РАЗДЕЛ 2.
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПЕРЕГРУЗКИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА
2.1. Предпосылки синтеза модели системы перегрузки ядерного топлива
Основным требованием к моделям, применяемым в тренажерах, является точность, необходимость полноты воспроизводства моделируемого процесса и управляемость в режиме реального времени. Обычно обеспечение этих требований зависит от выбора методики языка формального описания и организации функционирования модели. По способу описания все модели можно условно разделить на математические, логические, графовые, теоретико-множественные [40].
В настоящее время выделено два класса моделей для тренажеров : математические и имитационные. Очевидно, что математические модели наряду с большой точностью воспроизведения поведения моделируемого объекта обладают недостатками, связанными с трудностью реализации реального времени. Среди других недостатков математических моделей можно выделить следующие:
* математические модели имеют высокую стоимость и их разработка длительна;
* процедура автоматизации построения моделей затруднена из-за отсутствия формализованных процедур упрощения математических моделей;
* математические модели обладают большой избыточностью, бесполезной для целевых тренажеров.
Под имитационной моделью понимают математическое представление концептуальной модели оператора, используемой для управления объектом или его частью в определенном режиме работы в виде структурной блок-схемы, состоящей из элементов, функционирование которых оператор может описать в достаточной для обучения форме.
Имитационные модели могут строиться и корректироваться на базе словесного описания опытных технологов и операторов моделируемого объекта. На основе этого составляются концептуальные модели, которые являются исходной информацией [58].
Имитационные модели имеют следующие преимущества по сравнению с математическими [75]:
* возможность универсализации подхода к организации процесса моделирования в реальном времени при минимизации необходимых вычислительных ресурсов ЭВМ;
* обеспечение автоматизации процесса создания и отладки функциональных моделей оборудования, связанное с возможностью формализации процесса построения имитационных моделей.
Недостатки имитационных моделей - это трудности, связанные с отсутствием возможности моделирования переходных процессов.
Имитационное моделирование является экспериментальной и прикладной методологией, имеющей целью следующее:
* описать поведение системы;
* построить теории и гипотезы, которые объяснят поведение объекта моделирования;
* использовать эти теории для предсказания поведения.
По существу, каждая модель представления вещи есть форма имитации, одно из полезных орудий анализа структуры сложных процессов и систем.
Далее необходимо решить одну из вспомогательных задач - провести ООА системы перегрузки. Ранее для анализа СПТ Шияновым был использован предметно - ориентированный подход, что отражало возможности вычислительной техники 80-х годов [59, 60]. Такое решение оправдывается применимостью данного подхода к анализу сложных систем [59, 60], а также следующими причинами:
* сложность перегрузки ЯТ с обеспечением требований экономичности и надежности;
* сложность управления процессом разработки ПО;
* сложностью обеспечения гибкости конечного программного продукта;
* сложностью описания поведения отдельных подсистем [61,62].
В прототипе был проведен ООА системы перегрузки топлива, но не были рассмотрены области штатных и внештатных состояний, переходы между ними [64]. Модель состояний СПТ дополнена внештатными состояниями. Управляющая модель определяет переходы между состояниями, определенными для системы перегрузки топлива. Дифференциальная модель определяет скорость перехода между состояниями. Вероятностная модель определяет вероятности перехода из штатных состояний во внештатные и наоборот.
Обобщение результатов ООА СПТ привело к выводу, что для полной адекватности объекту моделирования, модель системы перегрузки топлива должна состоять из трех основных моделей - управляющей, вероятностной и дифференциальной
2.2. Дифференциальная модель перемещения топлива
2.2.1. Определение граничных условий
Математическое описание объекта управления базируется на реальных физических процессах, протекающих при движении ПМ. В модели должны учитываться вращающий момент приводного двигателя, инерция самого движущегося объекта (моста, тележки, штанги и т.д.) его приводных колес, сила трения качения и трения скольжения колес о направляющий рельс, сила гидравлического трения штанг о среду БП при движении моста и тележки и непосредственно сила гидравлического трения при движении рабочей штанги. Модель также учитывает выталкивающую силу Архимеда, действующую на объекты, погруженные в БП. Модель не учитывает степень износа механических пар на валах, редукторах и муфтах. В таблице 2.1 приведены основные характеристики ПМ, являющиеся граничными условиями при создании дифференциальной модели.
Таблица 2.1
Характеристики перегрузочной машины
№НаименованиеПараметр1Рабочий ход моста, м20.62Рабочий ход тележки, м5.53Рабочий ход ЗРШ, м124Допускаемый ход захвата ПС СУЗ и СВП относительно ЗРШ, м4,95Допускаемый ход телевизионной штанги, м5,86Допустимый диапазон изменения угла поворота РШ, град0?457Допустимый диапазон изменения угла поворота телекамеры , град45?3608Рабочий ход механизма подрыв, м0,219Рабочий ход управляющего груза механизма фиксатор, м0,310Рабочий ход моста, тележки в шаговом режиме, мм2?311Скорости механизмов:-перемещения моста, м/с0,005?0,25-перемещения тележки, м/с0,005?0,166-перемещения механизма подрыва, м/с0,0025?0,0042-перемещения рабочей штанги, м/с0,0005?0,016-перемещения телештанги, м/с0,128-захвата ПС СУЗ и СВП, м/с0,005?0,16-фиксатора рабочей штанги, м/с0,0625-поворот рабочей штанги, град/с0,13?0,65-поворота платформы телештанги град/с0,3
Продолжение таблицы 2.1
№Наиме