ГОСТ 2.052-2006

Единая система конструкторской документации

ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ ИЗДЕЛИЯ

Общие положения

Unified system for design documentation. Electronic model of product. General principles

Дата введения - 2006-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления, отмены»

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к выполнению электронных моделей изделий (деталей, сборочных единиц) машиностроения и приборостроения.

На основе настоящего стандарта допускается, при необходимости, разрабатывать стандарты, учитывающие особенности выполнения электронных моделей на изделия конкретных видов техники в зависимости от их специфики.

ГОСТ 2.051-2006 Единая система конструкторской документации. Электронные документы. Общие положения

ГОСТ 2.101-68 Единая система конструкторской документации. Виды изделий

ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи

ГОСТ 2.109-73 Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам

ГОСТ 2.305-68 Единая система конструкторской документации. Изображения - виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2.307-68 Единая система конструкторской документации. Нанесение размеров и предельных отклонений

ГОСТ 2.317-69 Единая система конструкторской документации. Аксонометрические проекции

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 электронная модель изделия (модель): Электронная модель детали или сборочной единицы по ГОСТ 2.102.

3.1.2 электронная геометрическая модель (геометрическая модель): Электронная модель изделия, описывающая геометрическую форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от его формы и размеров.

3.1.3 геометрический элемент: Идентифицированный (именованный) геометрический объект, используемый в наборе данных.

Примечание - Геометрическим объектом может быть точка, линия, плоскость, поверхность, геометрическая фигура, геометрическое тело.

3.1.4 геометрия модели: Совокупность геометрических элементов, которые являются элементами геометрической модели изделия.

3.1.5 вспомогательная геометрия: Совокупность геометрических элементов, которые используются в процессе создания геометрической модели изделия, но не являются элементами этой модели.

Примечание - Геометрическими элементами могут быть осевая линия, опорные точки сплайна, направляющие и образующие линии поверхности и др.

3.1.6 атрибут модели: Размер, допуск, текст или символ, требуемый для определения геометрии изделия или его характеристики* 1) .

3.1.7 модельное пространство: Пространство в координатной системе модели, в котором выполняется геометрическая модель изделия.

3.1.8 плоскость обозначений и указаний: Плоскость в модельном пространстве, на которую выводится визуально воспринимаемая информация, содержащая значения атрибутов модели, технические требования, обозначения и указания.

3.1.9 данные расположения: Данные, определяющие размещение и ориентацию изделия и его составных частей в модельном пространстве в указанной системе координат.

3.1.10 твердотельная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представляющая форму изделия как результат композиции заданного множества геометрических элементов с применением операций булевой алгебры к этим геометрическим элементам.

3.1.11 поверхностная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представленная множеством ограниченных поверхностей, определяющих в пространстве форму изделия.

3.1.12 каркасная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представленная пространственной композицией точек, отрезков и кривых, определяющих в пространстве форму изделия.

3.1.13 составная часть изделия: Изделие любого вида по ГОСТ 2.101, входящее в состав изделия и рассматриваемое как единое целое.

3.1.14 файл модели: Файл, содержащий информацию о геометрических элементах, атрибутах, обозначениях и указаниях, которые рассматриваются как единое целое*.

3.1.15 электронный макет: Электронная модель изделия, описывающая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами производственного и/или эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и процессов его изготовления и использования.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:

ПОУ - плоскость обозначений и указаний;

ПЗ - пояснительная записка;

КД - конструкторский документ;

ЭМИ - электронная модель изделия;

ЭМД - электронная модель детали;

ЭМСЕ - электронная модель сборочной единицы;

ЭМК - электронный макет;

САПР - система автоматизированного проектирования;

ЭГМ - электронная геометрическая модель.

4 Общие положения

4.1 В компьютерной среде ЭМИ представляется в виде набора данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия.

4.2 ЭМИ, как правило, используется:

Для интерпретации всего составляющего модель набора данных (или его части) в автоматизированных системах;

Для визуального отображения конструкции изделия в процессе выполнения проектных работ, производственных и иных операций;

Для изготовления чертежной конструкторской документации в электронной и/или бумажной форме.

4.3 Общие требования к выполнению КД в форме электронной модели изделия - по ГОСТ 2.051. ЭМИ составляет содержательную часть соответствующего КД по ГОСТ 2.102 (ЭМД или ЭМСЕ). Требования по составу и представлению информации согласно ИСО 10303-1 , ИСО 10303-11 , ИСО 10303-42 , ИСО 10303-201 . Реквизитную часть выполняют по ГОСТ 2.104*.

4.4 ЭМИ, как правило, состоит из геометрической модели изделия, произвольного количества атрибутов модели и может включать технические требования. Схематический состав модели приведен на рисунке Б.1 (приложение Б).

4.5 Модель должна содержать полный набор конструкторских, технологических и физических параметров согласно ГОСТ 2.109, необходимых для выполнения расчетов, математического моделирования, разработки технологических процессов и др.

4.6 Полнота и подробность модели на различных стадиях разработки должны соответствовать требованиям стандартов Единой системы конструкторской документации.

4.7 Электронный конструкторский документ, выполненный в виде модели, должен соответствовать следующим основным требованиям:

а) атрибуты (модели), обозначения и указания, приведенные в модели, должны быть необходимыми и достаточными для указанной цели выпуска (например, изготовления изделия или построения чертежа в бумажной и/или электронной форме);

б) все значения размеров должны получаться из модели;

в) определенные в модели связанные геометрические элементы, атрибуты, обозначения и указания должны быть согласованы;

г) атрибуты, обозначения и указания, определенные и/или заданные в модели и изображенные на чертеже, должны быть согласованы*;

д) если в модели не содержатся все конструкторские данные изделия, то это должно быть указано*;

е) не допускается давать ссылки на нормативные документы, определяющие форму и размеры конструктивных элементов (отверстия, фаски, канавки и т. п.), если в них нет геометрического описания этих элементов. Все данные для их изготовления должны быть приведены в модели;

ж) разрядность при округлении значений линейных и угловых размеров должна задаваться разработчиком;

4.8 При визуализации (отображении) модели на электронном устройстве (например, экране дисплея) выполняют следующие правила:

а) размеры, предельные отклонения и указания (в т.ч. технические требования) следует показывать в основных плоскостях проекций по ГОСТ 2.305, аксонометрических проекциях - по ГОСТ 2.317 или иных удобных для визуального восприятия отображаемой информации плоскостях проекций*;

б) весь текст (требования, обозначения и указания) должен быть определен в одной или более ПОУ;

в) отображение информации в любой ПОУ не должно накладываться на отображение любой другой информации в той же самой ПОУ;

г) текст требований, обозначений и указаний в пределах любой ПОУ не должен помещаться поверх геометрии модели, когда он расположен перпендикулярно к плоскости отображения модели;

д) для аксонометрических проекций ориентация ПОУ должна быть параллельна, перпендикулярна или совпадать с поверхностью, к которой она применяется;

е) при повороте модели должно быть обеспечено необходимое направление чтения в каждой ПОУ*.

