Реализаций наиболее вероятных сценариев, учитывающих комплексное применение подводных лодок, надводных кораблей, средств гидроакустического противодействия и пр

Вид материала

Документы

Содержание 3 Анализ эволюции БСУ на этапе электронных аналоговых БСУ Проблема обеспечения высокого уровня надежности результата торпедного выстрела 3.2 Структурный анализ электронных аналоговых БСУ Внедрение новых подсистем, расширяющих функциональность БСУ Интеграция подсистем. Зарождение новых функций

Подобный материал:

• Кеннет Бийр Суда-ловушки против подводных лодок: секретный проект Америки, 8429.43kb.
• Тые годы прошлого века погибла одна из подводных лодок нашего флота, я узнал ещё, 487.36kb.
• Обзор материалов прессы, 480.67kb.
• И в области противодействия их незакон, 693.27kb.
• Hawk Происхождение «Черного Ястреба», 175.35kb.
• Многие воспитательные задачи наиболее успешно решаются при использовании средств эмоционального, 1381.57kb.
• Р. Р. Кадырова о состоянии работы по линии противодействия незакон, 86.85kb.
• Вид работ №30 «Монтаж, демонтаж строительных конструкций в подводных условиях», 16.72kb.
• Комплексное применение информационно-волнового метода физиотерапии на различных этапах, 570.75kb.
• Отчет ОАО «скбк», 35.27kb.

2.4 Выводы


1 Основной характеристикой торпеды, определяющей ее боевую эффективность, является эффективная дальность стрельбы.

2 В цепи основных торпедных систем ЭДК, БЗО и БСУ слабым звеном с позиций увеличения эффективной дальности стрельбы является БСУ.

3 Надсистема “корабль-торпеда-цель” определяет основную составляющую функциональности БСУ – управление движением торпеды по заданной траектории.

4 Надсистема РЭСТ определяет вспомогательную составляющую функциональности БСУ – независимые от аппаратуры управления бортовые измерения и регистрация параметров движения торпеды, а также – обеспечение обозначения траектории торпеды для внешнетраекторных измерений. Эта составляющая функциональности БСУ работает на организацию глобальной обратной связи в системе РЭСТ, реализуемой посредством морских испытаний и анализа их результатов.

5 Система эволюции торпед обусловливает высокую динамичность развития надсистемы РЭСТ. Учитывая, что технические решения, формирующие функциональность БСУ, черпаются противоборствующими сторонами из единого базиса, боевая эффективность оказывается выше у той стороны, у которой более совершенная и динамичная система РЭСТ и у которой динамичность развития архитектуры БСУ выше.

6 Динамичность развития архитектуры механических БСУ обеспечивалась применением функционально-конструктивного принципа декомпозиции, позволившего (по мере развития базиса) наращивать функциональность БСУ за счет последовательного внедрения подсистем, расширяющих номенклатуру применяемых в БСУ физических полей.


^ 3 Анализ эволюции БСУ на этапе электронных аналоговых БСУ

(конец 1930-х - середина 1970-х годов)


3.1 Историческая справка


С внедрением электронных аналоговых технологий применяемый ранее механический элементный базис в значительной степени был вытеснен и дополнен электронным, благодаря чему возрос информационный потенциал и расширилась функциональность БСУ. В частности, аналоговая электроника позволила реализовать бортовую обработку измерений акустического поля в окрестности торпеды и внедрить бортовую систему самонаведения (ССН).

ССН существенно повысила вероятность попадания дальноходной торпеды в цель, что особенно важно для боевой ситуации, когда целью является подводная лодка в подводном положении с неизвестной глубиной хода. В этом случае задача поражения цели существенно сложнее, чем поражение надводного корабля, поскольку традиционное для того времени наведение торпеды по надводному кораблю в плоскости дополнилось наведением торпеды по подводной лодке в пространстве, т.е. из двухмерной задача самонаведения превратилась в трехмерную.

Наибольшее применение на практике получили акустические активные и пассивные системы самонаведения, а также системы самонаведения по кильватерному следу надводного корабля. Несмотря на обширные теоретические и экспериментальные исследования, проводимые в области изучения физических полей, инициируемых надводными и подводными кораблями, до настоящего времени лишь акустическое поле и кильватерный след кораблей остаются единственно пригодными для самонаведения на них торпед. Даже сегодня перспективы применения в ССН неакустических физических полей остаются весьма призрачными.

