. Радиотехника и радиооптика. T. VIII. Вып. 1. Тула: ТулГУ, 2006. - С. 58 - 64.

102. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Принцип моделирования динамики движения кабин наземных транспортных средств в тренажерах // XXI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 22 - 24.

103. Курочкин С.А., Ларкин Е.В, Проблема обеспечения подобия в тренажерах подвижных наземных объектов // Гидропневмоавтоматика и гидропривод 2005. - Ковров: КГТА, 2006. - С. 158 - 166.

104. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Проектирование тренажеров // Математические методы в технике и технологиях: ММТТ-18. XVIII Международная научная конференция. Казань: Казанский гос. техн. ун-т, 2005. - Т. 5. - С. 75.

105. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Синтез корректирующих блоков динамического тренажера по передаточным функциям // XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио: Материалы конференции. Тула: НТО РЭС им. А.С.Попова, Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 57 - 59.

106. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Системный подход к проектированию тренажеров // Проблемы управления электротехническими объектами. Вып. 3. -Тула: ТулГУ, 2005. С. 182 - 183.

107. Курочкин С.А., Лучанский O.A. Цифровое управление объектами // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем. М.: Горячая линия - Телеком , 2007. - С. 25 - 28.

108. Курочкин С.А. Основы тренажеростроения. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. - 247 с.

109. Курочкин С.А., Пушкин A.B. Математическое описание модуля наведения тренажера // Известия ТулГУ. Серия: Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Вып. 4. Том 3: Системы управления. Тула: ТулГУ, 2003. С.: 89-91.

110. Курочкин С.А., Пушкин A.B. Моделирование стабилизации управляемого оружия в тренажерах подвижных наземных объектов // Известия ТулГУ: Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. Т. 1. - С. 305 -308.

111. Курочкин С.А., Пушкин A.B. Создание моделей объектов при проектировании тренажеров // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 188 - 190.

112. Курочкин С.А., Пушкина JI.H. Об ошибках аналогового интерфейса // Известия ТулГУ: Сер. Проблемы специального машиностроения. Вып. 9. Т. 2. - С. 194 - 197.

113. Курочкин С.А., Ткач В.П. Использование тренажерных систем для обучения личного состава // Проблемы специального машиностроения. Вып. 8.- Тула: ТулГУ, 2005. С. 292 - 297.

114. Курочкин С.А., Ткач В.П., Ларкин Е.В. Проблема защищенности информации в тренажерных комплексах // Интеллектуальные и информационные системы: Материалы межрегиональной научно-технической конференции.- Тула: ТулГУ, 2005. С. 37 - 40

115. Курочкин С.А., Чугреев A.A. Выделение полезного сигнала при моделировании акустического шума объектов // Проблемы специального машиностроения. Вып. 6. Т. 2. -Тула: ТулГУ, 2003. С. 65 - 68.

116. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1975. - 432 с.

117. Лагранж Ж. Аналитическая механика. М.: Гостехиздат, 1950. - Т. 1.- С. 372-390.

118. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Логос, 2000. - 296 с.

119. Ломов Б.Ф. Человек и техника. М.: Советское радио, 1966. - 464 с.

120. Ломов Б.Ф., Меныпин Г.Г. Надежность систем «человек-машина» // Надежность и эффективность в технике. М.: Машиностроение, 1986. - Т. 1. -С. 113-121.

121. Лунгу К.Н. Линейное программирование: Руководство к решению задач. М.: Физматлит, 2005. - 128 с.

122. Лямин A.B., Мирошник И.В. Динамические модели многоприводных колесных роботов // Анализ и управление нелинейными колебательными системами. С.Пб.: Наука, 1998. - С. 201 - 214.

123. Лямин A.B., Фрадков А.Л. К задаче о выкатывании экипажа из ямы // Автоматика и телемеханика. 1997. - № 11. - С. 45 - 55.

124. Мазуров В.Д. Метод комитетов в задачах оптимизации и классификации. М.: Наука, 1990. - 245 с.

125. Мамонтов М.А. Аналогичность. М.: Изд-во МО СССР, 1971. - 60с.