Пример отображения ПОУ при различной ориентации модели в модельном пространстве при визуализации модели на электронном устройстве отображения приведен в приложении В.

4.9 При визуализации модели допускается:

а) не представлять модель на чертежном формате;

б) не показывать отображение центральных (осевых) линий или центральных плоскостей для указания размеров;

в) не показывать штриховку в разрезах и сечениях;

г) не представлять реквизиты основной надписи и дополнительных граф к ней на чертежном формате. В этом случае просмотр реквизитов основной надписи и дополнительных граф к ней следует обеспечивать по запросу. Состав реквизитов - по ГОСТ 2.104;

д) показывать дополнительные конструктивные параметры с помощью вспомогательной геометрии, например координаты центра масс;

е) показывать размеры и предельные отклонения без использования сечений;

ж) включать ссылки на документы другого вида при условии, что ссылочный документ выполнен в электронной форме. При передаче конструкторской документации другому предприятию эти документы должны быть включены в комплект КД на изделие*.

4.10 При задании атрибутов применяют условные обозначения (знаки, линии, буквенные и буквенно-цифровые обозначения и др.), установленные в стандартах Единой системы конструкторской документации. Размеры условных знаков определяют с учетом наглядности и ясности и выдерживают одинаковыми при многократном применении в пределах одной модели.*

4.11 При разработке модели предусматривают применение электронных библиотек (электронных каталогов) стандартных и покупных изделий. Применение, способы и правила использования электронных библиотек устанавливает разработчик, если это не указано в техническом задании или протоколе рассмотрения технического предложения (эскизного проекта)*.

Для документации на изделия, разрабатываемые по заказу Министерства обороны, номенклатура и техническое содержание применяемых электронных библиотек изделий, а также нормативные документы организации должны быть согласованы с заказчиком (представительством заказчика).

4.12 В модель допускается включать ссылки на стандарты и технические условия, если они полностью и однозначно определяют соответствующие требования. Допускается давать ссылки на технологические инструкции, когда требования, установленные этими инструкциями, являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия.

Для документации на изделия, разрабатываемые по заказу Министерства обороны, стандарты и технологические инструкции организаций должны быть согласованы с заказчиком (представительством заказчика).

4.13 В модель не включают технологические указания. В виде исключения допускается включать технологические указания в случаях, предусмотренных ГОСТ 2.109.

5 Общие требования к выполнению электронной модели изделия

5.1 ЭМИ должна содержать, как минимум, одну координатную систему. Координатную систему модели изображают тремя взаимно перпендикулярными линиями с началом координат, расположенным в пересечении трех осей, при этом:

Должно быть показано положительное направление и обозначение каждой оси;

Следует использовать правостороннюю координатную систему модели (рисунок 1), если не оговорена другая координатная система.

При необходимости допускается использовать неортогональную координатную систему модели.

5.2 При разработке ЭМИ используют следующие типы представления формы изделия согласно ИСО 10303-42, ИСО 10303-41 , ИСО 10303-43 :

Каркасное представление;

Поверхностное представление;

Твердотельное представление.

Состав и взаимосвязь типов представления формы изделия приведены на рисунке Б.2 (приложение Б)*.

5.3 При разработке ЭМИ обеспечивают представление файла модели согласно ИСО 10303-21 , ИСО 10303-22 .

5.4 В ЭМИ допускается выполнять упрощенное представление частей модели типа отверстий, резьб, лент, пружин и др., используя частичное определение геометрии модели, атрибуты модели или их комбинацию.

5.5 Начальная ориентация ЭМИ в модельном пространстве не оговаривается.

Рисунок 1 - Координатная система электронной модели изделия

6 Требования к видам электронных моделей изделия

6.1 Электронная модель детали

6.1.1 ЭМД разрабатывают, как правило, на все детали, входящие в состав изделия, если техническим заданием предусмотрено выполнение документации только в виде ЭМИ.

6.1.2 ЭМД, как правило, следует выполнять в размерах, которым изделие должно соответствовать перед сборкой. Исключения составляют случаи, указанные в ГОСТ 2.109. Значения предельных отклонений, шероховатости поверхностей и другие необходимые значения атрибутов изделия или его элементов должны соответствовать значениям перед сборкой.

Предельные отклонения и шероховатость поверхностей элементов изделия, получающиеся в результате обработки в процессе сборки или после нее, указывают в ЭМСЕ.

6.1.3 Условные обозначения материала записывают в ЭМД в соответствии с ГОСТ 2.109.

6.1.4 Если для изготовления детали предусматривается использование заменителей материала, то их приводят в технических требованиях. Если ЭМИ выполняют с учетом текстуры материала, то следует задавать текстуру основного материала.

6.1.5 Если деталь должна быть изготовлена из материала, имеющего определенное направление волокон, основы и т. п. (металлическая лента, ткань, бумага, дерево) или расположение слоев материала детали (текстолита, фибры, гетинакса), то при необходимости допускается указывать направление волокон или расположение слоев материала детали.

6.2 Электронная модель сборочной единицы

6.2.1 ЭМСЕ должна давать представление о расположении и взаимной связи составных частей, соединяемых в сборочную единицу, и содержать необходимую и достаточную информацию для осуществления сборки и контроля сборочной единицы.

6.2.3 ЭМСЕ, входящие в состав изделия более высокого уровня иерархии, рекомендуется включать в состав модели этого изделия как самостоятельные модели, размещая их в координатной системе ЭМСЕ более высокого уровня иерархии и задавая данные расположения.

6.2.4 Организация уровней входимости составных частей, входящих в ЭМСЕ конечного изделия, должна быть необходимой и достаточной для рациональной организации производства (сборки и контроля) изделий.

6.2.5 ЭМСЕ должна содержать параметры и требования, которые необходимо по ней выполнять или контролировать*:

а) номера позиций составных частей, входящих в изделие;

б) установочные, присоединительные и другие необходимые справочные размеры;

в) техническую характеристику изделия (при необходимости);

г) указания о характере сопряжения элементов ЭМСЕ и методах его осуществления, если точность сопряжения обеспечивается не заданными предельными отклонениями размеров, а подбором, пригонкой и т.п.;

д) указания о выполнении неразъемных соединений (сварных, паяных и др..).. В ЭМСЕ изделий единичного производства допускается указывать данные о подготовке кромок под (неразъемные соединения (сварку, пайку и т.д.).

6.2.6 В ЭМСЕ допускается включать модели пограничных (соседних) изделий («обстановки»), соблюдая размеры, определяющие их взаимное расположение.

Установочные и присоединительные размеры, необходимые для увязки с другими изделиями, должны быть указаны с предельными отклонениями*.

6.2.7 Все составные части сборочной единицы нумеруют. Номера позиций должны соответствовать указанным в спецификации и/или электронной структуре изделия этой сборочной единицы*.

6.2.8 Допускается выполнение документации на сборочную единицу только в виде ЭМСЕ. В этом случае в ЭМСЕ приводят дополнительные данные, необходимые для изготовления деталей (шероховатость поверхностей, отклонения формы и т.д.).