Работы над акустическими ССН начались в 1936-38-х годах. Первая торпеда с пассивной гидроакустической ССН (Германская торпеда Т-5 [Л3.1]) была применена в 1943 году. Во второй половине 40-х годов была разработана отечественная самонаводящаяся торпеда САЭТ-50. В конце и сразу после войны - американские торпеды МК27 мод.4 и МК32 мод.2 [Л3.2]. С этого времени практически все торпеды выпускаются с акустическими пассивными, активными или активно-пассивными системами самонаведения.

В ходе второй мировой войны Германия применила торпеду "Лерхе", корректируемую с помощью системы телеуправления (СТУ). По многожильному кабелю длиной до 6000 метров информация с акустической головки самонаведения торпеды передавалась к наушникам оператора, который, находясь на подводной лодке, подавал торпеде по кабелю управляющие сигналы, обеспечивая совмещение оси (максимума диаграммы направленности акустической антенны) торпеды с целью. В более поздних СТУ положение корабля-цели относительно торпеды измерялось и анализировались на атакующем корабле. Корректировка курса и глубины хода торпеды осуществлялись по командам, передаваемым с атакующего корабля по проводной линии связи. При захвате цели СТУ атакующего корабля передавало управление торпедой ССН. Дальность захвата цели ССН торпеды при этом составляла 600 – 1200 метров.

Функциональность электронных аналоговых относительно механических БСУ расширилась также в части неконтактного подрыва, способствующего повышению эффективности торпеды, благодаря расширению допусков на промах относительно варианта прямого попадания торпеды в цель.

В конце 50-х годов автомат глубины, приборы курса и креновыравнивания объединились в единую систему управления движением торпеды. В основу этой системы был положен блок управления, в состав которого были включены гироскопические приборы, датчики давления, электронная аналоговая аппаратура, реализующая более совершенные, чем в механических БСУ, законы управления.

Заметим, что с внедрением ССН не только расширилась функциональность БСУ, позитивно влияющая на эффективность торпеды, но и возник неиссякаемый комплекс проблем, связанный с тем, что контур самонаведения торпеды, замыкающийся на акустический канал большой протяженности, сильно подвержен воздействию естественных и искусственных помех. Адекватной реакцией противоборствующей стороны на это обстоятельство явилось внедрение средств акустического противодействия, решающих задачу подавления помехами полезного сигнала, либо его искажение. Таким образом, если стимулом к развитию механических БСУ было приведение в соответствие точностных характеристик БСУ транспортным характеристикам ЭДК торпеды, являющихся характеристиками внутриторпедных систем, то, начиная с этапа электронных аналоговых БСУ, стимул развития БСУ сместился в область информационного противостояния торпед и внешних по отношению к ним средств акустического противодействия противоборствующей стороны.

^ Проблема обеспечения высокого уровня надежности результата торпедного выстрела на данном этапе развития обостряется, так как совершенствование функциональности БСУ сопровождается увеличением ее сложности, что снижает надежность выстрела. Обеспечение надежности выстрела торпед путем их пристрелки становится неоправданно затратным. Менее затратным и более результативным оказывается подход, основанный на применении методов обеспечения надежности выстрела, связанных с контролем материальной части торпеды. Он основан на применении электрических коммуникаций, позволяющих сформировать компактные энерго-экономичные информационные каналы и осуществить посредством них и внешней контрольной, а также контрольно-пусковой аппаратуры дистанционный контроль бортовой электронной составляющей БСУ (вытеснившей значительную долю механической составляющей и несущей основную нагрузку по усложнению БСУ). Аппаратура контроля совместно со встроенной в бортовое решающее устройство схемой контроля дают возможность осуществлять периодические регламентные проверки и предстартовый контроль торпед, а также отбраковку из них негодных до осуществления выстрела. Однако, встроенная в БСУ схема контроля, во первых, отвлекает на себя бортовые ресурсы, которые при ограничениях на габариты решающего устройства уменьшает долю бортовых ресурсов, на основе которых реализуется основная составляющая функциональности БСУ. Во вторых, – порождает проблему, связанную с тем, что с увеличением глубины контроля торпеды надежность выстрела растет, но сложность и габариты схемы контроля при этом увеличиваются, что в свою очередь, снижает надежность. Очевидно, что существует компромисс между сложностью электронной аналоговой БСУ, определяемой ее функциональностью, и глубинной ее контроля, которые ограничиваются заданным уровнем надежности выстрела. Т.е. принятая стратегия обеспечения надежности выстрела в электронных аналоговых БСУ обусловливает одно из ограничений (помимо габаритных и энергетических ограничений) их функциональности.

