Найти

Результаты поиска

• ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОКСИЧНОСТИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ГОРЕЛКИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ФАКЕЛА

  Д. А. Богданец , В. И. Грищенко , К.Ф. Калмыкова , А.И. Рахманов , Д.С. Цымбалов

  189-200

  2025-10-01

  Аннотация ▼

  Для расчета химического состава дымовых газов горелки на углеводородном топливе с комбинированным формированием факела предложен удобный и надежный алгоритм, основанный на методах математического программирования. Обеспечение устойчивости вычислительного процесса достигается использованием метода констант равновесия в целях снизить размерность системы определяющих уравнений при надлежащем выборе номенклатуры реагентов и базисных веществ. В модели рассматриваются двадцать два реагента, значительная доля которых токсичны, а базисными веществами выбраны СО, Н₂,О₂ и N₂. Вычисление констант равновесия осуществляется на основании оригинальной аппроксимации температурной зависимости теплоемкости всех компонентов. Предложенная аппроксимация, в отличие от стандартных полиномиальных, не только дает физически обоснованные пределы в области низких и высоких температур, но и содержит вдвое меньше подгоночных параметров. Отработана методика расчета этих параметров по известным табличным значениям. Предварительное тестирование модели выполнялось для отдельных химических блоков (номенклатурных подмножеств) путем сравнения результатов расчета с данными, получаемыми при помощи химического калькулятора JANAF. Расчеты токсичности дымовых газов опытного горелочного устройства с формированием факела посредством электрической дуги и подачи перегретого пара выполнены в диапазоне рабочих параметров, расширенном по сравнению с предполагаемым эксплуатационным. Результат обобщен методами математического программирования с учетом взвешенной токсичности дымовых газов. Выполнена оценка погрешности формульного представления токсичности. Предложен интерполяционный алгоритм, позволяющий уточнить взвешенную токсичность дымовых газов во всем диапазоне сценарного моделирования. Результаты компьютерного моделирования сопоставлялись с данными технических испытаний опытной горелки: установлено их согласие в пределах множителя 2, что соответствует методической и приборной погрешности измерений. Полученные в вычислительном эксперименте результаты позволяют оптимизировать конструкцию и рабочие параметры инновационных горелочных устройств с комбинированным механизмом формирования факела. Расчетами показано и экспериментально подтверждено, что подача перегретого пара в зону горения гомогенизирует факел, выравнивает скорость окисления водорода и углерода в составе нефтяного топлива, чем сокращает выбросы продуктов неполного сгорания и оксидов азота. Разработка предлагается для использования в проектировании, технических испытаниях и доводке перспективных горелочных устройств на нефтяном, спиртовом и биотопливе

• АВТОМАТИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ

  В.С. Мараев

  2022-05-26

  Аннотация ▼

  Работа посвящена исследованию и автоматизации математического моделирования
  процесса нагрева элементов тонкостенного алюминиевого волноводного тракта при от-
  работке технологической процедуры индукционной пайки. В статье проводится обзор ме-
  тода математического моделирования технологического процесса индукционной пайки.
  В качестве математической модели нагрева волноводного тракта с целью отработки
  технологического процесса индукционной пайки используется мгновенный источник на-
  грева в плоском стержне. В рамках данной работы была спроектирована и реализована
  функциональная автоматизированная подсистема математического моделирования
  технологического процесса индукционной пайки тонкостенных металлических волново-
  дов космических летательных аппаратов. Функционал приложения позволяет произв о-
  дить автоматизированное построение математической модели технологического пр о-
  цесса индукционной пайки с заданными параметрами, выполняя расчёты температур-
  ных значений деталей-компонентов участвующих в процессе индукционной пайки в зави-
  симости от заданных типоразмеров, структурных-физических и термодинамических
  характеристик, мощности индуктора и положения фланца/муфты относительно и н-
  дуктора. Полученный программный продукт является оптимальным решением для инте-
  грации с системой, производящей управление технологическим процессом индукционной
  пайки волноводных трактов космических аппаратов в качестве генератора математи-
  ческих моделей процесса индукционной пайки для обучения алгоритма. Проведены срав-
  нительные исследования моделей индукционной пайки волноводных трактов, которые
  строит математический модуль программы на предмет их соответствия реальному
  процессу в допустимых пределах. Эксперименты проводились на программно-
  аппаратном комплексе по управлению процессом индукционной пайки волноводных
  трактов, включающего генератор индукционного нагрева, индуктор, манипулятор -
  позиционер, промышленный компьютер IPPC-9171G-07BTO с консолью управления. Вы-
  полнена экспериментальная проверка корректности выбранной математической модели
  технологического процесса индукционной пайки и правильности её реализации в разрабо-
  танном программном приложении. Рассчитаны значения среднеквадратичных отклонений
  результатов моделирования и реальных технологических процессов индукционной пайки
  волноводных трактов. В результате натурных и модельных экспериментов установлено,
  что реализованные приложением модели индукционного нагрева элементов сборки тонко-
  стенных алюминиевых волноводных трактов космических летательных аппаратов с дос-
  таточно высокой степенью точности моделируют данный технологический процесс.

• АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИОННОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВУХКОНТУРНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ОПТИМАЛЬНЫХ НАБЛЮДАТЕЛЕЙ

  А. А. Иноземцев , А.С. Плешивых , И. Н. Грибков , А.Н. Саженков , Н.Г. Ламанова

  2022-05-26

  Аннотация ▼

  Предлагается аналитическое резервирование в системе автоматического управления
  турбореактивного двухконтурного двигателя (САУ ТРДД) на основе оптимальных наблю-
  дателей. Настоящая статья основана на ранее полученных результатах в предшествую-
  щих авторских работах и является обобщением, и анализом этих результатов с целью
  разработки методики повышения отказоустойчивости САУ ТРДД. Этот метод основан
  на использовании оптимальных наблюдателей: фильтра Калмана и фильтра Язвинского,
  согласованных с математической моделью САУ ТРДД. Анализ математической модели
  САУ проводился по методу наименьших квадратов в движущемся окне. Точность иденти-
  фикации математической модели и требуемое время запаздывания обеспечиваются опти-
  мизацией ширины движущегося окна. Оцениваемые при помощи оптимальных наблюдате-
  лей вектор выхода САУ ТРДД включает следующие параметры: частота вращения рото-
  ра компрессора низкого давления nв, частота вращения ротора компрессора высокого дав-
  ления nk, давление воздуха за компрессором высокого давления PK, температура газа за
  турбиной низкого давления TT. При моделировании фильтра Калмана предварительно про-
  водился корреляционный анализ входных сигналов. Приводится обоснование преимущества
  адаптивного фильтра Язвинского по сравнению с фильтром Калмана. Представлены ре-
  зультаты математического моделирования алгоритмического метода резервирования
  канала измерения САУ ТРДД по данным летных испытаний двухконтурного двигателя
  типа ПС-90А в составе магистрального узкофюзеляжного самолета ТУ-214 как на ста-
  ционарном, так и переходном режимах. Проведен статистический анализ ошибок оцени-
  вания вектора выхода САУ ТРДД на основе фильтра Калмана и Язвинского. Показано, что
  предлагаемый алгоритм аналитического резервирования обеспечивает выполнение требо-
  ваний по точности и устойчивости оценок вектора выхода САУ ТРДД при использовании
  фильтра Язвинского и может быть рекомендован для использования в перспективных САУ
  ТРДД. По результатам анализа предлагаемого метода резервирования сформировано на-
  правление дальнейших исследований.

• ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРА КАЛМАНА

  Е.В. Заргарян , Ю. А. Заргарян , А. Я. Номерчук

  2022-05-26

  Аннотация ▼

  В настоящее время в связи с повсеместной компьютеризацией разработка систем
  автоматизированного управления является актуальной. В связи с развитием малого бизне-
  са приобретение промышленно выпускаемых систем является весьма дорогостоящим ре-
  шением. Возможно создание аналогичных систем управления на основе недорогих микро-
  процессорных комплектов (в данном конкретном случае используется микропроцессорный
  комплект К1816ВЕ35). В дальнейшем подобную систему нетрудно будет усовершенство-
  вать, а также легко реализовать сопряжение с различными электронно-вычислительными
  машинами (управление с персонального компьютера). Разработке подлежит система из-
  мерения и регулирования сыпучего сырья (система автоматизированного взвешивания),
  обеспечивающая управление автоматикой пневмотранспорта с 2-х скоростным ротаци-
  онным дозатором, посредством которого сыпучее сырье подается на весовой бункер, под-
  вешенный на тензодаточное устройство. Измерения веса сыпучей массы в бункере весов, с
  последующим управлением автоматикой выгрузки сыпучего сырья из бункера. Рентабель-
  ность любой промышленной операции, включающей взвешивание сырья, незавершенного
  производства и готовой продукции, напрямую зависит от точности данных о весе. Однако
  даже при использовании высокоточного оборудования для взвешивания метод сбора, запи-
  си и обработки данных о весе для системы микро ингредиентов может быть подвержен
  ошибкам и неточностям. Это может вызвать потенциальную утечку доходов, которую
  трудно обнаружить и проверить. Во многих случаях предполагается, что причина пробле-
  мы связана с весовым оборудованием, тогда как на самом деле это связано с традиционной
  системой сбора данных и управления. На многих заводах, где смешивают сыпучие продук-
  ты партиями, дозирование весов представляет собой ручную, трудоемкую операцию, при
  которой ингредиенты взвешиваются по отдельности перед загрузкой в блендер или другую
  технологическую емкость. Значительное количество таких заводов может выиграть от
  установки автоматизированной системы взвешивания и дозирования.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ

  В.В. Янчич

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Исследования выполнены с целью получения данных, необходимых для повышения
  точности расчета и оптимизации конструкций пьезоэлектрических датчиков механиче-
  ских величин, которые широко используются для контроля, мониторинга и диагностики
  сложного оборудовании и инженерных сооружений в различных областях техники. Задача
  исследований состоит в изучении особенностей рабочих деформаций в пьезоэлектрическом
  электромеханическом преобразователе в области крепления к основанию датчика и оценке
  их влияния на основные метрологические характеристики. Объектом исследования являет-
  ся электромеханический преобразователь в виде цилиндрического монолитного блока из
  пьезоэлектрической керамики с отношением высоты к диаметру от 0,33 до 2, закреплен-
  ный на основании датчика, на которое воздействует поступательное ускорение вибраци-
  онных колебаний со стороны контролируемого объекта. С использованием программного
  пакета ANSYS Multiphysics исследована математическая модель преобразователя с двумя
  принципиально разными типами крепления  «свободно-скользящего» и «жесткого». При
  этом выявлен механизм поперечного механического шунтирования деформации преобразо-
  вателя в области границы жесткого креплении. Для количественной оценки влияния усло-
  вий крепления на характеристики преобразователя предложены «коэффициент влияния
  крепления» и формула для его определения при различных отношениях высоты к диаметру
  преобразователя. Для определения влияния крепления преобразователя в реальных конст-
  рукциях датчиков разработана методика и проведены экспериментальные исследования с
  учетом свойств используемых на практике конструкционных материалов и наиболее час-
  то применяемого упругого поджатия элементов. Установлено, что свойства материала
  основания и соотношения размеров преобразователя в реальной конструкции датчика мо-
  гут вызывать изменения его коэффициента преобразования по напряжению до 15 %, ко-
  эффициента преобразования по заряду до 22 %, электрической емкости до 9 % и частоты
  продольного резонанса до 16 %. Влияние граничных условий крепления снижается одновре-
  менно с возрастанием относительной высоты преобразователя. Экспериментально полу-
  чены данные для расчета коэффициента влияния крепления при выполнении основания
  датчиков из металлов с модулем упругости от 74 до 300 ГПа и плотностью от 2,7 до 17,5
  т/м3. Результаты проведенных исследований могут учитываться при конструировании
  пьезоэлектрических датчиков механических величин.

• МОДЕЛЬ РАССЕЯНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ОТ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

  В. А. Деркачев

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Рассматривается модель рассеяния радиолокационных сигналов от беспилотных ле-
  тательных аппаратов (БПЛА) мультироторного типа для формирования обучающих дан-
  ных нейросетевого классификатора. В последнее время к изучению вопроса обнаружения и
  классификации малоразмерных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) наблюдает-
  ся повышенный интерес, который связан с развитием номенклатуры БПЛА в продаже и
  производстве. Помимо развития БПЛА увеличение производительности вычислителей по-
  зволило создавать классификаторы с использованием новых нейросетевых алгоритмов.
  Данная модель осуществляет формирование радиолокационных изображений, получаемых
  в результате отражения от беспилотного летательного аппарата радиолокационного
  сигнала с линейной частотной модуляцией с учетом конфигурации, характеристик, теку-
  щего местоположения и параметров полета наблюдаемого объекта. При расчете отра-
  женного сигнала учитывается углы поворота БПЛА (тангажа, крена и рыскания), скоро-
  сти полета, размера и местоположения винтов в текущей конфигурации БПЛА. Получен-
  ная модель может быть полезна для формирования обучающего набора классификатора
  беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа, построенного с использо-
  ванием сверточных нейронных сетей. Необходимость использования модели, формирую-
  щей данные для нейронной сети, обуславливается требованием к большому числу обучаю-
  щих и верифицирующих выборок, а также большим разнообразием конфигураций беспи-
  лотных летательных аппаратов, что сильно увеличивает сложность и стоимость созда-
  ния обучающего датасета с применением экспериментальных измерений. Помимо собст-
  венно обучения нейронной сети, данную модель можно применить для оценки возможно-
  сти обнаружения и классификации различных видов мультироторных БПЛА, в разработке
  специализированной радиолокационной станции обнаружения данного вида объектов.

• ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ

  О. С. Волуева

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Одной из главных задач при получении непрерывно-литой стальной заготовки явля-
  ется обеспечение внутренней однородности слитка, которая во многом определяется про-
  цессами начальной кристаллизации. Несовершенство управления процессом разливки на
  начальном участке «стальковш-промковш-кристаллизатор», а именно уровнем металла в
  кристаллизаторе, приводит к возникновению не только внутренней неоднородности, но и
  дефектов поверхности, а также искажению формы заготовки. Так, падение уровня ниже
  заданного значения ведет к окислению внутренней поверхности образовавшейся корочки
  слитка и его структурной неоднородности. При повышении уровня металла происходит
  перелив за твердую корку, что приводит к увеличению глубины следов качания и захвату
  неметаллических и шлаковых включений. Поэтому важнейшим технологическим элемен-
  том машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является кристаллизатор. Научная и
  техническая сложность задачи управления уровнем обусловлена отсутствием технических
  средств, способных осуществлять измерение уровня металла в реальных технологических
  условиях с требуемой точностью, а также изменения параметров объекта в процессе
  эксплуатации и в нестационарных режимах работы. Одним из направлений повышения
  эффективности управления стабилизацией уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ яв-
  ляется модернизация существующих систем управления за счет внедрения новых алгорит-
  мов управления. Для этого необходимо выделить факторы, влияющие на стабильность
  уровня металла, с целью их оценки и компенсации. В работе предложено использовать
  принцип комбинированного управления на основе компенсации основных возмущений и об-
  ратной связи по регулируемой координате. Выполнен синтез статических компенсаторов
  с постоянным и переменным коэффициентом компенсации в соответствии с принципом
  инвариантности, что позволило значительно уменьшить отклонение управляемой величи-
  ны в нестационарных режимах работы.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ МАСШТАБИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ВРЕМЕНИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

  В.А. Павский, К. В. Павский

  2020-07-20

  Аннотация ▼

  Основной особенностью масштабируемых вычислительных систем является мо-
  дульность. Наращивание производительности в таких системах достигается за счет уве-
  личения однотипных элементов, элементарных машин (например, вычислительный узел).
  В результате отказов, производительность системы изменяется. Таким образом, мас-
  штабируемость вычислительных систем (ВС), с одной стороны, увеличивает производи-
  тельность, но с другой стороны, наращивание ресурса обостряет проблему надежности и
  увеличивает сложность организации эффективного функционирования. Анализ надежно-
  сти и потенциальных возможностей вычислительных систем по-прежнему остается ак-
  туальной задачей. Для количественного анализа функционирования масштабируемых вы-
  числительных систем используют показатели живучести, связанные с надежностью. На-
  пример, показатели потенциальной живучести ВС учитывают то обстоятельство, что
  при решении задач используются все исправные элементарные машины, количество кото-
  рых изменяется во времени в результате отказов и восстановлений. При анализе надежно-
  сти популярными в теории вычислительных систем, являются модели, основанные на тео-
  рии марковских процессов и теории массового обслуживания (ТМО). Большинство анали-
  тических моделей ТМО не учитывают время переключения (реконфигурации) в отдельном
  параметре, ввиду сложности решения. Обычно ограничиваются тем, что время восста-
  новления и переключения объединяют в один параметр. В работе, на примере одной модели
  ТМО, получены аналитические решения системы дифференциальных уравнений с тремя
  параметрами (отказ, восстановление и переключение) для расчета показателей надежно-
  сти и потенциальной живучести. Тем самым предоставляется возможность пользовате-
  лю самому определить, стоит ли учитывать временя переключения. Показано, что реше-
  ния трехпараметрической модели сводятся к решениям двух параметрической модели,
  если время переключения не берется в рассмотрение.

• МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ В СОСТАВЕ СТЕНДА ОТЛАДКИ И СОПРОВОЖДЕНИЯ АНПА

  Н.К. Киселев, Л. А. Мартынова, И. В. Пашкевич

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследований является разработка комплекса математических моделей, обес-печивающих исходными данными математическую модель работы гибридной системы энер-гообеспечения для последующего встраивания в стенд отладки и сопровождения. Работа является развитием опубликованной ранее математической модели функционирования гиб-ридной системы энергообеспечения автономного необитаемого подводного аппарата. В ра-боте по результатам анализа целей и задач моделирования разработаны математические модели источников электроэнергии – аккумуляторной батареи и электрохимического гене-ратора. Поскольку управления параметрами работы аккумуляторной батареи и электрохи-мического генератора зависит от параметров движения аппарата, то дополнительно были разработаны математические модели маршевого движителя и интегрированной системы управления аппарата. Внешние условия функционирования аппарата и маршрутное задание задавались в специально разработанном имитаторе тактической обстановки. На основе теории интегрированного иерархического моделирования с изменяемым разрешением была определена наиболее целесообразная степень детализации разрабатываемых математиче-ских моделей. Ввиду необходимости учета неравномерности обдува газами топливных эле-ментов в электрохимическом генераторе математическая модель основана на решении не-линейной системы уравнений, включающей в себя уравнение Навье-Стокса, уравнения сохра-нения импульса, энергии и заряда. При разработке математической модели аккумуляторной батареи была учтена неравномерность заряда отдельных аккумуляторов; математическая модель учитывала параметры отдельных аккумуляторов по данным их изготовителя. Ре-зультатами моделирования явились зарядно-разрядные характеристики аккумуляторной батареи. В математической модели основного потребителя электроэнергии - маршевого движителя - реализована зависимость создаваемой тяги от требуемой скорости движения аппарата, что позволило получать объем электроэнергии, потребляемой маршевым движи-телем. В математической модели интегрированной системы управления в зависимости от текущего положения аппарата реализованы регуляторы движения для формирования управления элементами движительной системы, обеспечивающие типовые режимы ма-неврирования аппарата. Кроме того, реализовано управление параметрами функциониро-вания гибридной системой энергообеспечения - переключение источников электроэнергии, переключение процессов заряда аккумуляторной батареи. В математической модели ими-татора тактической обстановки реализованы возможности задания маршрута и внешнихусловий. Кроме того, реализована модель движения аппарата с учетом действующих на аппарат сил и моментов. Разработанный комплекс математических моделей, обеспечи-вающий данными математическую модель функционирования гибридной системы энерго-обеспечения, может быть использован в составе стенда отладки и сопровождения авто-номного необитаемого подводного аппарата.

• ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОЙ МАРШЕВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА

  В. В. Костенко, Н.А. Найденко, И.Г. Мокеева, А. Ю. Толстоногов

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Целью исследования является оценка достоинств и недостатков существующих ме-тодов управления тягой маршевых движителей (МД) необитаемого подводного аппарата (НПА). В качестве объекта исследования была принята математическая модель МД АНПА "Х-200" разработки ИПМТ ДВО РАН, состоящая из совокупности моделей гребного электродвигателя, гребного винта и блока управления двигателем. В ходе проведенных исследований решались следующие задачи: разработка математической модели бескол-лекторного гребного электродвигателя МД с уточнением параметров по результатам его нагрузочных испытаний; разработка математической модели гребного винта на основа-нии его кривых действия, определенных в соответствии с регрессионной базой модельных испытаний PROPS; разработка математической модели блока управления двигателем (БУД); моделирование реакции движителя на ступенчатое изменение заданной тяги с ре-гулированием электродвижущего момента электропривода по разомкнутому контуру, с обратной связью по частоте вращения гребного винта и с обратной связью по измеренной тяге. В результате проведенного моделирования реакции МД на ступенчатое изменение заданной тяги в швартовном режиме установлено, что варианты управления тягой разли-чаются только временем переходного процесса, а статическая ошибка регулирования практически отсутствует для всех вариантов. При этом было выявлено почти двукратное преимущество в быстродействии регулирования МД по тяге и частоте вращения над регулированием по моменту, обусловленное увеличенным энергопотреблением привода в переходном процессе. Моделирование управления МД при попутном потоке, обусловленной движением подводного аппарата, показало что регулирование по измеренной тяге имеет минимальную статическую ошибку и сопоставимое с регулированием по частоте вращения время переходного процесса.