6.2.9 Если при сборке изделия для его регулировки, настройки, компенсации составные части подбирают, то в ЭМСЕ их включают в одном (основном) из возможных вариантов применения, обеспечивающим номинальные параметры.

В технических требованиях помещают необходимые указания по установке таких «подборных» частей. Формулировка указаний - по ГОСТ 2.109.

6.2.10 Если после сборки изделия на время его хранения и (или) транспортирования требуется установить защитные временные детали (крышку, заглушку и т.п.), в ЭМСЕ эти детали включают так, как они должны быть установлены при хранении и транспортировании. Если защитные временные детали на время хранения и транспортирования должны устанавливаться вместо снимаемых с изделия каких-либо приборов, механизмов, то их ЭМД включают в ЭМСЕ, а в технических требованиях помещают соответствующие указания*.

6.3 Электронный макет

6.3.1 ЭМК является разновидностью ЭМИ (ЭМСЕ) и предназначен для оценки взаимодействия составных частей макетируемого изделия или изделия в целом с элементами производственного и/или эксплуатационного окружения.

6.3.2 ЭМК разрабатывается на проектных стадиях, не предназначается для изготовления по ним изделий и, как правило, не содержит данных для изготовления и сборки.

6.3.3 Как правило, ЭМК выполняется на основании ЭМСЕ с использованием мультимедийных технологий, показывающих динамику перемещения и крайние положения перемещающихся, выдвигаемых или откидываемых частей, рычагов, кареток, крышек на петлях и т.п.

6.3.4 ЭМК следует выполнять, как правило, с упрощениями, соответствующими целям его разработки. Подробность ЭМК должна быть достаточной для того, чтобы дать исчерпывающее представление о внешних очертаниях изделия, положениях его выступающих частей (рычагов, маховиков, ручек, кнопок и т.п.), об элементах, которые должны быть постоянно в поле зрения (например, шкалах), о расположении элементов связи изделия с другими изделиями.

6.3.5 При необходимости допускается приводить данные о работе изделия и взаимодействии его частей. Эти данные заносят в аннотационную часть ЭМК. Допускается также помещать ссылку на (электронный) текстовый документ (как правило, ПЗ).

6.3.6 Допускается не показывать элементы, выступающие за основной контур на незначительную величину по сравнению с размерами изделия.

6.3.7 В ЭМК допускается включать детали и сборочные единицы, не входящие в состав изделия («обстановки»), соблюдая их взаимное расположение.

6.3.8 Точность построения ЭМК должна быть необходимой и достаточной для того, чтобы определить габаритные размеры изделия, установочные и присоединительные размеры и, при необходимости, размеры, определяющие положение выступающих частей.

Приложение А

Скачать документ

Р 50.2.004-2000

Г осударственная система обеспечения единства
измерений

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ЗАВИСИМОСТЕЙ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ
ВЕЛИЧИНАМИ ПРИ РЕШЕНИИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

О сновные положения

3 ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Р 50.2.004-2000

Г осударственная система обеспечения единства измерений

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЗАВИСИМОСТЕЙ
МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ ПРИ РЕШЕНИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

О сновные положения

Д ата введения 2000-08-01

1 Область применения

Настоящие рекомендации распространяются на процедуры установления количественного соответствия между физическими объектами и их математическими моделями в сфере государственного метрологического контроля и надзора. Рекомендации также распространяются на используемые при этом математическое обеспечение, вычислительные и программные средства, в том числе поставляемые отдельно, характеристики которых документированы производителем или разработчиком.

ГОСТ 22.2.04-97/ГОСТ Р 22.2.04-94 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные аварии и катастрофы. Метрологическое обеспечение контроля состояния сложных технических систем. Основные положения и правила

ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений

3 Определения

математическая модель объекта измерений: Математическая модель зависимости между физическими величинами, характеризующими свойства объекта измерений.

измерительная задача: Задача установления количественного соответствия между свойствами физического объекта и характеристиками его математической модели в данных условиях с требуемой точностью на основе принятых систем счисления и мер физических величин.

метод решения измерительной задачи: Совокупность методов воспроизведения физических величин, измерений и вычислений для получения искомого в измерительной задаче результата.

погрешность неадекватности (математической модели объекта измерений): Величина, характеризующая разность расчетного значения данной физической величины как переменной математической модели объекта измерений и результата ее независимого измерения в соответствующих расчету условиях.

4 Общие положения

4.1 Свойства физических объектов как объектов измерений (далее - объекты) количественно выражают одноименными характеристиками их математических моделей (далее - модели). Модели зависимостей между физическими величинами следует характеризовать:

Множествами входных и выходных переменных - физических величин, выражающих причинно-следственные отношения между свойствами объекта (в вероятностных моделях выходные переменные допускается рассматривать в качестве входных по отношению к вероятностным характеристикам);

Множеством параметров (числовых коэффициентов);

Структурой аналитического выражения зависимости расчетного значения выходной переменной Y p от выходных переменных или двоичным кодом структуры заданной модели максимальной сложности, описывающей класс моделей;

Функцией погрешности Е p (X) - распределением вероятностей разности расчетного и опорного значений переменной Y p как функцией опорных значений входных переменных в диапазонах их изменения.

Модель считают известной, если определены ее структура, значения параметров и размерность переменных.

4.3 В качестве опорных значений физических величин следует принимать их истинные или действительные значения. Истинное значение физической величины является расчетным в рамках строгой физической теории, константы которой определены по данным измерений первичными эталонами поверочной схемы. Действительное значение физической величины является результатом ее измерения эталоном такого уровня поверочной схемы, при котором различием действительного и истинного значений в данной измерительной задаче можно пренебречь.

4.4 Погрешности моделей подразделяют:

По источникам - на размерностно-неопределенную D NR (X) (погрешности результатов измерений, использованных для идентификации модели), структурно-неопределенную D NS (X) (погрешности неадекватности, зависящие от структуры модели) и параметрически-неопределенную? NP (X) (погрешности неадекватности, зависящие от выбора значений параметров модели, в том числе от ограничений разрядности представления чисел, прерывания вычислительных процессов и др., которые согласно ГОСТ Р 8.563 и ГОСТ 22.2.04/ГОСТ Р 22.2.04 относят к методическим погрешностям) составляющие;

По типу математического описания - на систематическую (ее описывают однозначно, и она может быть использована в качестве поправки) и случайную (ее описывают распределением вероятностей как наиболее полной характеристикой неопределенности) составляющие.

4.5 Постановка измерительной задачи должна содержать следующее:

а) указание объекта и описание его модели, в том числе области определения и априорных значений неопределяемых параметров или переменных;

б) определение условий измерений (характеристик влияющих величин доступности переменных модели изменениям и измерениям);

в) формулировку цели задачи в терминах характеристик модели объекта;

г) требования к форме представления и точности искомого результата.

По направленности процедур установления количественного соответствия между свойствами физического объекта и характеристиками его математической модели - на задачи идентификации и задачи воспроизведения;

По типам используемых математических моделей - на динамические (операторные модели), статические (функциональные модели) и вероятностно-статистические задачи;

По целям - на размерностные (связанные с переменными) и структурно-параметрические (связанные со структурой и параметрами) задачи;

По статусу - на прикладные (с использованием рабочих средств измерений) и метрологические (с использованием эталонов) задачи.