Отказ от практики пристрелки каждой торпеды привел также к пересмотру методов оценки их боевой эффективности. В интересах задачи расчета показателей эффективности ставится задачи статистического моделирования процессов управления-самонаведения торпеды на типовом множестве сценариев. Качество модели для решения данной задачи является значимым, а задача создания модели, адекватной реальным процессам - актуальной. Стремление к улучшению качества процессов управления-самонаведения торпеды, связанное с синтезом более совершенных законов управления-самонаведения, результаты которого зависят от степени достоверности математической модели объекта управления, также актуализирует проблему адекватности. Ею руководствуются при определении объема измеряемых в морских испытаниях параметров и при постановке самого морского эксперимента. Регистрация бортовых измерений осуществляется посредством многоканальных магнитных регистраторов, емкости накопителей экспериментальных данных которых существенно выше, чем в их аналогах, применяемых на этапе механических БСУ. По результатам морских испытаний осуществляется обработка измерений и сопоставление процессов, полученных экспериментальным и расчетным путем. Близость этих процессов характеризует адекватность применяемых в расчетах математических моделей. Основным инструментарием для проведения моделирования на данном этапе становятся аналоговые вычислительные машины (АВМ).

Отметим, что в основу моделирования на АВМ положен принцип создания электронного аналога исследуемой системы и изучения протекающих в нем процессов, которые аналогичны реальным. Суть принципа заключается в том, что сначала процессы, протекающие в реальной системе, формализуются в виде математического описания (создается их информационный аналог), затем, средствами АВМ подбирается электронный аналог, соответствующий этому математическому описанию (информационному аналогу). Электронная среда АВМ при этом используется для анализа свойств исследуемой системы путем воспроизведения различных вариантов протекающих в ней процессов, отличающихся начальными условиями, моделями возмущений, сценариями, и пр. Поскольку электрическим процессам, протекающим в АВМ, соответствуют с точностью до масштабирования процессы, протекающие в реальной системе, выводы, полученные в результате изучения свойств системы-аналога, распространяются на выводы о свойствах исходной системы. Процедуры моделирования на АВМ были доведены до детально формализованных приемов и методик, поэтому с внедрением АВМ в практику проектирования БСУ решение задач синтеза законов управления-самонаведения торпедой стали доступными на инженерном уровне.

Благодаря доступности и широкому распространению методов моделирования функционирования систем в их электронных аналогах посредством АВМ появилась возможность задолго до наступления этапа морских испытаний (на ранних и промежуточных этапах проектирования) проверять правильность заложенных в БСУ технических решений, когда цена ошибок еще невелика. В результате исключается ситуация, которая приводит к необходимости кардинальной переделки БСУ и торпеды в случае, когда проверка технических решений осуществляется лишь на этапе морских испытаний. Перед морскими испытаниями при этом ставится задача получения только той информации, которая не может быть получена в лаборатории. Применение методов моделирования для экспериментальной отработки БСУ и ее подсистем можно рассматривать как введение в технологию разработки БСУ локальных обратных связей по качеству принятых технических решений, позволяющих гибко реагировать на возможные неточности и ошибки, когда цена ошибок невелика и затраты на их устранение – незначимы. При этом создаются предпосылки для быстрой сходимости процесса экспериментальной отработки БСУ.

На данном этапе развития во всех вновь создаваемых торпедах разных стран на смену механических приходят аналоговые электронные БСУ. К середине 70-х годов создаются торпеды с самыми совершенными аналоговыми бортовыми системами. Это - американские торпеды МК46 мод.1,2, МК48 мод.1-3, германская торпеда DM2A1 (SUT), итальянская A-244/S. В конце 70-х годов появляется торпеда МК46 мод.5, использующая цифровую обработку акустической информации. Но это уже следующий этап развития торпед.


^ 3.2 Структурный анализ электронных аналоговых БСУ


Внедрение в БСУ торпеды акустической ССН в корне изменило распределение функций надсистемы БСУ “корабль-торпеда-цель” (рисунк 3.1) между подчиненными ей системами.


