Принципы и методы построения датчиков, приборов и систем
УДК 681.3:623.4.017
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПАРАМЕТРАМ И ХАРАКТЕРИСТИКАМ УНИФИЦИРОВАННЫХ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
С.А. Гамкрелидзе, В.Г. Домрачев, М.И. Критенко, Ю.Т. Котов
Дана классификация средств вычислительной техники (С ВТ) специального назначения, приведена математическая формализация процедуры установления требований стойкости унифицированных СВТ к воздействию факторов внешней среды. Представлены результаты использования классификации на примере задания требований стойкости к механическим факторам.
Проблема создания новых высокоэффективных образцов радиоэлектронной аппаратуры для перспективных автоматизированных систем управления (АСУ) неразрывно связана с внедрением информационных технологий на базе широкомасштабной автоматизации и электронизации, применения высокопроизводительных средств вычислительной техники (СВТ), построенных по магистрально-модульному принципу.
Обобщая опыт применения СВТ в АСУ объектов различного назначения, можно сделать вывод о возможности решения стратегической задачи компьютеризации техники специального назначения путем создания рационального ряда СВТ межвидового применения, способного обеспечить решение большинства задач оперативного управления объектами и информационной поддержки действий персонала.
Основой для реализации такого подхода является система комплексной унификации СВТ. Метод синтеза системы основан на представлении исходной параметрической матрицы, сформированной на основе перспективных требований к электронным модулям СВТ, в виде суммы матрицы ограничений Рэ и матрицы функциональных параметров Рф, с последующим разбиением последней на блоки и подблоки при выполнении условия немономиальности. В результате получается оптимизационное уравнение для определения вектора Ru унифицированных параметров модулей СВТ в общем виде:
*г,= ор^Ф [(((^)LT,In)LT,IE)LT,lJ' CD
где In, 1б> Im — аргументы операции разбиения, соответствующие уровням разукрупнения подсистемы, блока и модуля СВТ (третий, второй и первый функционально-конструктивные уровни аппаратуры); Lj — размерность строки матрицы Рф (число вариантов значения параметра); Ф — вектор операторов преобразования требований к СВТ в параметры электрорадиоизде-лий и модулей на их основе; opt — оператор, харак-
и(Л)
теризующий оптимальное направление унификации
множества функциональных параметров модулей СВТ и электрорадиоизделий в условиях действия множества и требований по унификации с учетом ограничений, определяемых элементами матрицы Рэ\ Рэ — матрица требований к эксплуатационным параметрам СВТ.
Процедура решения уравнения (1) реализуется путем иерархического представления системы параметров и характеристик функционально-сложных электрорадиоизделий и модулей СВТ и их последовательной оптимизации, начиная с архитектуры процессоров и кончая параметрами конструкции [1]. Этот принцип позволяет обеспечить наиболее глубокий уровень унификации и существенно сократить экономические затраты, не снижая требований к функциональным параметрам перспективных СВТ.
Сам процесс формирования ряда СВТ базируется на принципах экономического самоограничения, предполагающих:
• использование в перспективных СВТ уже сложившихся в стране архитектурных направлений, поддерживаемых номенклатурой процессорных интегральных микросхем, находящихся на стадии завершения опытно-конструкторских работ и серийного освоения;
• развитие системообразующих направлений микроэлектронной элементной базы СВТ путем "мягкого" перехода от существующих процессорных платформ к перспективным;
• организацию мелкосерийного производства функционально-сложных электрорадиоизделий на "ми-нифабриках" кластерного типа;
• выполнение отдельных заказов на производство электрорадиоизделий с критически сложным технологическим уровнем по договорам с зарубежными фирмами-изготовителями и др.
Таким образом, часть эксплуатационных параметров, характеризующих стойкость изделий к воздействию внешних и специальных факторов, устанавливается в виде ограничений, налагаемых спецификой допустимых областей применения СВТ.
