Правительство нижегородской области
Официальный сайт
Вход для пользователей
Информатизация

Моделирование промышленных объектов и процессов в программно-обучающих системах

Степень статического, динамического и информационного подобия графических объектов-моделей в 2х и 3х-мерных сценах виртуальной среды реальным объектам определяют эффективность их применения при подготовке производственного потенциала.

Простейший случай статического (геометрического) подобия предполагает прямую идентичность зоны обучения, доступной обучаемому на комплексном физическом тренажере и на реальном объекте. В случае компьютерного представления изучаемого объекта статическое подобие (геометрические пропорции оригинала и модели) создают:

·         симуляторы органов управления (переключатели, рули, рычаги, кнопки и т.п.);

·         геометрические размеры агрегатов и устройств, интерьер рабочих мест персонала, расположение и размеры приборов и органов управления, рабочие зоны органов управления, рабочие зоны объектов по принадлежности и т.п. в соответствующем масштабе;

·         расположение имитаторов технологических процессов, мнемосхем, подсветки приборов и рабочих мест, внешней обстановки и т.п.


Таким образом, статическое (геометрическое)  подобие реальным объектам в учебно-инструментальных программно-аппаратных комплексах обучения производственного персонала достигается разработкой 2х и 3х-мерных графических объектов (моделей).


Для обеспечения динамического подобия используются методы математического моделирования. Создание математических моделей процессов и устройств позволяет реализовать те или иные виды подобия программными средствами в виртуальной среде. Компьютерное моделирование объектов и процессов промышленного производства в динамике представляет собой воспроизведение определенных свойств и характеристик, их изменение во времени под влиянием устройств управления для формирования у обучаемого первичных навыков практической работы с последующим переносом опыта на моделируемый объект-оригинал. Для полноты обучения необходимо моделировать процесс функционирования изучаемого объекта в штатных и нештатных режимах работы

В общем случае динамика изменений состояния объекта или процесса происходит в пространстве/времени и характеризуется текущими показателями X = (x1, …, xn, …, xN), которые называются текущими переменными. С другой стороны физическая модель изучаемого объекта или процесса описывается переменными E = (e1, …, ei, …, eM), при этом в компьютерной модели должно быть реализовано отношение подобия модели оригиналу. Здесь под отношением подобия модели оригиналу понимается установление системы правил, которые определяют переход от совокупности переменных параметров «X» к совокупности переменных параметров «E», то есть установление соответствия E = F(X), где F(…) есть векторная функция векторного аргумента.

Степень подобия модели графического объекта и оригинала в данном случае определяется скалярной функцией e(E, X), которая должна достичь экстремума при оценке реальной конструкторской разработки учебно-инструментального программно-аппаратного комплекса профессиональной подготовки кадров промышленного производства.

В учебных программно-аппаратных средствах динамическое подобие можно интерпретировать как частный случай подобия изучаемого физического объекта или процесса при определенных допущениях. Например, аналоговые процессы во времени можно представить процессом последовательной передачи дискретных значений параметра в однородном линейном пространстве, тогда вектор параметров X = (x1, …, xn, …, xN) в реальном процессе можно описать системой уравнений:

V[X, dX/dt, d2X/d2, …, U(t)] = 0             (a)

и решением уравнения (a) является кривая

X(t) = (x1(t), …, xn(t), …, xN(t)),

а в компьютерной модели вектор подобным параметров E = (e1, …, ei, …, eM) описывается системой уравнений:

W[E, dE/dt, d2E/d2, …, P(t)] = 0              (б)

Количественная оценка ошибки при реализации динамического подобия для случая M = N имеет вид:

где

t – время;

V(…) и W(…) – некоторые функции;

U(t) = (U1(t), …, Uk(t), …, UK(t)) – вектор условного внешнего воздействия (то есть фактор, влияющий на изменения параметров в каждом дискретном шаге значения параметра);

P(t) = (P1(t), …, Pl(t), …, PL(t)) – вектор имитации внешнего воздействия;

М(…) – некоторая неотрицательная мера;

Сn – коэффициент, характеризующий вес соответствующего параметра в создании эффекта подобия.


 

Дата создания страницы: 09.06.2006
Дата модификации страницы: 20.06.2008