Рисунок 3.1 Структурная схема надсистемы электронной аналоговой БСУ

“корабль-торпеда-цель”


Новой функцией, “делегируемой” надсистемой торпеде, стала функция автоматической коррекции траектории по бортовым акустическим измерениям, поступающим через акустический канал “торпеда-цель”. Данная функция реализуется в ССН, которая обеспечивает обратные связи по положению цели на всем интервале ее акустической наблюдаемости, что существенно снижает требования к точности прицеливания торпеды, обеспечивающей корабельными системами, и благодаря чему эффективность задачи поражения атакующим кораблем цели возрастает. Росту эффективности способствует также канал ТУ.

В случае большой степени неопределенности положения цели, вся область возможного ее положения делится на “полосы ответственности” и производится групповой торпедный залп (рисунок 3.2). При этом каждой торпеде в группе отводится своя “полоса




ответственности”, в рамках которой реализуется автономная работа надсистем “корабль-торпеда-цель”, т.е. надсистема “корабль-группа торпед-цель” в момент начала торпедной атаки декомпозируется на независимые надсистемы “корабль-торпеда-цель”. Отсюда вытекают дополнительные требования к торпедной БСУ - она должна обеспечить независимость работы “партнеров” по группе, т.е. – не должна создавать помех в работе ССН “партнеров”, что на практике достигается разнесением рабочих частот акустических каналов ССН “партнеров”.

Подверженность акустического канала помехам дала возможность противоборствующей стороне уменьшать эффективную дальность торпеды атакующего корабля путем создания искусственных помех средствами ГПД (рисунок 3.3). Это изменило характер



Рисунок 3.3 Структурная схема надсистемы электронной аналоговой БСУ

“корабль-торпеда-цель” в условиях применения кораблем-цели средств ГПД


надсистемы эволюции торпедной БСУ (рисунок 3.4). С появлением у противоборствующей стороны дополнительного рычага влияния на боевую эффективность атакующей ее торпеды, потери в эффективной дальности dп атакующей торпеды теперь стали зависеть не только от способности ее ССН (от собственных характеристик) подавлять “абстрактные” помехи, но и от эффективности применяемых противоборствующей стороной средств ГПД (от “несимметричного противодействия” торпедной атаке противоборствующей стороной). Это делает БСУ еще более “слабым звеном” в цепи формирующих основные составляющие функциональности торпеды систем БЗО, ЭДК, БСУ. Стремление реализации полного потенциала эффективной дальности, возросшего с внедрением ССН и реализуемого лишь частично из-за применения противоборствующей стороной средств ГПД, обусловливает на данном этапе развитию БСУ более динамичный характер, чем на ранних этапах ее развития.




Качественный скачок в развитии базиса и надсистемы ”корабль-торпеда-цель” привел к качественному изменению функциональности БСУ, которую можно сформулировать следующим образом: самонаведение по данным ССН на корабль-цель в условиях помех, создаваемых его средствами ГПД, по априорной информации о возможном положении корабля-цели, формируемой атакующим кораблем и уточняемой по каналу ТУ. Относительно механической БСУ, в которой синтезирующие ее функциональность функции управления использовали обратные связи по положению торпеды, функциональность электронной аналоговой БСУ расширяется функциями самонаведения, использующими обратные связи по положению цели.

В рамках обновленной функциональности электронная аналоговая БСУ реализует следующую схему действия:

1) вывод торпеды по заданной траектории (рассчитанной на атакующем корабле и безопасной для него) в область возможного положения цели ССН,

2) поиск цели,

3) обнаружение цели,

4) самонаведения на нее торпеды,

5) в случае прямого попадания торпеды в цель, либо небольших промахов - осуществление подрыва боевого заряда,

6) в случае промахов, при которых подрыв боевого заряда не в состоянии нанести ощутимого ущерба цели – осуществление повторного поиска цели.

В задачах 1…4 и 6 управление торпедой может корректироваться по каналу телеуправления.

Структурная схема, реализующая функциональность электронной аналоговой БСУ и обеспечивающая решение перечисленных задач представлена на рисунке 3.5.



Основные подсистемы электронной аналоговой БСУ:

- система управления движением торпеды (СУДТ), реализующая функцию вывода торпеды по заданной перед пуском торпеды траектории в область возможных для обнаружения ССН цели (решение задачи 1), после чего она передает управление системе самонаведения (ССН),

- ССН, реализующая функции поиска и обнаружения цели, самонаведения на нее торпеды, в случае промаха – осуществления функции повторного поиска цели (решение задач 2, 3, 4 и 6), а также включения системы неконтактного подрыва в окрестности цели,

- система неконтактного подрыва, реализующая функцию подрыва боевого заряда в случае небольших промахов (решение задачи 5),

- система регистрации, осуществляющая бортовые измерения и запоминающая их, для последующей их обработки и анализа (как правило, посредством магнитных регистраторов),

- блок автоматики, реализует циклограмму функционирования торпеды (участвует в решении всех задач 1…6).