126. Марасанов В.В. Модели связи человека с внешней средой. Кишинев: Штиница, 1982. - 183 с.

127. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Т. 1. Методы классической и современной теории автоматического управления / Ред. К.А. Пупков и Н.Д. Егупов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 656 с.

128. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Т. 3. Синтез регуляторов систем автоматического управления / Ред. К.А. Пупков и Н.Д. Егупов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 616 с.

129. Математические основы теории автоматического регулирования.

130. T.l, 2 / В.А. Иванов, В.С.Медведев, Б.К.Чемоданов, А.С.Ющенко. Под ред. Б.К.Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977. - Т. 1 - 518 с. Т. 2-518 с.

131. Медведев В.И. Устойчивость физиологических и психологических функций человека при действии экстремальных факторов. JL: Наука, 1982. -104 с.

132. Медведев С.С. О некоторых закономерностях в работе оператора // Автоматика и телемеханика. 1956. - Т. 17. - № 11. - С. 985 - 999.

133. Мельник A.A. Тренажеры для обучения водителей. Киев: Техника, 1973. - 140 с.

134. Месарович М., Такахара Л. Общая теория систем: математические основы. М.: Мир, 1978. - 312 с.

135. Методы инженерно-психологических исследований в авиации / Ю.П.Доброленский, Н.Д.Завьялова, В.А.Пономаренко, В.А.Туваев. Ред. Ю.П. Доброленского. М.: Машиностроение, 1975. - 280 с.

136. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления. Гл. 5. Алгоритмы систем с переменной структурой / Ред. К.А. Пупкова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - С. 658 - 677.

137. Милютин A.A. Принцип максимума в общей задаче оптимального управления. М.: Физматлит, 2001. - 304 с.

138. Михайлов А.П., Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматлит, 2005. - 320 с.

139. Моделирование в тренажерных системах // Сб. Ин-та проблем моделирования в энергетике АН УССР. Киев: Наукова Думка, 1990. - 156 с.

140. Мозжечков В.А. Моделирование технических систем. Тула: Тул-ГТУ, 1992. - 96 с.

141. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970. - 295 с.

142. Натурный эксперимент // Н.И. Баклашов и др. М.: Радио и связь, 1982. - 300 с.

143. Новик И.Б. О моделировании сложных систем. М.: Мысль, 1965.325 с.

144. Новожилов И.В. Качение колеса // Изв. РАН. Механика твердого тела. 1998.-№4. -С. 50-55.

145. Патент на полезную модель РФ № 31669 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов танка. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 20.08.2003. Бюлл. № 23.

146. Патент на полезную модель РФ № 31670 // С.А. Курочкин и др. Приборный комплекс боевого отделения динамического танкового тренажера. -МКИ 7 G 09 В 9/08. Опубликовано 20.08.2003. Бюлл. № 23.

147. Патент на полезную модель РФ № 36540 // С.А. Курочкин и др. Аппаратно-программный комплекс тренажера для подготовки операторов. МКИ 7 G 06 F 17/00. - Опубликовано 10.03.2004. Бюлл. № 7.

148. Патент на полезную модель РФ № 36549 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 10.03.2004. Бюлл. № 7.

149. Патент на полезную модель РФ № 48663 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 27.10.2005. Бюлл. № 30.

150. Патент на полезную модель РФ № 59303 // С.А.Курочкин и др. Приборный комплекс боевого отделения динамического танкового тренажера. -МПК G 09 В 9/042. Опубликовано 10.12.2006. Бюлл. № 34.

151. Патент на полезную модель РФ № 62727 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе. МПК G 09 В 9/08. - Опубликовано 27.04.2007. Бюлл. № 12.

152. Патент на полезную модель РФ № 63095 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе. МПК G 09 В 9/08. - Опубликовано 10.05.2007. Бюлл. № 13.

153. Павлов В.В., Мелешев А.М., Палейчук Д.И. Моделирование операторской деятельности человека. Киев: Знание, 1981. - 20 с.

154. Парамонов П.П. Основы проектирования авионики. Тула: ТулГУ, 2003.- 164 с.