Размерностные задачи подразделяют по видам измерений (родам физических величин или поверочным схемам, в рамках которых определяют погрешности искомых результатов). Структурно-параметрические задачи по степени априорной неопределенности условий решения подразделяют на начальные (структура модели не задана), структурно-неопределенные (структура модели задана с точностью до класса моделей) и параметрически-неопределенные (модель задана с точностью до параметров) задачи.

4.7 Основными методами решения размерностных задач являются методы прямых, косвенных и совокупных измерений, а также прямого и косвенного воспроизведения. Структурно-параметрический метод (метод совместных измерений), а также методы программного изменения, параметрической компенсации и структурного дополнения являются соответственно методами идентификации и воспроизведения зависимостей. Они определяют типы методик решения измерительных задач (методики выполнения измерений по ГОСТ Р 8.563 - это методики косвенных измерений).

4.8 При размерностной идентификации определяют значения переменных, а при структурно-параметрической идентификации - структуру и значения или только значения параметров моделей объектов измерений.

5 Размерностная идентификация

5.1 Если по условиям измерительной задачи свойство объекта, выражаемое искомой переменной его модели, доступно сравнению с мерой соответствующей физической величины с требуемой точностью тем или иным способом (методом замещения, дополнения, дифференциальным и др.), то числовой результат такого сравнения округляют до разряда, соответствующего младшему разряду числового выражения пределов допускаемой при этом погрешности, с указанием этих пределов и доверительной вероятности (при единичной доверительной вероятности ее значение в результате решения задачи не указывают). Такой метод решения измерительной задачи называют методом прямого измерения (далее - измерением).

5.2 Если искомой в измерительной задаче является выходная переменная известной модели объекта, а измерениям доступны ее входные переменные, то в статическом случае задачу решают следующим методом: измеряют входные переменные, затем подставляют полученные данные в уравнение связи и вычисляют значение выходной переменной, округляя результат с учетом характеристик погрешностей измерений и неадекватности модели. Такой метод решения измерительной задачи называют методом косвенного измерения.

5.3 Если искомыми в измерительной задаче являются входные переменные модели объекта, а измерениям доступны выходные переменные, связанные с ними известными функциями то в статическом случае решение задачи при Р = Q сводят к измерению выходных переменных с последующим решением системы уравнений

относительно входных переменных и определением характеристик погрешности результата с учетом погрешностей измерений, погрешностей неадекватности модели и погрешностей решения системы уравнений. При Р > Q используют методы наименьших квадратов (МНК) или модулей (МНМ) и другие вычислительные процедуры. Такой метод решения измерительной задачи называют методом совокупных измерений.

5.4 В динамических задачах применение метода косвенных измерений требует решения соответствующих дифференциальных уравнений, а применение метода совокупных измерений - решения соответствующих интегральных уравнений относительно искомых переменных.

6 Структурно-параметрическая идентификация

6.1 Структурно-параметрическая идентификация модели объекта измерений или идентификация интерпретирующей модели по переменной Y p предусматривает построение ее систематической составляющей (характеристики положения, смещения) и случайной составляющей Е p (X) (распределения погрешностей) как случайной функции входных переменных. При этом оптимальность модели следует характеризовать с учетом критериев, приведенных в приложении А.

6.2 Апостериорно погрешности неадекватности интерпретирующей модели определяют как погрешности экстраполяции расчетных значений ее выходной переменной на неиспользуемые для определения параметров модели данные эталонных измерений выходной переменной при соответствующих значениях входных переменных. Порядок использования данных, согласно которому параметры модели определяют по одной части данных (пробной), а погрешности модели - по другой части (контрольной), с последующим чередованием частей и объединением результатов, называют схемой перекрестного наблюдения погрешностей неадекватности. Такой метод идентификации интерпретирующих моделей объектов измерений по критериям приложения А называют методом максимума компактности (ММК).

6.3 Идентификацию интерпретирующих моделей осуществляют по данным совместных измерений и вариантам структуры, которые задают моделью максимальной сложности, приведенной к структурированному виду

где - двоичный код структуры.

При этом структурированный вид определяют соглашением о суммировании:

а) каждый компонент структуры модели дополняют сомножителем в виде двоичной индикаторной функции с индексом параметра, состоящим из степеней переменных I ... J ... К;

б) совокупность двоичных индикаторных функций образует код структуры модели - R -разрядное двоичное число, разряды которого соответствуют порядковому положению параметров модели (прямой код - от старших степеней к младшим, обратный - наоборот);

в) компоненты модели суммируют группами (первую образуют компоненты, зависящие от степеней только одной переменной; вторую - компоненты, зависящие от степеней пар переменных; третью - от степеней троек и т.д.), упорядоченными по номерам переменных подгруппами;

г) порядок формирования вариантов структуры модели определяется последовательностью кодов (полный перебор вариантов структуры или сокращенный по какому-либо критерию оптимизации - последовательное усложнение или упрощение структуры).

6.4 Если структура интерпретирующей модели задана, а ее переменные доступны измерениям и изменениям, то параметры модели при их числе М = N определяют как решение системы уравнений

где N - число совместных измерений всех переменных модели объекта.

При М < N параметры модели определяют как результат минимизации функционалов случайной составляющей погрешности неадекватности:

Для S = 2 в формуле (2) получаемые оценки систематической составляющей модели объекта являются оценками МНК, а для S = 1 - оценками МНМ. Допускаются и другие методы параметрической идентификации.

6.5 Если структура интерпретирующей модели известна с точностью до модели максимальной сложности, то ее идентификацию осуществляют последовательной минимизацией погрешности неадекватности в схеме перекрестного наблюдения путем выбора кода структуры, метода определения параметров и правила сегментации данных.

При этом относительно характеристики положения интерпретирующей модели проверяют систему нулевых гипотез: Н 0 - вырожденности (отсутствия зависимости); Н 00 - непрерывности; Н 000 - композиционной однородности (единой модели для ансамбля серий данных совместных измерений).

6.6 В схеме перекрестного наблюдения характеристики погрешности неадекватности модели определяют с помощью экстраполяционного функционала модели по выходной переменной

где М - число параметров модели;

- т- я часть подпространства входных переменных, используемая в качестве контрольной (контрольное окно);

Множество параметров модели, определенное по данным, принадлежащим пробной части

Индикаторная функция контрольного окна.

6.7 Отклонения действительных значений выходной переменной модели относительно ее экстраполяционного функционала представляют собой данные о действительных значениях погрешности модели.

