Информационное обеспечение создания и совершенствования авиационной техники с использованием математических методов исследования
Радченко Станислав Григорьевич, д.т.н., профессор
Лапач Сергей Николаевич, научный сотрудник
На кафедре технологии машиностроения Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт» разработаны и используются математические методы многокритериальной компромиссной оптимизации и многофакторного математического моделирования (статистические модели) сложных систем – технических, технологических, измерительных, материаловедческих.
Типичные классы задач
Типичные классы задач по созданию и совершенствованию летательных аппаратов, решаемые с использованием математических методов исследования.
1. Многокритериальная компромиссная оптимизация критериев качества систем, объектов, процессов, изделий на этапах конструирования, испытания, изготовления, эксплуатации.
1.1. Минимизация использования физических ресурсов – вещественных, энергетических, пространственных, временных.
1.2. Многокритериальное оценивание конкурирующих объектов с целью выбора наилучшего из них.
1.3. Оптимизация критериев качества в системах автоматизированного проектирования и управления.
2. Многофакторное математическое моделирование критериев качества систем, объектов, процессов, изделий на всех этапах их жизненного цикла.
2.1. Генерирование устойчивых (робастных) планов экспериментов для получения многофакторных математических моделей путем аппроксимации исходных данных экспериментов, результатов статистических испытаний, экспертных оценок, результатов трудоемких вычислений.
2.2. Обработка и статистический анализ результатов измерений, получение математических моделей многофакторных градуировочных графиков.
Научно-исследовательские работы
Кафедра технологии машиностроения НТУУ «КПИ» приняла участие в выполнении следующих научно-исследовательских работ:
- Информационно-методическое обеспечение высокопроизводительной базы автоматизации экспериментальных исследований летательных аппаратов.
- Автоматизированная технология определения градуировочных характеристик датчиков летательных аппаратов.
- Технология проведения и методологическое обеспечение промышленного эксперимента и испытаний объектов новой техники.
- Методология и программное обеспечение решения многокритериальных задач оптимизации и многофакторного математического моделирования.
- Программы конструирования оптимальных планов экспериментов.
- Оптимизация конструкции и технологии изготовления деталей летательных аппаратов из композиционных материалов.
- Математическое моделирование конструктивных и технологических факторов сотовых конструкций летательных аппаратов.
- Разработка алгоритмов структурной параметризации многофакторных статистических моделей сложных систем.
- Разработка методов устойчивого оценивания коэффициентов многофакторных уравнений регрессии в условиях мультиколлинеарности факторов.
Проведенные работы наряду с научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами Института кибернетики им. В.М.Глушкова АН Украины и Авиационного научно-технического комплекса им. О.К.Антонова вошли в комплекс исследований «Разработка научно-методических основ и создание прогрессивной высокопроизводительной базы автоматизации промышленного эксперимента», за который представители Киевского политехнического института, Института кибернетики им. В.М.Глушкова, АНТК им. О.К.Антонова были удостоены звания лауреата Государственной премии Украины в области науки и техники за 1994 г.
В лаборатории экспериментально-статистических методов исследования (ЛЭСМИ) разработаны следующие методы решения прикладных задач:
- Современная методология проведения наукоемких исследований.
- Устойчивые (робастные) методы оценивания статистических моделей.
- Средства измерения + математические модели = новые возможности.
- Программное средство «Планирование, регрессия и анализ моделей» (ПС ПРИАМ).
Новый программный продукт
Планируется разработка нового программного продукта для оптимизации, математического моделирования и обработки исходных данных при создании авиационной техники. Предлагаемый проект направлен на устранение следующих кардинальных недостатков существующих программных продуктов обработки данных:
- Рядовой пользователь не может правильно выбрать и использовать статистические и математические методы исследования.
- Не гарантируется или не известна надежность полученных результатов, корректность применения.
- Отсутствие адаптивных информационных технологических цепочек обработки данных.
- Разделение необходимых математических средств в различных продуктах.
- Неудобство создания собственных технологических цепочек обработки данных.
- Отсутствие адаптации к пользователям разных уровней знаний.
Характеристика продукта
Представляет собой ядро, состоящее из:
- Средств поддержки объектов, представляющих собой исходные данные.
- Функций, представляющих собой математические методы исследования.
- Набора типовых «деревьев» (вариантов) обработки данных.
- Средств формирования информационных технологических цепочек обработки данных.
- Оболочки, включающей средства формирования продуктов.
Предназначен для:
- Формирования аналитической части баз данных, САПР, АРМ.
- Создание специализированных средств обработки данных.
Функции-деревья обработки содержат средства контроля корректности применения и/или полученных результатов.
Обеспечивается адаптация к пользователю.
Для квалифицированного пользователя:
- Возможность работать на уровне функций и объектов.
- Возможность управления параметрами функций.
- Создание собственных вычислительных схем.
Для рядового пользователя:
- Вычислительные схемы с автоматической адаптацией к исходным данным и промежуточным результатам.
- Элементы протокола исследования с пояснениями.
- Определение необходимых параметров вычислительной схемы из опроса пользователя (формирование списка запросов).
Основное содержание работ изложено в следующих книгах и статьях:
- Радченко С.Г. Методология регрессионного анализа. Монография. – К.: «Корнійчук», 2011. – 376 с.
- Радченко С.Г. Устойчивые методы оценивания статистических моделей: Монография. – К.: ПП «Санспарель», 2005. – 504 с.
- Радченко С.Г. Стійке оцінювання статистичних моделей технічних систем : Автореф. дис. на здоб. наук. ступ. доктора техн. наук: 01.05.02 / Нац. техн. ун-т України «Київ. політехн. ін.-т». К., 2010. – 35 с.
- Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. Статистика в науке и бизнесе. – К.: Морион, 2002. – 640 с.
- Радченко С.Г. Методы наилучшего решения регрессионных задач. // Вісник Національного авіаційного університету. – 2012. – № 1(50). – С. 32–39.
- Радченко С.Г. Системное оптимальное планирование регрессионного эксперимента // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2012. – Т. 78, № 7. – С. 71–75.
- Радченко С.Г. Инвариантно-групповой поход в теории планирования эксперимента // Вестн. Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та. – Красноярск, 2011. – Вып. 1(34). – С. 65–69.
- Радченко С.Г. Технология устойчивого оценивания регрессионных моделей // Пилотируемые полеты в космос : VIII Международная науч.-практ. конф., 28...29 окт. 2009 г., Звездный городок, Московская обл., Российская Федерация : сб. тезисов. – Звездный городок : ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина», 2009. – С. 115–118.
- Радченко С.Г. Повышение эффективности экспериментальных исследований сложных систем и процессов // Седьмая Междунар. науч.-практ. конф. «Пилотируемые полеты в космос» (14...15 ноября 2007 г., Звездный городок, Моск. обл., РФ): Сб. тез. – Звездный городок: РГНИИЦПК им. Ю.А. Гагарина, 2007. – С. 59–61.
С предложениями просьба обращаться по адресу:
03056, Украина, Киев-56, проспект Перемоги, 37, НТУУ «КПИ», Кафедра технологии машиностроения. Радченко Станиславу Григорьевичу.
+38 (044) 454-95-30, 483-13-39, (095) 833-92-37; моб. 565-93-42.
E-mail: lapach@ukr.net
|