155. Первозванский A.A. Курс теории автоматического управления. -М.: Наука, 1986. 760 с.

156. Писаренко А.П., Стеценко О .Я. Технология построения дисплейных тренажеров подсистем энергетических объектов управления // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990. - С. 21. - 26.

157. Плотников В.И., Солодовников В.В., Яковлев A.B. Теория автоматического управления техническими системами. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.-492 с.

158. Подчуфаров Ю.Б. Физико-математическое моделирование систем управления и комплексов. М.: Физматгиз, 2002. - 168 с.

159. Полак Э. Численные методы оптимизации: Единый подход. М.: Мир, 1974. - 357 с.

160. Попов Г.П. Инженерная психология в радиолокации. М.: Советское радио, 1971. - 186 с.

161. Присняков В.Ф., Приснякова Л.М. Математическое моделирование переработки информации оператором человеко-машинных систем. М.: Машиностроение, 1990. - 247 с.

162. Присняков В.Ф., Приснякова Л.М. Модель процесса удержания информации в памяти человека // Психологический журнал. 1984. - Т. 5. - № 4. С. 29 - 36.

163. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. М.: Физматлит, 2002. - 384 с.

164. Ропало H.A., Шелехов К.В. Принципы построения электронных сварочных тренажеров коллективного пользования // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990. - С. 90 - 100.

165. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля и его колебания. М.: Маш-гиз, 1960. - 257 с.

166. Савин Г.И. Системное моделирование сложных процессов. М.: Фазис, ВЦ РАН, 2000. - 288 с.

167. Самойлов В.Д. Об одном подходе к автоматизации построения тренажеров и обучающих систем // Электронное моделирование. 1985. - № 5. - С. 77 - 82.

168. Самойлов В.Д. Основы автоматизированного построения трена-жерно-обучающих систем и систем профессиональной диагностики // Моделирование в тренажерных системах. Киев: Наукова думка, 1990. - С. 3 -15.

169. Самойлов В.Д. Эргатические системы профессиональной подготовки операторов // Электронное моделирование. 1986. - № 4. - С. 101 - 106.

170. Свидетельство на полезную модель РФ № 20685 // С.А. Курочкин и др. Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения. МКИ 7 G 09 В 9/08. - Опубликовано 20.11.2001. Бюлл. № 32.

171. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1981.-447 с.

172. Силаев A.A. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 192 с.

173. Сипайлов Г.А., Лоос A.B. Математическое моделирование сложных машин. М.: Высшая школа, 1980. - 175 с.

174. Стрекаловский А.Г. Элементы невыпуклой оптимизации. Новосибирск: Наука, 2003. - 356 с.

175. Сухарев А.Г., Тимаков A.B., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Физматлит, 2005. - 368 с.

176. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. Минск: Дизайн ПРО, 2004. - 640 с.

177. Теория моделей в процессах управления / Петров Б.Н., Уланов Г.М., Гольденблат И.И. и др. М.: Наука, 1978. 224 с.

178. Теория подобия и размерностей: Моделирование /П.М. Алабужев и др. М.: Высшая школа, 1068. - 208 с.

179. Теория стрельбы из танков / Н.И. Романов, Ю.И.Семенов, И.И.Завалишин, Ф.Ф.Родионов, В.Н.Кудрявцев, Ю.П.Павлов, Н.А.Рыжик. По ред. Н.И.Романова. М.: Военная академия бронетанковых войск им. Малиновского Р.Я., 1973. -424 С.

180. Топчеев Ю.И., Потемкин В.Г., Иваненко В.Г. Системы стабилизации. М.: Машиностроение, 1974. - 247 с.

181. Тренажерные системы / В.Е.Шукшунов и др. М.: Машиностроение, 1981.-256 с.

182. Тренажеры и имитаторы ВМФ / В.Ю. Ралль и др. М.: Воениздат, 1969.-215 с.

183. Туманов А.Г. Алгоритмизированная система подготовки оперативного персонала с помощью локальных тренажеров // Электрические станции. -1984. -№3.- С. 25-26.