В качестве оценки точности интерпретирующей модели следует использовать средний модуль погрешности неадекватности (СМПН) модели

(4)

где R - объем данных в схеме перекрестного наблюдения;

в качестве оценки правильности - среднюю неисключенную систематическую составляющую погрешности неадекватности

в качестве оценки сходимости - средний модуль случайной составляющей погрешности неадекватности как среднее абсолютное отклонение (САО)

где - множество параметров, определенное по всем данным

6.8 Структурно-параметрическая идентификация характеристики положения интерпретирующей модели основана на проверке системы нулевых гипотез Н 0 , Н 00 и Н 000 , а также альтернативных гипотез соответственно о наличии функциональной зависимости, о ее кусочно-непрерывном характере (наличии «разладок» - разрывов первого рода, включая производные) и о существовании индивидуальных интерпретирующих моделей для компонентов ансамбля серий данных измерений.

6.9 При проверке гипотезы Н 0 выполняют следующие действия:

Делят протокол результатов совместных измерений на блоки таким образом, чтобы число блоков было больше числа параметров данной структуры модели на единицу;

Формируют все сочетания М блоков как пробной выборки данных и оставшегося блока как контрольной выборки (окна);

Минимизируют функционалы вида (2) на пробных выборках и вычисляют функционалы вида (4) на контрольных выборках.

В качестве наиболее правдоподобной непрерывной модели принимают модель с наименьшим значением СМПН. Затем с использованием всего протокола данных измерений окончательно определяют параметры модели оптимальной структуры - ММК-модели. При этом допускается использование функционалов (4) или (5) в зависимости от постановки задачи.

6.10 Гипотезу Н 00 проверяют методом «скользящей границы», повторяя решение задачи описанным в 6.9 способом по обе стороны границы с вычислением для каждого положения границы средневзвешенного по числу измерений СМПН кусочно-непрерывной модели. Гипотезу непрерывности Н 00 отклоняют, если будет найдена такая кусочно-непрерывная модель, средневзвешенный СМПН которой будет меньше значения СМПН наиболее правдоподобной непрерывной модели.

6.11 Композиционную идентификацию характеристики положения модели (проверку гипотезы Н 000) осуществляют по совокупности протоколов измерений путем последовательной кластеризации ансамбля данных и построения для каждого из них ММК-модели согласно 6.9 и 6.10.

6.12 При определении параметров модели могут быть использованы МНК или МНМ. Соответствующие алгоритмы ММК-идентификации имеют обозначения ММКМНК и ММКМНМ, а интерполяционный вариант ММКМНМ, когда в качестве узлов интерполяции назначают выборочные медианы, - ММКМЕДС. В этих алгоритмах перебор вариантов структуры осуществляют методом последовательного усложнения в соответствии с соглашением о суммировании.

6.13 Идентификацию распределения погрешностей неадекватности интерпретирующей модели осуществляют путем проверки гипотез о структуре описывающего их распределения вероятностей по критерию, приведенному в приложении А при обеспечении условия эргодичности.

6.14 Условие эргодичности обеспечивают следующим образом:

Данные протокола измерений выходной переменной модели с кодом структуры v центрируют ее экстраполяционным функционалом;

Отклонения этих данных от экстраполяционного функционала модели рассматривают в качестве погрешностей неадекватности;

Для последовательностей положительных и отрицательных погрешностей неадекватности модели согласно 6.9, 6.10 строят характеристику положения (СМПН для ММКМНК или квартильные характеристики для ММКМНМ и ММКМЕДС), которая является характеристикой масштаба;

Последовательности положительных и отрицательных погрешностей неадекватности модели нормируют характеристикой масштаба.

6.15 Для нормированных положительных и отрицательных погрешностей неадекватности, как реализаций одинаково распределенных случайных величин, по критерию воспроизводимости проверяют гипотезу о структуре распределения вероятностей. В качестве наиболее правдоподобной принимают структуру распределения с наибольшей статистикой критерия воспроизводимости (приложение А). Соответствующие алгоритмы ММК обозначают как ММКМП. При этом полученное распределение путем обратного преобразования характеристиками масштаба и положения приводят к характеристике положения интерпретирующей модели.

6.16 Окончательно функцию погрешности математической модели зависимости между физическими величинами представляют суммой размерностно-неопределенной? NR (X), структурно-неопределенной D NS (X) и параметрически-неопределенной D NP (X) составляющих:

Е p (X) = ? NS (X) + D NP (X) + ? NR (X).

Для функции погрешности в метрологических измерительных задачах устанавливают вероятностные характеристики (для принятого определения вероятности - аксиоматического, частотного, субъективного, интерполяционного и др.), а также соответствующие статистические характеристики в виде интервальных или точечных оценок как функций входных переменных модели. Для экспертных оценок этих характеристик (субъективные вероятности) следует различать метрические и порядковые шкалы.

При этом в методиках решения прикладных измерительных задач размерностной идентификации учитывают требования ГОСТ Р 8.563.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Критерии идентификации

Критерием идентификации интерпретирующей модели, согласно теореме о модульном критерии (мю-критерий), является минимум математического ожидания ее смещения относительно результатов измерений выходной переменной контрольной выборки в схеме перекрестного наблюдения - .

Если функция распределения вероятностей F x (x ) случайной переменной X такова, что то для характеристики положения? справедливо

(A.1)

С ледствие. Тождество (А.1) минимизируется медианой, так как

и

Критерием идентификации плотности распределения вероятностей f (x )переменной X является максимум показателя ее воспроизводимости

- оценки плотности f (x ) на пробной и контрольной выборках схемы перекрестного наблюдения (лемма о каппа-критерии - ).

Если равенство плотностей распределений вероятностей f П (x ) и f к (х ) (рисунок А.1, соответственно кривые 1 и 2 ) случайной переменной X достигается в единственной точке x 0 , то показатель воспроизводимости (А.2)

где D(x ) = F П (x ) - F K (x )- разность для функций распределений вероятностей.

Следствие: Корням уравнения f П (x ) = f K (x )соответствуют экстремумы разности D(x ), а тождество (A.3) принимает вид (рисунок А.2)

Рисунок А.1

Рисунок А.2

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Пример идентификации регрессионной модели

Возможности ММК-идентификации - математических моделей объектов продемонстрируем на данных примера (таблица Б.1) параметрической идентификации регрессионной модели

где? - случайная величина, имитируемая датчиком «случайных» чисел, в условиях мультиколлинеарности, когда определитель информационной матрицы, соответствующей системе нормальных уравнений МНК, стремится к нулю (в данном случае он составляет? 1,03.10 -19).

Таблица Б.1 - Выход химической реакции у при времени реакции х 1 и температуре x 2

Номер опыта	x 1 , мин	x 2 , °C		Номер опыта	x 1 , мин	x 2 , °C

В этих условиях МНК со схемой Гаусса дает модель с САО < 0,735:

Если же рассмотреть эту задачу как структурно-неопределенную и принять в качестве модели максимальной сложности

то алгоритмы ММК-идентификации дадут модель (указан СМПН? )

= -3941,1650 - 1,0450677x 1 + 39,934086x 2 - 0,096740127 ± 0,804.

Результаты перебора вариантов структуры (Z = ) даны в таблице Б.2. Их анализ показывает, что использованный для имитации датчик псевдослучайных чисел имеет смещение, а результаты идентификации полной модели обладают существенной структурно-неопределенной составляющей погрешности неадекватности. Лучший же результат, выделенный в таблице Б.2, остался для авторов ненаблюдаемым.

