Модель самолета

Задача по нынешним временам достаточно популярна – необходимо создать имитационную модель самолета-истребителя для специфической  компьютерной игры или тренажера.  Причем необходимо, чтобы этот истребитель вел бой неотличимо от реального истребителя (весьма правдоподобно) для игрока-противника. Задача, с точки зрения технологии моделирования, достаточно универсальна, и вместо самолета в эту задачу можно подставить любые вооружения и военную технику – танки, автомобили, средства противовоздушной обороны и т.д., как, впрочем, и любые другие человеко-машинные системы.

Поэтому рассмотрим задачу моделирования самолета внимательнее.

В моделируемом объекте две очевидные основные составляющие – самолет, как некий физический объект и летчик, как система управления.

Соответственно, у многих разработчиков возникает стремление и модель сделать как комплекс, состоящий из модели физики полета и модели пилота, как модели логики управления.

Когда-то я даже наблюдал, как один неопытный разработчик, получив именно такое задание вдохновенно бросился моделировать физику самолета. Аэродинамика, развесовка, векторы силы (двигателей) и т.д. и т.п., да еще и всё это, естественно, в динамике.  Но речь шла о современных самолетах. И для того, чтобы получить узнаваемые эволюции летательного аппарата в воздухе, необходимо не только тщательно смоделировать его физику, но и работу его автоматической системы управления. И та и другая составляющие достаточно сложные сами по себе, причем, для меня, как специалиста в области АСУ и САУ модель системы управления - намного сложнее модели физики. Своя же область всегда сложнее любой другой ? Не так ли ?

Помучившись с очевидным решением, а потом поразмыслив какое-то время над возникшей проблемой, разработчик пришел к очевидному выводу, что нерационально детально моделировать физику, чтобы потом ее нивелировать моделью САУ – лучше сразу построить модель полета такую, которая будет отражением сразу и физики полета, и действий летчика, и работы САУ. Идея логичная, но есть одна проблема – где взять эту модель?

Разработчик поступил следующим образом …

Сначала он попытался «допросить» летчика, который имел налет на самолетах близкого типа – что делает САУ ? Ответы летчика не внесли никакой ясности.

Потом он спросил об этом асушника. Результат – примерно тот же.

Но потом один пенсионер, который когда-то проектировал что-то похожее на такие самолеты, необходимую ясность все-таки внес – САУ лишь предохраняет систему летчик-летательный аппарат от выхода на опасные режимы, и обеспечивает автоматическое микроуправление для летательных аппаратов, построенных по неустойчивой (гипер-маневренной) схеме.

 В итоге модель была сделана быстро и с необходимым качеством.

Что главное в этом решении ?

Главное здесь то, что зачастую нерационально пытаться повторить в модели то, как внутри функционирует прототип. Необходимо его функционирование завернуть в такую специфическую модель, которая обеспечит необходимый результат, но при этом будет обладать необходимыми технологическими характеристиками – компактность, реализуемость, скорость и т.д.

То же самое касается и любой задачи моделирования динамики управляемых систем, когда функция управления слабо формализована. А в эту категорию, как уже было отмечено выше, попадают все системы, в управлении которыми участвует человек.

Сегодня, наверное, в эту категорию попадают и АСУ на базе вероятностных и логико-вероятностных моделей, а также на базе искусственных нейросетей.

И если всё это так, то при моделировании системы управления необходимо вывить ту траекторию, по которой она будет стремиться провести объект управления, а конкретную специфику этой системы выражать, как вероятное отклонение от этой траектории. Например, чем менее эффективна система управлению, тем больше будет отклонение. Причем, характер неэффективности тоже может быть разным. У одних систем управления высокая неффективность ситуационного управления может компенсироваться эффективным тактическим и даже стратегическим управлением, а у других стратегического управления может не быть вовсе, но они могут выживать за счет эффективного тактического. В каждом таком варианте будет отличный от других характер отклонения вероятной реализованной траектории от оптимальной.

Результатом применения такого подхода к моделированию систем управления является множество траекторий реализации объекта управления. Это уже является необходимой и достаточной основой для проведения траекторного анализа, по результатам которого уже можно делать выводы о вероятной эволюции исследуемого управляемого объекта.