3 / 15
Оптимизация алгоритма расчета моделей…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 8·2016 3
ного подхода или неверно выбранный подход приводит к сущест-
венному росту затрат как на разработку, так и на сопровождение
модели, а также к понижению адекватности моделей.
В настоящее время существует несколько подходов, исполь-
зующих приближение сосредоточенных параметров, однако области
их применения ограничены. Ниже приведены наиболее распрост-
раненные универсальные подходы, известные авторам.
При разработке моделей систем управления активно применяется
подход функциональных преобразователей (ФП), подразумевающий
разделение ИС на составные части, каждая из которых представляется в
виде динамической системы, имеющей детерминированные управ-
ляющие, входные и выходные сигналы. Применение такого подхода
возможно лишь в том случае, когда не рассматриваются двусторонние
связи между составными частями ИС.
Разработан и используется метод эквивалентных схем, в основе
которого лежит замена оригинальной модели на модель электрической
схемы, состоящей из резисторов, конденсаторов, катушек индук-
тивности, описываемой теми же самыми уравнениями, что и исходная
система [4]. Такой подход позволяет моделировать ФВ, которые могут
быть представлены в виде линейных алгебраических и обыкновенных
дифференциальных уравнений. Подход можно использовать, когда
нелинейные явления в рассматриваемой ИС являются несуществен-
ными и разработчик модели обладает знаниями в области электро-
техники.
Существует оригинальная методология Bondgraph [8, 9] моде-
лирования обмена энергией различной физической природы между
составными частями ИС через специальные связи (
bonds
). Эта
методология позволяет моделировать линеаризованные физические
взаимодействия: электрическое, магнитное, гидравлическое, механи-
ческое и тепловое. Однако модели, разработанные с использованием
этой методологии, слабо поддаются структуризации, в связи с чем
подход применим для не слишком сложных моделей, в которых не
требуется рассмотрение нелинейных явлений.
Авторами ранее был предложен новый подход, позволяющий
формализовать создание математических моделей СБС КА; он основан
на оригинальном трехстадийном алгоритме декомпозиции модели ИС
[10, 11]. С помощью этого подхода можно моделировать различные
физические взаимодействия, как линейные, так и нелинейные, в том
числе течение электрического тока, теплообмен, течение жидкостей и
газов по трубопроводам, передачу команд и сигналов. Преимуществами
разработанного метода являются:
•
универсальное представление различных физических взаимо-
действий и связей между ними;
•
ориентированность на структуризацию модели;