Таблица Б.2 - СМПН ММКМНК- и ММКМЕДС-моделей

Гипотеза

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

Сравнительный анализ метрологического качества моделей функций преобразования средств измерений

В.1 При градуировке вольтметра переменного тока в пяти точках диапазона напряжение на входе устанавливали с погрешностью <0,002 %, а на выходе - измеряли n i -кратно в каждой точке с погрешностью <0,005 %. Затем определяли средние арифметическое и квадратическое отсчетов (таблица В.1). По этим данным методом взвешенных наименьших квадратов (МВНК) с весовыми коэффициентами получена функция преобразования

Таблица В.1 - Данные градуировки

	х i , в

Сравнительный анализ различных вариантов (таблица В.2) построения функции преобразования по данным таблицы В.1 показывает, что по СМПН полученная с помощью МВНК модель функции преобразования более чем в 2 раза уступает модели, полученной с помощью ММКМНК.

Таблица В.2 - Данные ММК-идентификации функции преобразования

Алгоритм идентификации
Оценки параметров в соответствии с кодом

Учитывая неравноточность измерений, примем в качестве обобщенной характеристики точности полученных вариантов функции преобразования соответствующие значения функции правдоподобия (таблица В.3) для распределений Гаусса с параметрами и

Очевидно, что в данном примере алгоритм МВНК не может быть принят для получения оценок, соответствующих максимуму правдоподобия.

2,7783181 . 10 18

2,68122931 . 10 21

2,33879454 . 10 21

В примере не уточнена форма выражения погрешностей - относительная или приведенная. Кроме того, не ясны требования к точности градуировки вольтметра. Ограничены ли они пределом допускаемой (относительной или приведенной) погрешности измерений выходного напряжения, т.е. 0,005 %? Поэтому дальнейший анализ точности был проведен для верхней границы диапазона градуировки.

Указанное в примере критическое значение (21 . 10 -5) для отклонения оценки коэффициента преобразования b от номинального значения при проверке гипотезы о его значимости не соответствует указанному в примере для данного средства измерений пределу допускаемой погрешности (0,005 % > 5 . 10 -5). На верхней границе диапазона это соответствует превышению предела допускаемой погрешности более чем в 4 раза даже без учета погрешностей рабочего эталона.

Принятый в примере метод градуировки для предела допускаемой погрешности 0,005 % является неудовлетворительным уже только из-за составляющей погрешности, обусловленной построением функции преобразования. В точке i = 1 эта погрешность выходит за указанные пределы.

С учетом перечисленных обстоятельств в предпоследней колонке таблицы В.1 даны отклонения расчетных значений функции преобразования, построенной с помощью МВНК, от средних значений данных измерений в точках градуировки. В последней колонке даны аналогичные отклонения для функции преобразования, построенной с помощью ММКМНК.

В.2 При градуировке измерительного термопреобразователя ТЭМ-1 (с помощью потенциометра Р348 класса 0,002, резистора Р321 класса 0,01 и нормального элемента класса 0,005) на его входе устанавливали значения переменного тока (X i = 0,3i мА, ), а на выходе проводили однократные измерения напряжения . По этим данным (таблица В.4) методом последовательных приближений была построена функция преобразования

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(справочное)

Библиография

Вопросы кибернетики. ВК-94. Статистические методы в теории обеспечения эксплуатации. - М.: АН СССР, 1982

Левин С.Ф. Основы теории контроля. - М.: МО СССР, 1983

Левин С.Ф., Блинов А.П. Научно-методическое обеспечение гарантированности решения метрологических задач вероятностно-статистическими методами // Измерительная техника. - 1988. - № 12

Левин С.Ф. Математическая теория измерительных задач // Контрольно-измерительные приборы и системы. - 1999: № 2 - 5. - 2000: № 1

Левин С.Ф. Метрологическое аттестование и сопровождение программных средств статистической обработки результатов измерений // Измерительная техника. - 1991. - № 12

Левин С.Ф., Баранов А.Н., Веретенин Д.А., Халед Х.М. Оценивание характеристик достоверности прогнозирующего контроля в автоматизированных системах метрологического сопровождения // Измерительная техника. - 1991. - № 12

Левин С.Ф. Метод максимума компактности и комплексные измерительные задачи // Измерительная техника. - 1995. - № 7

Блинов А.П., Веретенин Д.А. Особенности функционального наполнения пакета прикладных программ метода максимума компактности // Измерительная техника. - 1991. - № 12

Шабанов П.Г. Использование методов идентификации для оценки метрологических характеристик меры напряжения Джозефсона // Измерительная техника. - 1991. - № 12

Левин С.Ф., Маркова Е.В. Планирование испытаний при метрологическом аттестовании программного обеспечения статистической обработки данных // Измерительная техника. - 1995. - № 6

Левин С.Ф., Маркова Е.В., Пособило В.А. Системы метрологического сопровождения измерительных задач // Контрольно-измерительные приборы и системы. - 1997. - № 4

Левин С.Ф. Метрологическое качество программных средств обработки результатов измерений // Контрольно-измерительные приборы и системы. - 1997. - № 6

Левин С.Ф., Мигачев Б.С. Задача выбора точек измерительного контроля средств измерений // Измерительная техника. - 1998. - № 9

Левин С.Ф., Лисенков А.Н., Сенько О.В., Харатьян Е.И. Система метрологического сопровождения статических измерительных задач «ММК-стат М». Руководство пользователя. - М.: Госстандарт России, ВЦ РАН, 1998

Вучков И.Н., Бояджиева Л.Н., Солаков Е.Б. Прикладной линейный регрессионный анализ. - М.: Финансы и статистика, 1987

Семенов Л.А., Сирая Т.Н. Методы построения градуировочных характеристик средств измерений. - М.: Изд-во стандартов, 1986

Таубе Б.С. Разработка и исследование методов и средств высокой точности для автоматического измерения действующего и среднего значения переменного напряжения. Автореферат канд. диссертации, 1972

Блинов А.П. Построение градуировочных характеристик средств измерений методом максимума компактности // Измерительная техника. - 1987. - № 7

Безикович А.Я., Гравин О.Н. Исследование воздушных многоэлементных термопреобразователей // Тр. метрологич. ин-тов СССР. - 1965. - Вып. 82 (142)

К лючевые слова: объект измерений, математическая модель, погрешности неадекватности, размерностная идентификация, модульный критерий, критерий воспроизводимости, структурно-параметрическая идентификация

ГОСТ 2.052-2006

Группа Т52

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Единая система конструкторской документации

ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ ИЗДЕЛИЯ

Общие положения

Unified system for design documentation. Electronic model of product.

General principles

Дата введения 2006-09-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 * "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления, отмены"

________________

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ), Автономной некоммерческой организацией Научно-исследовательским центром CALS-технологий "Прикладная логистика" (АНО НИЦ CALS-технологий "Прикладная логистика")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 23 от 28 февраля 2006 г.)