Требованиявания стойкости унифицированных СВТ к воздействию механических факторов
Воздействующие факторы Характеристики воздействующих факторов, единицы измерения Значение характеристик воздействующих факторов для классификационных групп СВТ Базовые значения характеристик в типовой программе испытаний СВТ
I II III IV V VI VII
Синусоидальная вибрация Амплитуда ускорения, м/с2 (§) + 50(5) 100(10) 50(5)
Диапазон частот, Гц + 1...500 - 5...2000 1...500
Случайная широкополосная вибрация Спектральная плотность виброускорения, ё2/Гц + + +
Диапазон частот, Гц - + - + 1...2000 20...2000 +
Среднеквадратичные значения ускорения, м/с2 (8) 255(26) +
Акустический шум Диапазон частот, Гц + 50... 10 ООО + 50...10 000 150...10 000 50...10 000
Уровень звукового давления, дБ + 130 135 + 150 170 150 170
Сейсмический удар Ускорение, м/с2 (§) + — + — +
Длительность действия ударного ускорения, мс + — + — +
Механический удар одиночного действия Пиковое ударное ускорение, м/с2 (§) 750(75) 5000(500) + 2500(250) 1500(150) 5000 (500)
Длительность действия ударного ускорения, мс — 1...5 0,2...2 0,5...2 + 1...3 0,3...1 0,2...2
Механический удар многократного действия Пиковое ударное ускорение, м/с2 (§) + 150(15) + 400(40) 50(5) 150 (15)
Длительность действия ударного ускорения, мс + 5...10 5...15 + 2...15 2...10 5...15
Линейное ускорение Значение ускорения, м/с2 (8) 50(5) + 150(15)
Виброудар одиночного действия Ускорение, м/с2 (§) _ 2500(250) — +
Время достижения максимального значения, мс 60 +
Длительность воздействия, мс — 600 — +
Виброудар многократного действия Ускорение, м/с2 (§) _ 300(30) — +
Время достижения максимального значения, мс 20 +
Длительность воздействия, мс — 200 — +
Качка Амплитуда качки, град. _ ±45 - +
Период, с _ 7...16 - +
Наклон Максимальный угол наклона длительный, град 15 +
Максимальный угол наклона кратковременный (3 мин), град 30 +
Гидростатическое давление — — + — +
Обозначения: "+" — значение характеристики строго не регламентируется, при необходимости испытательная норма устанавливается в тактико-техническом задании на разработку конкретного образца СВТ; " — требование к данной характеристике не устанавливается.
Датчики и Системы • № 8.2001
31
Тогда задача определения требований стойкости межвидовых унифицированных СВТ к воздействию факторов внешней среды (механических, климатических и специальных) решается на основе принципа соответствия, который сводится к выявлению множества G3 эксплуатационных вариантов функционального применения таких СВТ и приведению их к множеству Gs групп исполнения, установленных соотвествующими государственными стандартами. При этом G3 < Gs.
Учитывая то, что множество G v есть величина непостоянная и изменяется от стандарта к стандарту в зависимости от градации аппаратуры по областям применения, процедуру решения указанной задачи следует осуществлять через промежуточный этап классификации СВТ путем разбиения множества G3 на классификационные группы GK по функционально-эксплуатационным признакам.
Тогда получим
G, GK = и[и G, V G, е GK, G, е Gv|. (2)
где G; — вектор требований стойкости к факторам внешней среды, установленных для /-ой группы исполнения аппаратуры;
Gj = {gjVjeJj},
где gj - значение j-то фактора (группы зависимых параметров) вектора G;: /г- — размерность вектора G;.
Исходя из анализа областей применения СВТ в спецтехнике предлагается их классифицировать по следующим группам.
I. Стационарные СВТ.
II. Мобильные (носимые и возимые) СВТ.
III. Бортовые СВТ объектов наземного базирования (в том числе в составе мобильных робототехнических систем).
IV. Бортовые СВТ объектов морского базирования.
V. Бортовые СВТ объектов авиационной техники.
VI. Бортовые СВТ ракетной техники.
VII. Бортовые СВТ объектов космического базирования.
Реализуя процедуру (2) путем объединения векторов Сг-для каждой классификационной группы получим ряды эксплуатационных параметров стойкости унифицированных СВТ. Результаты на примере задания требований стойкости к воздействию механических факторов [2] представлены в таблице. Используя табличные данные достаточно просто составить унифицированный маршрут квалификационных или сертификационных испытаний СВТ путем рационального сочетания методов имитационных испытаний и физико-технического анализа. Аналогичным образом формируются требования стойкости к воздействию климатических и специальных факторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гамкрелидзе СЛ., Критенко М.И. Методологические принципы унификации СБИС для перспективных вычислительных систем // Тр. Междун. акад. информатизации. Отделение микроэлектроники и информатики. Вып. 2. М.: МАИ, 1997. С. 112...116.
2. ГОСТ РВ 20.39.304—98. Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам. М.: Госстандарт РФ, 1998. 54 с.
Сергей Анатольевич Гамкрелидзе — д-р техн. наук, нач. отд. Центрального научно-исследовательского испытательного института Минобороны РФ; ® (095) 586-82-55, доб. 1-31
Вилен Григорьевич Домрачее — д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой Гжударственного университета леса; в (095) 583-82-46
Михаил Иванович Критенко — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник Центрального научно-исследовательского испытательного института; в (095) 586-94-40
Юрий Терентьевич Котов — канд. техн. наук, доц. Государственного университета леса. □
УДК 681.586'326:623.74
ПАРАМЕТРЫ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ
ДЛЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Ю.Б. Васьковский
Описан метод расчета параметров динамического звена датчика давления на основе экспериментальной гидравлической характеристики сеточных экранов (СЭ) при малых скоростях потока с коррекцией на его неквазистационарность.
Динамика первично
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.