Найти

Результаты поиска

• ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СИСТЕМ

  М.Н. Максимов , С.М. Максимова

  2022-01-31

  Аннотация ▼

  В статье рассматривается возможность применения фильтра Пуанкаре–Стеклова
  для построения интерфейса при полунатурном моделировании системы. Приводится Z и Y –
  форма представления четырёхполюсника. Полунатурное моделирование (HIL) предполагает
  разбиение исходной системы на части, причём одна часть моделируется численно на компь-
  ютере, а вторая часть представлена реальным физическим объектом. Части системы об-
  мениваются данными друг с другом через программно-аппаратный интерфейс, который
  может быть реализован по-разному и должен обеспечивать устойчивость, а также сходи-
  мость результатов полунатурного моделирования к результатам моделирования исходной
  системы. Варианты построения программно-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA,
  PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-Стеклова описаны в соответствующих литературных
  источниках. В статье показано, как исходная система с помощью фильтра Пуанкаре-
  Стеклова была разбита на части, что соответственно привело к разбиению на части сис-
  темы уравнений, описывающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения
  стабилизирующих параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученны-
  ми значениями скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На сле-
  дующем этапе в статье приводятся результаты численного моделирования исходной и раз-
  битой на части системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обмени-
  вались данными друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой τ
  равной шагу моделирования. Такой способ численного моделирования разбитой на части сис-
  темы максимально приближен к процессам, происходящим при полунатурном моделировании
  систем. Сравнение полученных результатов моделирования исходной и разбитой на части
  системы позволил сделать вывод, что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе
  значений стабилизирующих параметров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость
  результатов полунатурного моделирования систем.

• ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА ПУАНКАРЕ-СТЕКЛОВА ДЛЯ ПОЛУНАТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ

  М. Н. Максимов , С. М. Максимова

  2022-01-31

  Аннотация ▼

  В статье показана возможность использования фильтра Пуанкаре-Стеклова для
  обеспечения устойчивости полунатурного моделирования нелинейных систем. Полунатур-
  ное моделирование (HIL) предполагает разбиение исходной системы на части, причём одна
  часть моделируется численно на компьютере, а вторая часть представлена реальным
  физическим объектом. Части системы обмениваются данными друг с другом через про-
  граммно-аппаратный интерфейс, который может быть реализован по-разному и должен
  обеспечивать устойчивость, а также сходимость результатов полунатурного моделиро-
  вания к результатам моделирования исходной системы. Варианты построения программ-
  но-аппаратных интерфейсов ITM, TLM, TFA, PCD, DIM, GCS и фильтр Пуанкаре-
  Стеклова описаны в соответствующих литературных источниках. В статье показано,
  как исходная нелинейная система с помощью фильтра Пуанкаре-Стеклова была разбита
  на части, что соответственно привело к разбиению на части системы уравнений, описы-
  вающей поведение исходной системы. Далее были вычислены значения стабилизирующих
  параметров фильтра Пуанкаре-Стеклова и в соответствии с полученными значениями
  скорректированы системы уравнений разбитой на части системы. На следующем этапе в
  статье приводятся результаты численного моделирования исходной и разбитой на части
  системы в MATLAB. При моделировании по частям части системы обменивались данными
  друг с другом на каждом шаге моделирования только один раз с задержкой h. Такой способ
  численного моделирования разбитой на части системы максимально приближен к процес-
  сам, происходящим при полунатурном моделировании систем. Сравнение полученных ре-
  зультатов моделирования исходной и разбитой на части системы позволил сделать вывод,
  что фильтр Пуанкаре-Стеклова при правильном выборе значений стабилизирующих пара-
  метров позволяет обеспечить устойчивость и сходимость результатов полунатурного
  моделирования как линейных, так и нелинейных систем.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДВИЖНОСТИ МОБИЛЬНЫХ РОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