Азербайджан				Азстандарт

Узбекистан				Узстандарт

				Госпотребстандарт Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июня 2006 г. N 119-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 2.052-2006 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2006 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2011 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе (каталоге) "Национальные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к выполнению электронных моделей изделий (деталей, сборочных единиц) машиностроения и приборостроения.

На основе настоящего стандарта допускается, при необходимости, разрабатывать стандарты, учитывающие особенности выполнения электронных моделей на изделия конкретных видов техники в зависимости от их специфики.

ГОСТ 2.051-2006 Единая система конструкторской документации. Электронные документы. Общие положения

ГОСТ 2.101-68 Единая система конструкторской документации. Виды изделий

ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов

ГОСТ 2.104-2006 Единая система конструкторской документации. Основные надписи

ГОСТ 2.109-73 Единая система конструкторской документации. Основные требования к чертежам

ГОСТ 2.305-2008 Единая система конструкторской документации. Изображения - виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2.307-68 Единая система конструкторской документации. Нанесение размеров и предельных отклонений

________________

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 2.307-2011 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 2.317-69 Единая система конструкторской документации. Аксонометрические проекции

________________

На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 2.317-2011 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю "Национальные стандарты", составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 электронная модель изделия (модель): Электронная модель детали или сборочной единицы по ГОСТ 2.102 .

3.1.2 электронная геометрическая модель (геометрическая модель): Электронная модель изделия, описывающая геометрическую форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от его формы и размеров.

3.1.3 геометрический элемент: Идентифицированный (именованный) геометрический объект, используемый в наборе данных.

Примечание - Геометрическим объектом может быть точка, линия, плоскость, поверхность, геометрическая фигура, геометрическое тело.

3.1.4 геометрия модели: Совокупность геометрических элементов, которые являются элементами геометрической модели изделия.

3.1.5 вспомогательная геометрия: Совокупность геометрических элементов, которые используются в процессе создания геометрической модели изделия, но не являются элементами этой модели.

Примечание - Геометрическими элементами могут быть осевая линия, опорные точки сплайна, направляющие и образующие линии поверхности и др.

3.1.6 атрибут модели: Размер, допуск, текст или символ, требуемый для определения

геометрии изделия или его характеристики*.

3.1.7 модельное пространство: Пространство в координатной системе модели, в котором выполняется геометрическая модель изделия.

3.1.8 плоскость обозначений и указаний: Плоскость в модельном пространстве, на которую выводится визуально воспринимаемая информация, содержащая значения атрибутов модели, технические требования, обозначения и указания.

3.1.9 данные расположения: Данные, определяющие размещение и ориентацию изделия и его составных частей в модельном пространстве в указанной системе координат.

3.1.10 твердотельная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представляющая форму изделия как результат композиции заданного множества геометрических элементов с применением операций булевой алгебры к этим геометрическим элементам.

3.1.11 поверхностная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представленная множеством ограниченных поверхностей, определяющих в пространстве форму изделия.

3.1.12 каркасная модель: Трехмерная электронная геометрическая модель, представленная пространственной композицией точек, отрезков и кривых, определяющих в пространстве форму изделия.

3.1.13 составная часть изделия: Изделие любого вида по ГОСТ 2.101 , входящее в состав изделия и рассматриваемое как единое целое.

3.1.14 файл модели: Файл, содержащий информацию о геометрических элементах, атрибутах, обозначениях и указаниях, которые рассматриваются как единое целое*.

3.1.15 электронный макет: Электронная модель изделия, описывающая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами производственного и/или эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и процессов его изготовления и использования.

3.2 Сокращения

В настоящем стандарте приняты следующие сокращения:

ПОУ - плоскость обозначений и указаний;

ПЗ - пояснительная записка;

КД - конструкторский документ;

ЭМИ - электронная модель изделия;

ЭМД - электронная модель детали;

ЭМСЕ - электронная модель сборочной единицы;

ЭМК - электронный макет;

САПР - система автоматизированного проектирования;

ЭГМ - электронная геометрическая модель.

4 Общие положения

4.1 В компьютерной среде ЭМИ представляется в виде набора данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия.

4.2 ЭМИ, как правило, используется:

- для интерпретации всего составляющего модель набора данных (или его части) в автоматизированных системах;

- для визуального отображения конструкции изделия в процессе выполнения проектных работ, производственных и иных операций;

- для изготовления чертежной конструкторской документации в электронной и/или бумажной форме.

4.3 Общие требования к выполнению КД в форме электронной модели изделия - по ГОСТ 2.051. ЭМИ составляет содержательную часть соответствующего КД по ГОСТ 2.102 (ЭМД или ЭМСЕ).

Требования по составу и представлению информации согласно ИСО 10303-1 , ИСО 10303-11

ИСО 10303-42 , ИСО 10303-201 . Реквизитную часть выполняют по ГОСТ 2.104 *.

________________

Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке . - Примечание изготовителя базы данных.

4.4 ЭМИ, как правило, состоит из геометрической модели изделия, произвольного количества атрибутов модели и может включать технические требования. Схематический состав модели приведен на рисунке Б.1 (приложение Б).

4.5 Модель должна содержать полный набор конструкторских, технологических и физических параметров согласно ГОСТ 2.109 , необходимых для выполнения расчетов, математического моделирования, разработки технологических процессов и др.

4.6 Полнота и подробность модели на различных стадиях разработки должны соответствовать требованиям стандартов Единой системы конструкторской документации.

4.7 Электронный конструкторский документ, выполненный в виде модели, должен соответствовать следующим основным требованиям:

а) атрибуты (модели), обозначения и указания, приведенные в модели, должны быть необходимыми и достаточными для указанной цели выпуска (например, изготовления изделия или построения чертежа в бумажной и/или электронной форме);

б) все значения размеров должны получаться из модели;

в) определенные в модели связанные геометрические элементы, атрибуты, обозначения и указания должны быть согласованы;

г) атрибуты, обозначения и указания, определенные и/или заданные в модели и изображенные на чертеже, должны быть согласованы*;

д) если в модели не содержатся все конструкторские данные изделия, то это должно быть указано*;

е) не допускается давать ссылки на нормативные документы, определяющие форму и размеры конструктивных элементов (отверстия, фаски, канавки и т.п.), если в них нет геометрического описания этих элементов. Все данные для их изготовления должны быть приведены в модели;

ж) разрядность при округлении значений линейных и угловых размеров должна задаваться разработчиком;

4.8 При визуализации (отображении) модели на электронном устройстве (например, экране дисплея) выполняют следующие правила:

а) размеры, предельные отклонения и указания (в т.ч. технические требования) следует показывать в основных плоскостях проекций по ГОСТ 2.305 , аксонометрических проекциях - по ГОСТ 2.317 или иных удобных для визуального восприятия отображаемой информации плоскостях проекций*;

б) весь текст (требования, обозначения и указания) должен быть определен в одной или более ПОУ;

в) отображение информации в любой ПОУ не должно накладываться на отображение любой другой информации в той же самой ПОУ;

г) текст требований, обозначений и указаний в пределах любой ПОУ не должен помещаться поверх геометрии модели, когда он расположен перпендикулярно к плоскости отображения модели

д) для аксонометрических проекций ориентация ПОУ должна быть параллельна, перпендикулярна или совпадать с поверхностью, к которой она применяется;

е) при повороте модели должно быть обеспечено необходимое направление чтения в каждой ПОУ*.