184. Феррари Д. Оценка производительности вычислительных систем. -М.: Мир, 1981.-576 с.

185. Фокин Ю.Г. Оператор-технические средства: обеспечение надежности. М.: Воениздат, 1985. - 192 с.

186. Фрейдзон И.Р., Филиппов Л.Г. Математические модели в судовых обучающих комплексах. Д.: Судостроение, 1972. - 350 с.

187. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. - 534 с.

188. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ. М.: Мир, 1989. - 656 с.

189. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М.: Мир, 1990. - 239 с.

190. Цибулевский И.Е. Человек как звено следящей системы. М.: Наука, 1981. - 288 с.

191. Человеческий фактор: Эргономика комплексная научно-техническая дисциплина / Т. 1. Ж. Кристенсен и др. - М.: Мир, 1991. - 599 с.

192. Человеческий фактор: Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов / Т. 3. Д. Холдинг и др. М.: Мир, 1991. -302 с.

193. Человеческий фактор: Эргономическое проектирование деятельности и систем / Т. 4. Дж. О'Брайен и др. М.: Мир, 1991. - 496 с.

194. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления. СПб: Питер, 2004. - 256 с.

195. Шаракшанд A.C., Железнов И.Г. Испытания сложных систем. М.: Высшая школа, 1974. - 180 с.

196. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978. - 302 с.

197. Шеридан Т.Б., Феррел У.Р. Системы человек-машина. М.: Машиностроение, 1980. - 400 с.

198. Шибанов Г.П. Количественная оценка деятельности человека в системах «человек-техника». М.: Машиностроение, 1983. - 224 с.

199. Штейнбух К. Автоматы и человек. М.: Советское радио, 1967.490 с.

200. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.-683 с.

201. Экспериментально-психологические исследования в авиации и космонавтике / Береговой Г.Т., Завалова Н.Д., Ломов Б.Ф., Пономаренко В.А. Экспериментально-психологические исследования в авиации и космонавтике. -М.: Наука, 1978.-302 с.

202. Agullo J., Cardona S.,Vivancos J. Dinamics of vehicles with directional by sliding wheels // Mechanisms and Machine Theory. 1982. - Vol. 24. - N 1. - Pp.53 60.

203. Balakrishna R., Ghosal A. Modeling of slip for wheeled mobile robots // IEEE Transactions of Robotics and Automation. 1995. - Vol. 11. - N 1. - Pp. 126 -132.

204. Baron S., Klinman D.L. The Human as an Optimal Controller and Information Processor // IEEE Transactions of Man-Machine Systems. MMS-10. -1969.-N. l.-Pp. 9- 17.

205. Brown D.A. Military use seen for visual simulators // Aviation Week and Space Technology. N. 23. - Vol. 107. - 1977. - Pp. 60 - 63.

206. Brown D.A. Simulator aids aircraft // Aviation Week and Space technology. Vol. 96. - N. 6. - 1972. - Pp. 38 - 41.

207. Brown L.L. Visual elements in flight simulation // Aviation, Space and Environmental Medicine. N. 9. - Vol. 47. - 1976. - Pp. 19 - 28.

208. Campion G., D'Andrea'a-Novel B., Bastin G. Structural properties and classificatin of cinematic and dynamic models of wheeled mobile robots // IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1996. - Vol. 12. - N. 1 - , Pp. 47 - 62.

209. Englund C.E., Krueger G.P. Methodological approaches to the study of sustained work (sustained operations) // Behavior Research methods, Instruments and computers. 1985. - Vol. 17. - N 1. - Pp. 3 - 5.

210. Feuer A., Morse A.S. Adaptive control of single-input, single-output linear systems // IEEE Trans, on Automat. Control. 1978. - Vol. 23. - N 4. - Pp. 557 -569.

211. Fradkov A.L., Stotsky A.A. Speed gradient adaptive algorithms for mechanical system //International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. -1992.-Vol. 6.-Pp. 211 -220.

212. Freund E., Mayr R. Nonlinear path control in automated vehicles // Journal of vehicle design. 1998. - Vol. 9. - N 2. - Pp. 159 - 178.