  В.А. Горелов, И. В. Рубцов, А.А. Стадухин

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  Обосновывается необходимость применения имитационного компьютерного моде-лирования для дальнейшего совершенствования подвижности мобильных робототехниче-ских комплексов. Рассматривается такое направление работ, как исследование шасси с адаптируемой конфигурацией гусеничного обвода с применением программного комплекса автоматизированного анализа динамики систем тел. Данный подход позиционируется как наиболее подходящий для оценки профильной проходимости и выбора потребных характе-ристик приводов машин с нетрадиционным движителем. Также в статье рассмотрены достижения МГТУ им. Н.Э. Баумана по созданию комплекса натурно-математическогомоделирования, предназначенного для исследования динамики мобильных робототехниче-ских комплексов и дистанционно управляемых машин. Комплекс основан на математиче-ской модели движения машины, адаптированной для проведения расчетов в режиме «ре-ального времени». В работе приведена краткая характеристика модели и основные диф-ференциальные уравнения, лежащие в её основе. Помимо это необходимой составляющей комплекса натурно-математического моделирования является программное обеспечение, позволяющее осуществлять синтез трасс по известным заранее заданным статистически-ми характеристиками. Таким образом, разработанный комплекс натурно-математического моделирования позволяет решать следующий ряд основных задач: исследование быстроход-ности машин и получение нагрузочных характеристик тягового привода, а также отладка алгоритмов управления и изучение взаимодействия водителя-оператора с машиной и внешней средой в условиях задержки управляющего сигнала и помех. Метод имитационного моделирования также имеет важное применение в области совершенствования моторно-трансмиссионных установок робототехнических комплексов и дистанционно управляемых машин. В связи с тем, что на данный момент наиболее распространённой схемой трансмиссии таких машин является индивидуальный привод ведущих колёс, повышение скоростей движения мобильных роботов требует применения более мощных, а значит более дорогостоящих и тяжёлых электродвигателей. Так, в статье предложен подход, основывающийся на имитационном и натурно-математическом моделировании, который позволяет осуществлять сбор необходимых статистических данных о режимах нагружения машин и определять требуемые характеристики электродвигателей в кратковременном и длительном режимах работы, а также желаемую область с максимальным коэффициентом полезного действия.

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  159-167

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Высокая точность и повышенные эксплуатационные характеристики датчиков давления необходимы для обеспечения безопасности, качества и эффективности в различных отраслях промышленности и техники. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при проектировании датчиков давления позволяет улучшить их точность за счёт более глубокого анализа механических и физических процессов, возникающих при воздействии нагрузки от давления. Целью данной работы является построение цифровой трёхмерной модели чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления и анализ напряжённо-деформированного состояния упругой мембраны под действием нагрузки от давления от 0 до 15 МПа. Основные задачи работы: исследование свойств и параметров материалов, применяющихся в составе чувствительного элемента датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире»; получение значений максимального эквивалентного напряжения, возникающего в конструкции упругой мембраны ЧЭ при воздействии нагрузки от давления 125% от номинального значения; распределение радиальных и тангенциальных деформаций упругой мембраны и определение наилучшего расположения тензорезисторов на поверхности ЧЭ датчика давления. В результате исследования установлено, что используемые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию агрессивной среды, а также возможностью работы в широком диапазоне температур и при воздействии высоких нагрузок от давления. По результатам моделирования определено значение максимального эквивалентного напряжения, величина напряжения не превышает предел прочности чувствительной мембраны, получено распределение радиальных и тангенциальных деформаций на поверхности ЧЭ, что даёт возможность получить оптимизированный рисунок тензорезисторной мостовой схемы

• ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КООРДИНАТ ЦЕЛИ ПРИ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ РАДИОЛОКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРУППЫ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

  И.В. Борисов , А.С. Кузьменко , В. Е. Курьян , Е. М. Левченко , М.В. Курьян

  273-284

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  Предлагается и развивается алгебраический метод для определения координат целей и их погрешностей в составе группы беспилотных летательных аппаратов. Обоснованы основные допущения разрабатываемой модели функционирования группы беспилотных летательных аппаратов: скорости летательных аппаратов не превышают скорости звука в воздухе, а скорости целей, – не превосходят первую космическую. Представлены качественные оценки времени приёма радиолокационного сигнала для заданной пространственной погрешности координат цели, оценены требования к кварцевому генератору с целью обеспечения стабильности частоты. Сформулированы условия по количеству летательных аппаратов в группе, повышающих точность определения местоположения цели в пространстве. Проанализированы различные виды погрешностей, возникающих при организации поиска целей скоординированной группой летательных аппаратов. Исследованы вопросы зависимости результирующей погрешности вычисления координат цели поиска от погрешности измерения расстояния между летательными аппаратами в группе и самой целью в зависимости от их взаимной пространственной ориентацией. Разработан алгоритм, проведены расчёты и анализ результатов для этой постановки задачи. Выполнено моделирование на основе предложенного алгоритма с учётом случайных координат цели в фиксированном секторе и с учётом случайных погрешностей в измеренном расстоянии между группой летательных аппаратов и объектом поиска. Представлены результаты моделирования влияния конфигурации группы беспилотных летательных аппаратов и расположения цели на погрешность определения её координат. Проведена оценка для определения координат целей и оценка погрешности развиваемого алгебраического подхода. Определены, в связи с этим, пути дальнейших исследований. Рассмотрены вопросы оценки объёма вычисления при большом числе целей. Определена область использования и эффективность предлагаемого алгоритма и метода решения задачи в целом. 

• СТОХАСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОДВОДНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ, ОСНОВАННАЯ НА ЛУВЕНСКОМ АЛГОРИТМЕ КЛАСТЕРИЗАЦИИ

  А.М. Маевский , В.А. Рыжов , Т. А. Федорова , И. В. Кожемякин , Н.М. Буров

  62-81

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  Подводные беспроводные сенсорные сети (ПБСС) играют важную роль в мониторинге океанических процессов, подводной навигации, экологическом контроле и обеспечении безопасности. Однако особенности подводной среды, такие как высокая затухаемость сигналов, ограниченные ресурсы энергии и изменяющаяся топология сети, создают значительные сложности в организации эффективной передачи данных. Для оптимизации работы сети и продления ее срока службы используется метод кластеризации, позволяющий группировать узлы, снижать нагрузку на коммуникационные каналы и повышать энергоэффективность. Однако в условиях выхода из строя узлов сети статическая кластеризация становится неэффективной, что требует внедрения динамической рекластеризации. Процедура перераспределения ролей узлов и перестройки топологии сети позволяет сохранять устойчивость связи и минимизировать потери данных, учитывая энергетически баланс всей сети в целом. В данной работе исследуются современные подходы к кластеризации и рекластеризации в ПБСС с учетом энергетического баланса, вероятности отказов узлов и помех в среде передачи. Развитие адаптивных методов управления ПБСС является актуальной задачей, направленной на повышение надежности, энергоэффективности и долговечности подводных сетей связи. В статье представлена стохастическая кроссуровневая модель для динамических трехмерных ПБСС произвольной топологии. Модель использует: новую технику кластеризации/рекластеризации базирующуюся на лувенском алгоритме, протокол маршрутизации, построенный на методе Дейкстра и метод управления доступом к среде на основе расписания передач (TDMA). Предложенная модель функционирования ПБСС положена в основу разработанного имитационного комплекса, позволяющего проводить оценку эффективности и надежности сети с учетом нарушения связности и уязвимостей для ПБСС различного масштаба и назначения. В рамках исследований выполнен параметрический анализ систематических расчетов функциональных характеристик ПБСС. Результаты анализа показали, что предложенная имитационная модель обеспечивает увеличение времени автономной работы сети и снижение числа потерянных сообщений по сравнению с моделями других авторов.

• ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ В УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА ИМИТАЦИИ ОТЖИГА

  Э.В. Кулиев , А.В. Котельва , М.М. Семенова , С.В. Игнатьева , А.П. Кухаренко

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Рассмотрен аналитический обзор алгоритма имитации отжига для задачи эффек-
  тивного управления предприятием. Проведена оптимизация алгоритма имитации отжига
  для задачи эффективного управления предприятием. Для анализа случаев использовалась
  оптимизация графика работы рабочих в организации. Установлена модель планирования
  рабочих с сильными и слабыми ограничениями. Смоделированный алгоритм отжига ис-
  пользуется для оптимизации стратегии решения модели планирования рабочего графика
  персонала. Алгоритм имитации отжига представляет собой алгоритм, пригодный для
  решения крупномасштабных задач комбинаторной оптимизации. Он также оценивает и
  получает оптимальную стратегию планирования. Алгоритм имитации отжига хорошо
  влияет на интеллектуальный анализ данных управления человеческими ресурсами. Интел-
  лектуальный анализ больших данных может помочь компаниям проводить динамическийанализ при наборе талантов, а план набора талантов выполняется качественно и стан-
  дартно, чтобы проанализировать характеристики различных талантов со многих сторон
  и повысить уровень управления человеческими ресурсами. Разработан алгоритм реализую-
  щий процесс работы алгоритма имитации отжига. Алгоритм имитации отжига прини-
  мает новые решения по критерию Метрополиса, поэтому помимо принятия оптимизиро-
  ванного решения он также принимает ослабленное решение в ограниченном диапазоне.
  Алгоритм Метрополиса – алгоритм семплирования, использующийся, в основном, для
  сложных функций распределения. Он отчасти похож на алгоритм выборки с отклонением,
  однако здесь вспомогательная функция распределения меняется со временем. Проведены
  экспериментальные исследования, которые показывают, что модель планирования рабо-
  чих, основанная на сильных и слабых ограничениях, значительно лучше, чем модель ручного
  планирования, достигая эффективного баланса между контролем затрат на зарплату в
  организации и повышением удовлетворенности персонала. Успешное применение модели
  планирования персонала, основанной на моделируемом алгоритме отжига, приносит новые
  идеи и идеи для решения крупномасштабных задач планирования рабочих. Приведенные
  результаты могут служить отправной точкой для изучения систем управления персона-
  лом, основанных на технологии интеллектуального анализа данных.

