2.2.Силы, действующие на ракету

В целях упрощения анализа движения ПТУР предположим, что цель и ракета находятся примерно в одной горизонтальной плоскости и могут двигаться: прямолинейно с различной скоростью (цель) и криволинейно с различной скоростью (ПТУР) в данной горизонтальной плоскости. В таком случае, упрощенно на ПТУР в какой-либо момент времени будут действовать следующие силы изображенные на рисунке 3:

− скорость относительно воздуха;

− угол скольжения;

− сила тяги (принимается постоянной);

− сила аэродинамического сопротивления, пропорциональна ;

− поперечная сила стабилизаторов, противодействующая боковому скольжению, пропорциональна ;

− момент сил рулей направления, наводящих ракету согласно команд АСУ.

Рис. 3. Силы, действующие на ПТУР и вектор скорости (вид сверху):

2.3. Основные сведения о Simulink

Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний требующихся при работе на компьютере и, естественно, знаний той предметной области в которой он работает.

Simulink является достаточно самостоятельным инструментом MATLAB и при работе с ним совсем не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения. С другой стороны доступ к функциям MATLAB и другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink. Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink (например, LTI-Viewer приложения Control System Toolbox – пакета для разработки систем управления). Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения (например, Power System Blockset – моделирование электротехнических устройств, Digital Signal Processing Blockset – набор блоков для разработки цифровых устройств и т.д).

При работе с Simulink пользователь имеет возможность модернизировать библиотечные блоки, создавать свои собственные, а также составлять новые библиотеки блоков.

При моделировании пользователь может выбирать метод решения дифференциальных уравнений, а также способ изменения модельного времени (с фиксированным или переменным шагом). В ходе моделирования имеется возможность следить за процессами, происходящими в системе. Для этого используются специальные устройства наблюдения, входящие в состав библиотеки Simulink. Результаты моделирования могут быть представлены в виде графиков или таблиц.

Преимущество Simulink заключается также в том, что он позволяет пополнять библиотеки блоков с помощью подпрограмм написанных как на языке MATLAB, так и на языках С + +, Fortran и Ada.

2.4.Основные сведения о msc Visual Nastran

Продукт компании MSC.Software - MSC Nastran - это одна из лучших на рынке конечно-элементных программных систем. Своими корнями решатель Nastran уходит в 70 годы: NASA STRuctural ANalysis был разработан для проектирования и анализа средства выведения «Сатурн-5» (лунные миссии NASA). MSC Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая расчет напряженно - деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, Предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов, включая композитные и гиперупругие.

Наряду с расчетом конструкций MSC Nastran может использоваться и для оптимизации проектов. Оптимизацию можно проводить для задач статики, устойчивости, установившихся и неустановившихся динамических переходных процессов, собственных частот и форм колебаний. И все это делается одновременно путем вариации параметров формы, размеров и свойств проекта. Благодаря своей эффективности алгоритмы оптимизации обрабатывают большое число проектных параметров и ограничений. Вес, напряжения, перемещения, собственные частоты и многие другие характеристики могут рассматриваться либо в качестве целевых функций проекта (этом случае их можно минимизировать или максимизировать), либо в качестве ограничений. Алгоритмы анализа чувствительности позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции и управлять процессом поиска оптимального решения.

Возможности функции оптимизации MSC Nastran позволяют использовать его для автоматической идентификации компьютерной расчетной модели и эксперимента. Целевая функция определяется в виде минимизации рассогласования результатов расчета и эксперимента, варьируемыми параметрами выбираются наименее достоверные расчетные параметры конструкции. Как результат оптимизации MSC Nastran выдает новую компьютерную модель, полностью соответствующую экспериментальной модели. MSC Nastran - единственная из конечно-элементных программ, способная делать это автоматически.

Применяется MSC Nastran также и для планирования экспериментов (определения мест расположения датчиков) и оценки полноты полученных экспериментальных данных.

С помощью MSC Nastran решаются также задачи моделирования систем управления, систем терморегулирования с учетом их воздействия на конструкцию.

В MSC Nastran проводятся сложные многошаговые исследования работы конструкции как при изменении условий нагружения, граничных условий и любых других параметров конструкции, так и при переходе от одного вида анализа к другому.

Основу MSC Nastran составляют отработанная технология метода конечных элементов. Программа позволяет одновременно применять в одной и той же модели h- и p-элементы. Элементы высокого порядка аппроксимации - p-элементы - хорошо отражают криволинейную геометрию конструкции и обеспечивают высокую точность при детальном расчете напряжений. Эти элементы автоматически адаптируются к желаемому уровню точности. Численные методы разреженных матриц, используемые при любом типе расчетов, резко повышают скорость вычислений и минимизируют объем требуемой памяти, что повышает эффективность обработки данных.

MSC.Nastran способен импортировать различные типы файлов систем CAD: ACIS, IGES, Parasolid, STEP и т.д.

Новые версии MSC Nastran работают на персональных компьютерах, рабочих станциях и суперкомпьютерах, предусматривают возможности векторной и параллельной обработки данных на ЭВМ, которые поддерживают эти функции.