Как видно из структурной схемы декомпозиция БСУ осуществлялась по функционально-конструктивному принципу, в соответствии с которым для реализации каждой функции, либо группы функций, в БСУ на конструктивном уровне отводится свой блок, либо устройство. Выбор данного принципа декомпозиции обусловлен, во первых, методической преемственностью проектирования (напомним, что для механических БСУ также был применен функционально-конструктивный принцип декомпозиции), во вторых, функциональной преемственностью, когда функциональное расширение достигается за счет введения новых блоков, а применяемые ранее - заимствуются, либо модернизируются. Так, например, ССН вначале этапа электронных аналоговых БСУ вводилась путем надстройки над существующими к тому времени системами и приборами.

Сравнительный анализ электронных аналоговых и механических БСУ позволил выявить следующие тенденции в динамике эволюции структуры БСУ:

- внедрение новых подсистем, которые расширили функциональность БСУ,

- интеграция подсистем БСУ и улучшение качества их функционирования,

- зарождение новых функций, имеющих самостоятельную направленность, но не нашедших воплощения в самостоятельных подсистемах БСУ, поэтому распределенных по существующим подсистемам (как правило, реализация этих функций предполагает комплексирование информационных потоков нескольких подсистем БСУ).

^ Внедрение новых подсистем, расширяющих функциональность БСУ, обязано внедрению обновленного элементного базиса как в части измерительных бортовых приборов (гидрофонов, гироскопов с электронной коррекцией и электронным съемом сигналов, и пр.), так и в части аппаратуры обработки измерений и решающих устройств.

^ Интеграция подсистем. Автомат глубины, приборы курса и креновыравнивания, а также модуль рулевого привода из отдельных подсистем механической БСУ, трансформируясь, конструктивно объединились (интегрировались) в единую СУДТ. Этому объединению способствовали два обстоятельства. Первое, технологический прогресс в части механики позволил конструктивно объединить датчики углового положения объекта в единый гироскопический прибор. Второе, внедрение электронных технологий позволило резко увеличить информационный потенциал БСУ за счет большей информационной плотности электронной среды, чем механической. Как следствие, СУДТ была реализована на основе единого электронного аналогового решающего устройства, в котором не только были объединены три канала управления, но и внедрены более совершенные алгоритмы. Например, электронным образом были реализованы разного рода корректирующие цепочки и обратные связи по производным углов положения объекта управления, что резко повысило качество переходных процессов управлением его угловым движением.

^ Зарождение новых функций. В интересах дальнейшего анализа динамики функциональности БСУ и ее подсистем декомпозируем ССН, отразив в ней две самостоятельные компоненты: бортовую акустическую систему (БАС) и, так называемый, автомат логический ССН (АЛ ССН).

С внедрением БАС, решающей задачу обнаружения и распознавания цели средствами акустики (которой посвящено специальное акустическое направление теоретических и экспериментальных исследований, и по этой причине, подробно здесь не рассматривается), остро проявилась не связанная непосредственно с акустикой проблема управления торпедой и ее подсистемами в проблемных ситуациях, например, когда торпеда при включении БАС “не увидела”, либо в процессе самонаведения “потеряла” цель. Данную проблему и призван решать АЛ ССН, схема которого на рассматриваемом этапе развития БСУ была реализована на основе электромагнитных реле. Технология решения этой проблемы никак не сопряжена с существующими в то время и широко применяемыми на практике технологиями создания акустических и других автономных подсистем БСУ. В частности, если технические характеристики БАС можно непосредственно измерить, либо оценить по измерениям, то технические характеристики ССН, определяемые логическим алгоритмом, реализуемом в АЛ ССН, измерить нельзя, более того, в их формировании всегда содержится компонента субъективного характера, связанная со стратегией поведения противоборствующей стороны. Например, такие технические характеристики БАС как максимальную дальность обнаружения цели в благоприятных гидрологических условиях, точности определения дальности, пеленгов, доплеровской скорости, можно измерить, либо оценить по лабораторным, бортовым и внешне-траекторным измерениям, полученных на морских испытаниях. Основной же характеристикой ССН является вероятность доставки боевого заряда в заданную окрестность цели, которая во многом зависит от стратегии противоборствующей стороны, и которую нельзя измерить, либо оценить по измерениям. Она оценивается по результатам математического статистического моделирования, в котором учитывается предполагаемая стратегия противоборствующей стороны.