Пример отображения ПОУ при различной ориентации модели в модельном пространстве при визуализации модели на электронном устройстве отображения приведен в приложении В.

4.9 При визуализации модели допускается:

а) не представлять модель на чертежном формате;

б) не показывать отображение центральных (осевых) линий или центральных плоскостей для указания размеров;

в) не показывать штриховку в разрезах и сечениях;

г) не представлять реквизиты основной надписи и дополнительных граф к ней на чертежном формате. В этом случае просмотр реквизитов основной надписи и дополнительных граф к ней следует обеспечивать по запросу. Состав реквизитов - по ГОСТ 2.104 ;

д) показывать дополнительные конструктивные параметры с помощью вспомогательной геометрии, например координаты центра масс;

е) показывать размеры и предельные отклонения без использования сечений;

ж) включать ссылки на документы другого вида при условии, что ссылочный документ выполнен в электронной форме. При передаче конструкторской документации другому предприятию эти документы должны быть включены в комплект КД на изделие*.

4.10 При задании атрибутов применяют условные обозначения (знаки, линии, буквенные и буквенно-цифровые обозначения и др.), установленные в стандартах Единой системы конструкторской документации. Размеры условных знаков определяют с учетом наглядности и ясности и выдерживают одинаковыми при многократном применении в пределах одной модели*.

4.11 При разработке модели предусматривают применение электронных библиотек

(электронных каталогов) стандартных и покупных изделий. Применение, способы и правила использования электронных библиотек устанавливает разработчик, если это не указано в техническом задании или протоколе рассмотрения технического предложения (эскизного проекта)*.

Для документации на изделия, разрабатываемые по заказу Министерства обороны, номенклатура и техническое содержание применяемых электронных библиотек изделий, а также нормативные документы организации должны быть согласованы с заказчиком (представительством заказчика).

4.12 В модель допускается включать ссылки на стандарты и технические условия, если они полностью и однозначно определяют соответствующие требования. Допускается давать ссылки на технологические инструкции, когда требования, установленные этими инструкциями, являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия.

Для документации на изделия, разрабатываемые по заказу Министерства обороны, стандарты и технологические инструкции организаций должны быть согласованы с заказчиком (представительством заказчика).

4.13 В модель не включают технологические указания. В виде исключения допускается включать технологические указания в случаях, предусмотренных ГОСТ 2.109 .

5 Общие требования к выполнению электронной модели изделия

5.1 ЭМИ должна содержать, как минимум, одну координатную систему. Координатную систему модели изображают тремя взаимно перпендикулярными линиями с началом координат, расположенным в пересечении трех осей, при этом:

- должно быть показано положительное направление и обозначение каждой оси;

- следует использовать правостороннюю координатную систему модели (рисунок 1), если не оговорена другая координатная система.

Рисунок 1 - Координатная система электронной модели изделия

При необходимости допускается использовать неортогональную координатную систему модели

5.2 При разработке ЭМИ используют следующие типы представления формы изделия согласно

Задача курсовой работы 3

Начальные условия 3

Математические модели 3

Алгоритмы 4

Оформление работы и представление результатов 6

Тема 2. Оценивание координат потребителя при помощи снс методом непосредственных навигационных определений 7

Задача курсовой работы 7

Начальные условия 7

Математические модели 7

Алгоритмы 8

Оформление работы и представление результатов 10

Литература 11

Предисловие

В настоящем учебно-методическом пособии представлены задания и указания к выполнению курсовых работ по дисциплине «Методы математического моделирования» на следующие темы:

Торможение ИСЗ в атмосфере Земли.

Оценивание координат потребителя при помощи СНС методом непосредственных навигационных определений.

Каждая тема сопровождается описанием задач курсового проектирования, начальных условий (общих для всех вариантов), используемых математических моделей и алгоритмов, а также оформления пояснительной записки к работе.

В результате выполнения курсовой работы студенты должны овладеть технологиями решения практических задач в части навигационного обеспечения комплексных информационных систем летательных аппаратов с использованием методов математического и компьютерного моделирования.

Тема 1. Торможение исз в атмосфере Земли Задача курсовой работы

Задачей курсовой работы является определение динамики параметров орбиты и координат точки падения на общеземной эллипсоид искусственного спутника Земли (ИСЗ), двигающегося в её центральном гравитационном поле с учётом торможения в атмосфере. В процессе выполнения курсовой работы требуется:

построить эволюцию положения и скорости ИСЗ в инерциальной геоцентрической СК;

построить эволюцию оскулирующих элементов орбиты ИСЗ;

методом статистических испытаний построить эллипс рассеивания для заданной доверительной вероятности, оценки математического ожидания и ковариационной матрицы точки падения ИСЗ в геодезических координатах.

Начальные условия

В качестве варьируемых начальных условий для выполнения курсовой работы принимаются:

начальные параметры орбиты ИСЗ;

параметры случайных флуктуаций плотности атмосферы;

время начала эксперимента по шкале всемирного координированного времени UTC.

Математические модели

В рамках данных заданий используются абсолютная геоцентрическая система координат (IF2000) и мировая геодезическая система координат WGS-84.

Модель движения исз вокруг Земли с учетом атмосферы

ИСЗ теряет высоту под действием аэродинамического торможения случайного характера. Модель его движения имеет вид:

– радиус-вектор ИСЗ в инерциальной геоцентрической СК;

– геоцентрическая гравитационная постоянная,км 3 /с 2 ;

– масса ИСЗ, кг;

– вектор аэродинамической силы.

, где:

– коэффициент аэродинамического лобового сопротивления;

– характеристическая площадь (площадь миделя) ИСЗ, м 2 ;

– вектор атмосферной скорости ИСЗ (относительно вращающейся атмосферы Земли), м/с,

, где:

– радиус-вектор ИСЗ в инерциальной геоцентрической СК, м;

– вектор угловой скорости вращения Земли в той же СК,
рад/с.

– плотность атмосферы на высотенад поверхностью Земли,
, где
км – средний радиус Земли.

Математическая модель атмосферы (гост 4401-81)

– плотность атмосферы Земли, кг/м 3 ;

– высота над общим земным эллипсоидом, м

,,,– параметры модели плотности атмосферы для каждого-го слоя .

	, м	, кг/м 3	, м -2	, м -1
			–0.263910 -8
			–0.256010 -8

Случайный процесс
– экспоненциально коррелированный и имеет следующие статистические характеристики:
,
.

Для получения реализаций случайного процесса необходимо использовать формирующий фильтр, на вход которого подается белый гауссовский шум. Расчет параметров формирующего фильтра рассмотрен в . Решение дифференциальных уравнений формирующего фильтра целесообразно осуществлять совместно с уравнениями, описывающими динамику ИСЗ.