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИБРИДНОГО РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ

  Аль-Шамки Амир Абдулкадим Оуда, В.В. Шадрина , В.Г. Галалу

  2022-08-09

  Аннотация ▼

  Одной из самых распространенных технологических операций является сварка отдель-
  ных деталей и блоков. Сварка находит широкое применение в судостроении, авиационной,
  оборонной и химической промышленности, при строительстве нефте- и газопроводов. При
  этом к качеству сварного шва предъявляются весьма жесткие требования по прочности,
  отсутствию пустот и каверн, работоспособности при высоких давлениях (до 100 кГс/см²) и
  в широком диапазоне температур (±50ºС). Наиболее полно этим требованиям соответству-
  ет плазменная (аргоновая) сварка. Выполнен краткий аналитический обзор по теме исследо-
  вания. Показано, что перспективным направлением развития систем управления плазменной
  сваркой является применение гибридных регуляторов, созданных на основе классических ме-
  тодов автоматического управления и нечетком регулировании, формализующем усредненные
  знания экспертов. Нечеткий компонент (знание экспертов) должен быть доступен для бы-
  строго и простого ввода в регулятор. Была разработана структурная схема и модель одного
  канала гибридного регулятора в среде Matlab Simulink. Моделировался канал управления силой
  тока с использованием нечеткого регулятора из библиотеки Fuzzy Logic, с применением алго-
  ритма нечеткого вывода Мамдани. Задавалось 19 вариантов лингвистических и нечетких
  переменных, была получена поверхность функции принадлежности переменных. Следует
  отметить возможность быстрого ввода лингвистических оценок экспертов в память гиб-
  ридного регулятора. Анализировалось поведение моделей гибридного регулятора и стандарт-
  ных ПИ и ПИД -регуляторов при единичном ступенчатом воздействии. Гибридный регулятор
  обеспечивает существенно лучшие показатели качества (в 2,5-3 раза), чем стандартные
  регуляторы. Гибридный регулятор выходит на установившийся режим через 6с, ПИД-
  регулятор – через 13с, ПИ-регулятор – через 15с, причем стандартные регуляторы имеют перерегулирование (первый выброс) до 50%. Таким образом показана реальная возможность
  построения нечёткого гибридного регулятора с заданными характеристиками. Возможна
  реализация гибридного регулятора в виде ПЛИС

• СТАБИЛИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ КВАДРОКОПТЕРА ВДОЛЬ ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ С ПОМОЩЬЮ СУБОПТИМАЛЬНОГО ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ С H2/H -КРИТЕРИЕМ