Причины, по которым на рассматриваемом этапе развития бортовых торпедных систем проблематика логического алгоритма работы АЛ ССН не сформировалась в отдельное направление исследований и не была выделена в самостоятельную систему, следующие. Первая - проблематика логического алгоритма проявилась в связи с внедрением бортовых акустических измерителей, поэтому она была отнесена к проблематике ССН. Вторая – относительная простота реализации логического алгоритма на этапе электронных аналоговых БСУ, так как дальность обнаружения цели для электронных аналоговых ССН составляла всего 600 – 1200 метров и в боевом сценарии участвовал всего один целеподобный объект. Целеподобным объектом считалась акустическая неоднородность с “правдоподобными” эквивалентным радиусом, протяженностью и доплеровской скоростью. Предполагалось, что встретить приборы искусственных помех с такими свойствами было маловероятным, и, если при включении ССН, либо при первом сканировании области возможного положения цели диаграммой направленности ССН цель не обнаруживалась, вероятность дальнейшего обнаружения цели падала, практически до нуля, и ее поиск терял смысл. Таким образом, задача эффективного применения торпеды в части ССН на данном этапе развития БСУ в основном возлагалась на систему прицеливания стреляющего корабля. Перед торпедой ставилась, прежде всего, задача коррекции по акустическим данным траектории, относительно заданного направления, что существенно упрощало задачи, стоящие перед АЛ ССН. В критических ситуациях часть функций АЛ ССН брала на себя СТУ, которая корректировала в процессе движения торпеды введенную в нее предпусковую информацию о направлении на цель и переадресовывала функции принятия решения в проблемных ситуациях оператору, превращая автоматическую БСУ торпеды в автоматизированную систему “корабль-торпедная БСУ”.

АЛ ССН явился прообразом системы управления торпедой в проблемных ситуациях (СУТПС), реализованной на этапе БИСУ. СУТПС отличает своя специфика, связанная с комплексированием информационных потоков, циркулирующих в разных подсистемах БСУ, и принятием решений на основе этого комплексирования, а также с координацией работы подсистем. На структурной схеме (рисунок 3.5) последнее обстоятельство отражено замыканием на АЛ ССН потоков всех подсистем БСУ.

С увеличением числа подсистем в электронной аналоговой БСУ возникают задачи передачи управления от одной подсистемы к другой. Функционально эти задачи примыкают к задачам СУТПС, но на данном этапе развития БСУ (в силу их относительной простоты) они распределялись между блоком автоматики и существующими подсистемами БСУ. В результате, подсистемы электронной аналоговой БСУ при выполнении заданных условий в заданной последовательности, определяемой циклограммой работы БСУ, передают управление одна другой. С позиций качества декомпозиции такое решение не является позитивным, поскольку рассредоточение функций СУТПС между подсистемами БСУ приводит к увеличению числа и сложности связей между подсистемами, что противоречат условиям применения метода декомпозиции-субоптимизации, заключающимся в обеспечении независимости между собой декомпозированных компонентов. Из этого вытекает, что при дальнейшем усложнении структуры БСУ и связей между ее подсистемами выделение СУТПС в качестве самостоятельной системы БСУ и разработка технологии ее проектирования является актуальной задачей.

Система РЭСТ, определяющая вспомогательные составляющие функциональности БСУ, с развитием базиса изменилась (рисунок 3.6). Качественное ее изменение произошло в связи с введением в процесс проектирования локальной обратной связи по качеству разрабатываемых алгоритмов функционирования БСУ, реализуемой посредством моделирования с применением АВМ.



Ранее (рисунок 2.5) ответ на вопрос о качестве внедряемых алгоритмов функционирования торпеды можно было получить, лишь пройдя весь цикл проектирования, конструирования, изготовления и морских испытаний опытного образца. Заметим, что затраты на внедрение данной локальной обратной связи представляют собой “накладные расходы”, которые, например, на этапе механических БСУ экономически не были оправданы. Однако, начиная с этапа электронных аналоговых БСУ затраты на организацию процесса моделирования оказались существенно меньше, чем организация морского эксперимента с опытным образцом торпеды. Это стало реальным благодаря использованию для создания моделей стандартных общедоступных вычислительных средств массового применения– АВМ.