213. Gross R., Banden D. Information Technology: Human and Organization factors // Journal of Inaformation science. 1987. - Vol. 8. - N. 5. - Pp. 277 - 284.

214. Handberg C.O. Advanced CGI Visual technology reshapes pilot trainingpossibilities // ICAO Bulletin. N. 4. - 1977. - Pp. 11 - 19.

215. Haxthausen B. Toward the zero hour what next for flight simulators // Airline Management. N. 4. - 1972. - Pp. 18 - 22.

216. Hess R.A. Model for Human Use of Motion Cues in Vehicular Control // Journal of Guidance. 1990. - Vol. 13. - N. 4. - Pp. 476 - 482.

217. Jacobs R.S., Williges R.C., Poscol S.N. Simulator motion as a factor in flight director display evaluation // Humanity factor. - 1973. - Vol. 101. - Pp. 569 -582.

218. Jdan M., Merhav S.J. Effects of Biodinamic Coupling on the Human Operator Model // Journal of Guidance. 1990. - Vol. 13. - N. 4. - Pp. 630 - 636.

219. Koh K.C., Cho H.S. A path tracking control system for autonomous mobile robots: an experimental investigation // Mechatronics. 1994. - Vol. 4. - N. 8. -Pp. 799 - 820.

220. Krinchik E. Probability Effects in Choice Reaction Time Tasks // Perception and Psychophysiology. V. 15. - N. 1. Pp. 42-45.

221. Landau T.D. Adaptive control system: The Model Reference approach. -N.Y.: Marcel Decker, 1979. P. 406.

222. McPhail G.D. Apollo External visual simulation display systems//AAIA Paper. N. 253. - 1967. - Pp. 61 - 74.

223. Monopoli R.V. Model reference adaptive control with an augmented error signal // IEEE Trans, on Automat. Control. 1974. - V. 25. - N. 3. - Pp. 474 - 484.

224. Narendra K.S., Lin-H., Valavani L.S. Stable adaptive controller design. Part II: proof of stability // IEEE Trans, on Automat. Control. 1980. - Vol. 25. - N 3. . Pp. 440 - 448.

225. Soderstrom T., Stoica P. System identification. Englewood Cliffs, New

226. Jersey: Prentice-Hall, 1989. 440 p.

227. Stein KJ. USAF plans new stress an simulators // Aviation Week and Space Technology. Vol. 96. N. 26. - 1972. - Pp. 147 - 154.

228. Welford A.T. On the human demands of automation, mental work, conceptual model, satisfaction and training // Proc. of the XIV intern. Congress of Applied Psychology. Copenhagen, 1961. - V.5.

229. Wong J. Y. Theory of ground vehicles. N. Y. Wiley, 1978. - 500 pp.1. УТВЕРЖДАЮ

230. Сещдальный директор ОАО «ЦКБА», ^технических наук1. В. В. Сигитов 2007 г.t ОАО ЦКБА^.-Ч^Г-Туп*/1. АКТо внедрении в производство результатов и выводов диссертационной работы Курочкина Сергея Александровича

231. Математические выражения для расчетов варьируемых параметров информационно-измерительной и управляющей систем тренажеров применялись при разработке конструкторской документации и программного обеспечения тренажеров, созданных в ОАО «ЦКБА».

232. Тренажеры приняты на снабжение Вооруженных Сил Российской Федерации и серийно изготавливаются с 2004 года.

233. Эффект от внедрения достигается за счет повышения качества и сокращения сроков разработки тренажеров подвижных наземных объектов.

234. Ученый секретарь НТС, кандидат технических наук, доцент1. В.А. Булычев1. АКТо внедрении результатов диссертационных исследований1. Курочкина С.А.

235. Внедрение подтверждается разработанными учебными материалами соответствующих дисциплин.1. Председатель комиссии,декан факультета МиСУ, д.т.н., профессор

236. Члены комиссии: зав. кафедрой РТиАП,1. Чуков А.Н.д.т.н., профессор д.т.н., профессор к.т.н., доцент

237. Ларкин Е.В. Котов В.В. Акименко Т.А.