  И. С. Тренёв

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Целью данной работы является построение субоптимального регулятора с -
  критерием, стабилизирующего отклонение динамической системы от заданной программной
  траектории. Предполагается, что на один вход системы будет подаваться импульсное возму-
  щение, а на второй – -возмущение. Рассматриваемая -норма равняется максимально-
  му значению -нормы выхода по всем -возмущениям и векторам импульсного возмущения,
  для которых сумма квадратичной формы вектора импульсного возмущения с заданной весовой
  матрицей и квадрата -нормы второго возмущения не превосходит единицу. В работе реали-
  зуется процесс вычисления -нормы в терминах линейных матричных неравенств для
  динамической системы. Важную роль в процессе сочетания -нормы и -нормы в -
  норме выполняет весовая матрица, входящая в определение данной нормы. Стоит отметить,
  что в отличии от -нормы, -норма достигается в смысле наихудшего - и импульсного возмущений, при которых достигается максимальное значение -нормы выхода. Необходи-
  мо получить и линеаризовать математическую модель квадрокоптера, построить программ-
  ную траекторию движения и стабилизировать отклонения с помощью субоптимального зако-
  на управления с -критерием при наличии шумов в системе. В качестве инструмента
  поиска субоптимального управления используется аппарат линейных матричных неравенств.
  Объектом исследования в данной работе является квадрокоптер, который представляет со-
  бой беспилотный летательный аппарат, имеющий четыре двигателя с воздушными винтами
  (пропеллерами), создающими тягу. Оси винтов и углы лопастей зафиксированы и регулируются
  лишь скорости вращения, что существенно упрощает конструкцию. C помощью уравнения
  Ньютона-Эйлера, получена нелинейная математическая модель квадрокоптера, а также про-
  изведена линеаризация данной модели в окрестности заданной программной траектории.
  В среде MATLAB производится численное моделирование и построение траекторий движения
  квадрокоптера, с помощью прикладного пакета для оптимизации YALMIP, Sedumi toolbox, про-
  изводится решение линейных матричных неравенств. В среде Simulink, производится построе-
  ние блока управления, стабилизирующего движение квадрокоптера вдоль заданной траектории
  при наличии - и импульсного возмущений в системе. Производится демонстрация процесса
  виртуальной визуализации полета.

• МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ВНУТРИ ГЕРМЕТИЧНОГО КОРПУСА БИНС В МУЛЬТИФИЗИЧНОЙ ПОСТАНОВКЕ В ANSYS CFX И SYSTEM COUPLING

  А.А. Медельцев , П. А. Шаповалов , М. В. Воронов , А. И. Полухина , П.Н. Сигалева , А.В. Фролов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  В настоящей работе рассматривается численное моделирование нестационарного
  конвективно-кондуктивного теплообмена бесплатформенной инерциальной навигационной
  системы высокоманевренного летательного аппарата (БИНС ВЛА), разработанной в
  АО «ЦНИИАГ», с использованием расчётного комплекса ANSYS. Целью исследования явля-
  ется всесторонний анализ теплообменных процессов, характерных для функционирования
  прибора, в том числе взаимного пространственного влияния источников тепловых мощно-
  стей друг на друга, а также на блок чувствительных элементов. Моделирование теплооб-
  мена внутри герметичного корпуса прибора проведено для критических условий функцио-
  нирования (в рассматриваемом случае обусловлены нагревом элементов прибора) в сильно и
  слабо сопряжённой постановках с последующим сравнением результатов применения обо-
  их подходов. Для программной реализации каждого подхода были выбраны модули пакета
  прикладных программ ANSYS: Mechanical, CFX, System Coupling. Выбрана k-e модель тур-
  булентности воздуха с неявным учётом эффекта в пограничных слоях и корректировкой
  диффузии в сдвиговых течениях. Учтён внешний естественный теплообмен с окружаю-
  щим воздухом посредством задания конвективных граничных условий на внешние поверхно-
  сти прибора. Для получения численных значений коэффициентов теплоотдачи была при-
  нята во внимание ориентация каждой поверхности в пространстве благодаря использова-
  нию соответствующего коэффициента. С помощью расчёта термических сопротивлений
  были учтены потери мощности, возникающие ввиду наличия неровностей на поверхностях
  прибора в контактах между твердотельными компонентами с использованием термиче-
  ских сопротивлений фактического контакта и межконтактной прослойки. Графически
  представлены результаты моделирования деформированного состояния несущей системы
  прибора, возникающего вследствие действия несимметричного температурного поля в
  нагретом приборе. Проведён анализ полученных графиков. Определены показатели жёст-
  кости несущей системы прибора – углы отклонения взаимной ортогональности чувстви-
  тельных элементов, а именно акселерометров и датчиков угловой скорости (ВОГ – воло-
  конно-оптических гироскопов), возникающие вследствие тепловых деформаций. Получен-
  ные результаты позволили оценить технические решения по качеству теплоотвода от
  элементов плат в обход чувствительных элементов прибора, принятых на этапе компо-
  новки компонентов изделия.

• БЕСКОНТАКТНЫЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КЛАПАНА

  С.А. Матюнин , Р.А. Жигалов , А.А. Иголкин

  204-217

  2025-08-04

  Аннотация ▼

  Целью исследования является разработка бесконтактного феррозондового датчика положения для контроля открытого/закрытого состояния клапана. Существует немало примеров использования в современной техники элементов или устройств, взаимодействующих с магнитным полем. Одной из актуальнейших задач является использование влияния магнитного поля в качестве средства контроля или составляющей управляющей среды. Применение магнитооптических датчиков для контроля функционирования технических объектов обусловлено их бесконтактным способом измерения, возможностью изме-рения не только магнитных, но и других различных физических величин, относительной простотой, надежностью и дешевизной конструкции чувствительного элемента, гибко-стью в применении, эксплуатацией в низкотемпературных и высокотемпературных средах. Одним из датчиков подобного типа является феррозондовый преобразователь магнитного поля. Примером объекта внедрения феррозондового датчика являются клапаны различных пневмогидравлических систем. Сущность поставленной задачи заключается в создании бесконтактного концевого переключателя золотника клапана, сигнализирующего о закрытом или открытом состоянии клапана и передающего эту информацию в систему контроля. Предлагается разбиение данной задачи на этапы и последовательное их выпол-нение. Сначала производится поиск и анализ уже существующих решений, реализующих датчик положения с использованием феррозондового метода контроля для усовершенст-вования разрабатываемой конструкции. Далее, разрабатывается первоначальная конст-рукция чувствительного элемента феррозондового преобразователя, согласно начальной конструкции, создается геометрическая 3D-модель чувствительного элемента, выбирается предполагаемый материал составляющих элементов датчика. С помощью численных методов компьютерного моделирования моделируется работа датчика и определяется его выходная характеристика при различных режимах работы. По расчетным характеристикам выбирается и рассчитывается оптимальная конструкция и конфигурация чувствительного элемента датчика. По итогам моделирования разрабатываются сборочные и рабочие чертежи датчика. Предложенный способ решения задачи характеризуется сложностью изучения нелинейных магнитных систем и их моделирования. Результаты данного исследования могут быть рекомендованы для разработки магнитооптических датчиков подобного или иного типа и изучения материалов с нелинейными магнитными свойствами.

• ТРАНСФОРМАТОРЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ПЕЧАТНЫХ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК

  А. О. Касьянов

  2022-01-31

  Аннотация ▼

  Статья посвящена анализу результатов численного исследования характеристик
  рассеяния печатных поляризаторов на основе электродинамического моделирования мик-
  рополосковых дифракционных решеток. Задачи моделирования решены методом инте-
  грального уравнения. С помощью разработанной математической модели выполнено все-
  стороннее численное исследование микроволновых трансформаторов поляризации поля
  возбуждающей поляризаторы электромагнитных волн, выполненных в виде многоэлемент-
  ных мультипланарных печатных отражательных антенных решеток. На основе проведен-
  ных исследований найдены конструктивные решения для поляризаторов в интегральном
  исполнении, реализующих функции трансформаторов поляризации волн микроволнового
  диапазона. Рассмотрены вопросы конструктивного синтеза планарных поляризаторов для
  создания устройств трансформации поляризации, интегрируемых в излучающие и распре-
  делительные системы современных многоэлементных фазированных антенных решеток в
  печатном исполнении. Получены численные результаты электродинамического моделиро-
  вания трансформаторов поляризации волн микроволнового диапазона на основе печатных
  дифракционных решеток, которые могут быть использованы для выбора наиболее рацио-
  нальных вариантов топологий поляризаторов при разработке многофункциональных обте-
  кателей в антеннах СВЧ. На основе полученных численных данных рассматриваются воз-
  можности применения ряда вариантов плоских дифракционных решеток в качестве поля-
  ризаторов проходного и отражательного типа в составе антенных обтекателей. Пред-
  ложенные в работе трансформаторы поляризации электромагнитного поля в виде муль-
  типланарных печатных решеток, входящих в состав антенных обтекателей, предназначе-
  ны для обеспечения расширения функциональных возможностей перспективных радио-
  электронных средств, содержащих сканирующие антенные решетки, устанавливаемые
  под антенными обтекателями. Кроме того, применение предложенных в работе твист-
  рефлекторов и пространственных поляризаторов в составе интеллектуальных радио-
  электронных покрытий открывает дополнительные возможности по цифровому управле-
  нию полями рассеяния различных объектов радиолокационного наблюдения, позволяя созда-
  вать желаемые радиолокационные образы защищаемых объектов.

• КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АВИАЦИОННОГО ОПРЫСКИВАНИЯ ПРИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ АВИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИХ РАБОТ

  В. П. Асовский , А.С. Кузьменко

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  Рассмотрены отдельные практические вопросы решения задач совершенствования
  технологии авиационно-химических работ с использованием методов компьютерного модели-
  рования его процессов, в частности на нетрадиционных режимах авиационного опрыскивания.
  Эти режимы характерны для обработок участков с препятствиями на границах, когда внесе-
  ние рабочих жидкостей производится при снижении воздушного судна в заходе на производст-
  венный проход над участком на требуемой высоте полета и наборе высоты после его оконча-
  ния. Проведенные расчетно-теоретические исследования на примере самолета-биплана Ан-2 с
  использованием разработанных и апробированных ранее многофакторных программных
  средств моделирования процессов формирования вихревого следа самолета и осаждения в нем
  характерного для авиационного опрыскивания спектра капель рабочих жидкостей показали,
  что использование нетрадиционных технологических режимов обработок способно сущест-
  венно повысить производительность, безопасность и интегральную эффективность авиаци-
  онно-химических работ и мероприятий химизации сельскохозяйственного производства в це-
  лом. В частности, показано, что для повышения эффективности авиационного опрыскивания
  участков, ограниченных препятствиями, технически возможно и экономически целесообразно
  использовать схему проведения работ, предусматривающую начало и окончание обработки
  таких участков на этапе снижения и набора высоты при удалениях от препятствий, соответ-
  ствующих 1-2 с полета воздушного судна (для самолета Ан-2 на удалениях 50–150 м при высоте
  полета до 20 м). Такая схема обеспечивает рост производительности авиационного опрыски-
  вания до 10–15 %, уменьшение себестоимости обработок на 3–5 % и увеличения экономической
  эффективности на 2–3 % при росте их суммарного эффекта на 6–8 %.

• ЭФФЕКТЫ НЕЛИНЕЙНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОРСКИХ ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

  А. А. Курносов

  2021-01-19

  Аннотация ▼

  Применительно к взаимодействию сложных систем рассматриваются вопросы мони-
  торинга информационной обстановки, типы информационных взаимодействий и топологи-
  ческий подход к учёту многосредного взаимодействия сложных систем в подводной среде.
  Приведена классификация основных эффектов, возникающих при информационном взаимо-
  действии морских техногенных объектов. Выделены три основные группы эффектов, связан-
  ные с физикой сред, с особенностями распространения энергии в этих средах и с особенно-
  стями собственно взаимодействия двух и более объектов. Приведена схема кластеризации
  эффектов – неопределённость, несовместимость, нелинейность, релятивистские эффекты,
  эффекты на границах сред. Внутри указанных кластеров в статье рассмотрены эффекты:
  роста интенсивности информационного обмена, появления непрогнозируемых новых связей,
  каузальной несовместимости, антиподов, бликов, подсветок, релятивистские эффекты.
  Показано, что существуют определенные различия в информационном взаимодействии объ-
  ектов, находящихся в средах с разными скоростями взаимодействия и диссипацией энергии
  взаимодействия. Эти различия проявляются в росте интенсивности обмена в плотных сре-
  дах на некоторых расстояниях «близости». При этом наблюдается появление непрогнози-
  руемых причинно-следственных связей. В ходе обмена информацией в этих областях сингу-
  лярности, помимо эффектов, обусловленных особенностями распространения сигналов в
  воде, наблюдаются эффекты, связанные именно с информационным взаимодействием двух и
  более объектов. Отмечено, что практически все эффекты способны приводить к сущест-
  венному искажению воспринимаемой объектами информации и к нарушению процесса при-
  нятия решений. Наибольшим катастрофическим потенциалом обладают эффекты несо-
  вместимости. При высоких скоростях движения морских техногенных объектов для отдель-
  ных наблюдателей возможно нарушение причинности. Показана схема нарушения причинно-
  сти при взаимодействии объектов, связанная с потерями информации двух типов – реляти-
  вистского (за счёт превышения скорости перемещения объектов над скоростью взаимодей-
  ствия в среде) и геометрического (за счёт выхода «быстрого» объекта из области «медлен-
  ного» распространения импульса). Сделан вывод о необходимости проведения физического
  имитационного моделирования с использованием высокопроизводительных систем и совре-
  менных математических методов на единой критериальной базе.

• ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА ЗЕРНА ЭНЕРГИЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ ПОЛЯ

  Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова , А. Н. Савицкий

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Высокая скорость и эффективность нагрева диэлектриков микроволновым излучени-
  ем позволяют использовать электромагнитное поле для нагревания и высушивания прак-
  тически любых содержащих влагу материалов. Одним из перспективных направлений ис-
  пользования СВЧ-энергии является интенсификация процесса сушки зерна. Для обеспечения
  быстрого прототипирования и снижения возможности потерь, обусловленных ошибками
  на различных стадиях разработки и внедрения оборудования, особую значимость приобре-
  тает разработка моделей. Цель данной работы состоит в выполнении имитационного
  моделирования волноводно-щелевой решетки для сушки зерна. Основная задача, котораястоит при моделировании, обеспечить равномерное распределение мощности каждой ще-
  лью. В качестве среды моделирования используется специализированный программный
  комплекс FEKO. Для описания модели используется точный метод расчета – метод мо-
  ментов. Получено распределение электрического поля и удельной поглощаемой мощности в
  слое зерна, подвергающегося СВЧ облучению. Модели были верифицированы путем сравне-
  ния результатов, полученных при различном мешировании элементов поверхности. Моде-
  лирование распределения напряженности электрического поля показало, что отдаление
  волноводов от кюветы с зерном приводит к выравниванию неравномерностей поля, однако
  в этом случае некоторая часть излучаемой мощности рассеивается в пространство.
  При этом увеличение расстояния между волноводами и кюветой с зерном не влияет на
  КСВ антенн. Следует отметить, что в реальной обстановке волновой характер поля
  сглаживается за счет теплопереноса, и это явление не может быть учтено в процессе
  электромагнитного моделирования. Кроме того, следует исследовать весь спектр воз-
  можного изменения диэлектрических параметров зерна, чтобы проанализировать процесс
  распространения волны при высокой влажности зерна. Целесообразно также рассмот-
  реть другие модификации волноводно-щелевых антенн, которые смогут обеспечить более
  равномерный нагрев внутри кюветы с зерном.

• ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА МОЛОКА ЭНЕРГИЕЙ СВЧ ПОЛЯ

  Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова, И. А. Ваганов

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Термообработка диэлектрических материалов и пищевых продуктов является одним
  из важных направлений развития производства различной продукции. Использование энер-
  гии электромагнитного поля сверхвысоких частот для сушки, нагрева, размораживания и
  пастеризации пищевых продуктов является перспективным, поскольку такие технологии
  подходят обработки различных диэлектрических материалов и при этом являются эф-
  фективными и экологически чистыми. Несмотря на наличие множества разработок в сфе-
  ре обработки материалов с помощью СВЧ, создание универсального устройства, подходя-
  щего для тепловой обработки любых материалов, затруднительно из-за разнообразия их
  форм и размеров, а также существенного различия электрофизических свойств диэлек-
  триков. Поэтому в каждом конкретном случае требуется создавать оптимальную конст-
  рукцию устройства и выбирать вариант возбуждения электромагнитного поля. Данная
  работа посвящена моделированию поглощения энергии электромагнитного поля СВЧ в
  устройстве для пастеризации молока. С применением САПР FEKO построена 3D модель
  устройства и выполнено моделирование его работы. Проведено исследование влияние угла
  наклона кварцевых трубок на распределение электромагнитного поля в волноводе. Получен-
  ные результаты показывают, что большая часть мощности поглощается ближе к началу
  волновода, причем при увеличении угла наклона трубок это явление имеет более выражен-
  ный характер. На основании проведенных расчетов установлен оптимальный угол наклона
  трубок. Также рассмотрено влияние диаметра и материала трубок. Получены распределе-
  ния электрического поля и удельной мощности, поглощенной на кг диэлектрика в волноводе.Выполнена оценка точности результатов. Возможными модификациями предлагаемой
  конструкции устройства пастеризации могут быть другие варианты расположения тру-
  бок с жидкостью. Также влияние на поглощаемую мощность может оказывать толщина
  стенок трубки. Кроме того, состав молока изменяет его электрофизические свойства, и
  соответственно также может повлиять на уровень поглощаемой мощности. Однако эти
  вопросы требуют дальнейшего исследования.