Проанализируем процесс разработки и экспериментальной отработки алгоритмов функционирования БСУ, выделив его из РЭСТ и представив более детально (рисунок 3.7). Звенья П3…П7 реализуют локальную обратную связь по качеству разрабатываемых алгоритмов средствами моделирования. Идея моделирования здесь заключается в имитации малозатратными способами функционирования алгоритмов в рамках системы “корабль-торпеда-цель”. При идеальном качестве имитации можно уже на этапе проектирования завершить разработку алгоритмов (обеспечить полную независимость декомпозируемых этапов создания образца) и сделать процесс создания БСУ, завершающийся выпуском КД, не итерационным, а одношаговым. В реальности, при неидеальном качестве имитации функционирования алгоритмов, сходимость итерационного процесса создания БСУ зависит от качества имитации. В частности, при превышении сложности алгоритмов некоторого (высокого) уровня и при недостаточно удовлетворительном качестве имитации процесс их создания может оказаться плохо сходящимся, когда БСУ морально устаревает ранее завершения ее экспериментальной отработки.




На этапе электронных аналоговых БСУ среда имитации создавалась преимущественно на основе аналоговой электроники. Алгоритмам и среде их функционирования подбирался такой электронный аналог (звено П6), чтобы его математическое описание было адекватно протекающим в реальности процессам. Отметим, что в идеале адекватности соответствует тождественность, но в реальности, поскольку тождественность обеспечить невозможно, выдвигается требование адекватности, т.е. приближенного сходства модели и реальности с той степенью достоверности, которая требуется для получения желаемого результата. Таким образом, проблемная составляющая обеспечения качества имитации связана с созданием модели функционирования алгоритмов в рамках системы “корабль-торпеда-цель”, адекватной протекающим в реальности процессам. Такая модель является продуктом теоретических и экспериментальных исследований. На этапе проектирования модель функционирования алгоритмов БСУ (звенья П3, П5) создается на основе теоретических представлений и экспериментальных данных, полученных в рамках ранее проводимых разработок и специальных экспериментальных исследований (в гидродинамических трубах и гидроакустических бассейнах, на морских испытаниях с макетами и со специальной аппаратурой, и пр.). Однако, наиболее достоверные экспериментальные данные для уточнения модели и подтверждения ее адекватности можно получить лишь на этапе проведения ЛСИ и морских испытаний опытного образца БСУ в составе торпеды, поставив эксперимент, наиболее приближенный к реальному функционированию системы “корабль-торпеда-цель”. Поэтому, с позиций обеспечения адекватности модели функционирования алгоритмов БСУ реальным процессам звенья П3 и П5 являются наиболее проблемными, и вывод об их качестве можно сделать лишь изготовив опытный образец и проведя с ним морские испытания.

На практике, в результате анализа экспериментальных данных (звено Э2) математические модели уточняются, что влечет за собой уточнение алгоритмов функционирования БСУ, и как следствие – приводит к изменению конструкции БСУ и проведению соответствующего цикла работ (очередной итерации), заканчивающимися морскими испытаниями. Если принять, что объем конструктивных доработок связан с недостоверностью модели функционирования БСУ прямой зависимостью, то и динамика системы РЭСТ напрямую связана с достоверностью этой модели, т.е. - качеством звеньев П3 и П5. Улучшить динамику системы РЭСТ в случае не очень высокого качества достоверности модели можно, придав аппаратуре БСУ свойство “гибкости”, т.е. возможности с малыми затратами проводить ее модификацию в заранее предусмотренных объемах. Эти объемы зависят от прогнозируемой степени неопределенности модели, которая имеется на момент разработки КД.

Таким образом, при экономической целесообразности введение в системе РЭСТ локальной обратной связи по качеству разрабатываемых алгоритмов функционирования БСУ предполагает:

- наличие близких к достоверным моделей функционирования алгоритмов, а также инструментария для их уточнения и подтверждения их адекватности,

- придание аппаратуре БСУ свойства “гибкости” в объеме, достаточном для уточнения алгоритмов, вызванного устранением неопределенности модели в рамках экспериментальных работ по имитации системы “корабль-торпеда-цель” в морских условиях.