Кузьменко В. В. Автоматизоване діагностування пострілів артилерійської гармати на основі імітаційного моделювання станів ланцюгами Маркова

Дисертаційна робота присвячена оцінці ефективності артилерійського підрозділу, скороченню мінімального часу перебування артилерійських установок на вогневій позиції та оптимізації витрати снарядів для ураження за наявності випадкових збурень при пострілах. У першому розділі «Автоматизовані системи бойового застосування польової артилерії для діагностики стану» одержано такі результати. Було розглянуто системи автоматизації управління артилерійськими підрозділами. Мінімізація часу на прийняття рішень і подальша їх реалізація є основним критерієм виконання бойового завдання артилерією. Показано, що стани системи «зарядна камора – ствол – заряд – снаряд» можна представити орієнтованим графом. Проаналізовано інформаційні моделі особливих ознак пострілу за допомогою операторів селекції. Обґрунтовано структуру дослідження і зроблено постановку завдання, яке полягає в оцінці ефективності артилерійського пострілу, скороченні часу перебування артилерійських установок на вогневій позиції та оптимальній витраті снарядів для ураження за наявності випадкових збурень пострілів. У другому розділі «Модель утворення вільного вуглецю при пострілі артилерійської гармати» одержано такі результати: На основі аналізу умов, за яких відбувається розширення порохових газів при артилерійському пострілі, визначено хімічну реакцію, яка дозволяє пояснити утворення вільного вуглецю в процесі вибуху і горіння заряду. Її особливістю є зміщення стану рівноваги у бік утворення вільного вуглецю при зменшенні температурного поля. Розроблено метод визначення температурного поля та енергії порохових газів по довжині ствола при артилерійському пострілі на основі запропонованої інформаційної моделі. Ще однією особливістю є розгляд напрямленої кількості кінцевих елементів у процесі розв'язання у вигляді орієнтованого графу станів. Знайдено межі процесу утворення конденсованої фази вільного вуглецю по довжині ствола. Визначено розподіл температурного поля у просторі ствола між зарядною коморою і снарядом, що є передумовою утворення орієнтованого графу станів. На основі цих даних визначено зміну довжини зони виникнення хімічної реакції. В третьому розділі «Метод підвищення ефективності автоматизованої системи управління артилерійської стрільби на основі Марківської моделі» виконано наступне: Вдосконалено методику класифікації ефективності артилерійського пострілу на основі бінарної класифікації оцінки ефективності пострілу за параметрами створюваного ним акустичного поля. Розраховано кількісні показники якості класифікації ефективності пострілу. Показано, що оператор селекції у формі F-міри становить 0,95, при цьому ймовірність помилки 2-го роду дорівнює 0,04. – Розроблено Марківську модель ефективності стрільби. Інформаційна модель дозволяє врахувати випадкові збурення, присутність яких можлива у кожному пострілі окремих гармат. Ці збурення зумовлені невиявленими зношеннями зарядної камори і ствола гармати та неповною інформацією про стан значень геронтології порохів заряду. Показано, що наявність випадкових збурень знижує ймовірність ефективного пострілу до 0,25 при стрільбі артилерійського підрозділу трьома гарматами уже після трьох серій пострілів. Розроблено метод управління стрільбою артилерійського підрозділу підвищеної ефективності на основі запропонованої Марківської моделі. Метод у вигляді орієнтованого графа дозволяє керувати вогнем артилерійського підрозділу шляхом виявлення гармат зі зношеністю зарядної камори або зношеністю ствола та виключення їх із подальшої стрільби. Основа методу – ймовірносний стан системи «зарядна камора – ствол – заряд – снаряд» у вигляді орієнтованого графа. Показано, що при оптимізації керування, в разі вилучення зі стрільби артилерійського підрозділу двох виявлених дефектних гармат дозволяє виконати завдання ураження цілі з економією 18 пострілів. Сформовано узагальнений оператор селекції ефективності стрільби артилерійського підрозділу за наявності випадкових збурень системи «зарядна камора – ствол – заряд – снаряд». Показано, що при стрільбі з управлінням значення узагальненого критерію ефективності майже в 5 разів перевищує його значення при стрільбі із пристрілюванням. В четвертому розділі «Система автоматизованої діагностики параметрів стану пострілу за ознаками різної фізичної природи» досягнута мета дисертаційного дослідження, а саме: Проведено натурний експеримент з відео реєстрацією дульного викиду порохових газів, що супроводжує постріл з гармати, високошвидкісними відеокамерами у видимому та інфрачервоному діапазонах з різними ракурсами спостереження, який показав суттєві відмінності динаміки розвитку дульного вибуху при стрільбі з урахуванням стану системи «зарядна камора – ствол – заряд – снаряд». Це дало підстави для розробки класифікатора стану пострілу за відеореєстрацією дульного вибуху. Встановлено інформативні ознаки, які відрізняють стани пострілів. Це дозволило розробити бінарний класифікатор на базі машини опорних векторів із найменшими квадратами.