Управление в технических системах. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника

Публикации в рубрике (71): Управление в технических системах
все рубрики
Моделирование стратегий управления дизель-поездом с асинхронными тяговыми двигателями

Моделирование стратегий управления дизель-поездом с асинхронными тяговыми двигателями

Романов Александр Юрьевич

Статья научная

В настоящем исследовании с помощью расширенной модели движения дизель-поезда ДЭЛ-01 (02) с асинхронными тяговыми двигателями получены графики зависимости скорости, расхода энергии, переключения позиций контроллера машиниста от пройденного расстояния и времени на различных профилях пути и при различных стратегиях ведения поезда. Проведен анализ полученных графиков, в результате чего сделан вывод о целесообразности использования следующей стратегии ведения поезда: разгон с кратковременным нахождением на позициях 1, 2 и 3 контроллера машиниста и более длительным нахождением на экономных позициях 4, 5 и особенно 6 с предпочтительным уклонением от 7 и 8 позиций; движение накатом; торможение. Поскольку модель учитывает не только динамику движения поезда, но и влияние систем автоматического регулирования и частотного управления электропередачей тяговых двигателей и другие факторы, данная стратегия позволяет обеспечивать уменьшение расхода топлива и наиболее безопасный режим движения дизель-поезда в аспекте электромагнитной совместимости его систем. Предлагается использование графиков зависимостей, полученных в результате моделирования, для модуля на нейронных сетях, который будет анализировать текущий режим ведения поезда и выдавать рекомендации машинисту по уменьшению расхода топлива, улучшению условий эксплуатации и соблюдению графика движения.

Бесплатно

Моделирование электрических систем и систем управления в современных пакетах MATLAB

Моделирование электрических систем и систем управления в современных пакетах MATLAB

Бильфельд Николай Валентинович, Володина Юлия Игоревна

Статья научная

Введение. Пакеты Simulink и SimPowerSystem большинством исследователей используются отдельно из-за проблем с взаимной передачей данных между функциональными блоками. В частности, вопросы, касающиеся имитационного моделирования и построения динамических моделей различных систем, решаются с помощью пакета Simulink, а моделирование электроэнергетических, электросиловых систем и систем электропривода - c помощью SimPowerSystem. Цель работы: разработать способы их совместного применение как в учебном процессе, так и на производстве для проектирования узлов и исследования поведения отдельных участков электрических цепей с целью их дальнейшего усовершенствования, выявления причин наиболее часто встречающихся неисправностей, определения возможности замены одних узлов на другие и т. д. Материалы и методы. На практике исследования электрических и электронных схем проводятся аналитическими расчетами, на которые затрачивается значительно больше времени, чем на имитационное моделирование. Показана невозможность непосредственной коммутации сигналов пакетов Simulink и SimPowerSystem в среде MATLAB. На конкретных примерах показано, как можно совместно использовать данные пакеты, выходные сигналы, полученные в одном пакете, использовать в качестве входных сигналов в другом пакете и наоборот. Процесс объединения двух схем, смоделированных в различных пакетах, поэтапно описан на следующих примерах: передача значений из Simulink-модели в MATLAB, передача значений из MATLAB в Simulink-модель, передача значений из Simulink в SimPowerSystem. Результаты. Примеры даны в доступной, понятной форме, с соответствующими схемами, графиками, алгоритмом действий, кодом, ожидаемыми результатами, чтобы читатель мог понять их принцип и при необходимости повторить. Описаны возможные проблемы при выполнении примеров и их возможные решения. Заключение. Совместное использование блоков Simulink и SimPowerSystem позволяет моделировать и очень сложные динамические системы, повышая при этом их функциональность и наглядность, особенно при моделировании электротехнических систем.

Бесплатно

Модельно-упреждающее управление тепловым режимом здания

Модельно-упреждающее управление тепловым режимом здания

Абдуллин Вильдан Вильданович

Статья научная

Рассматривается использование метода модельно-упреждающего управления тепловым режимом многоэтажного здания. Описана структура системы модельно-упреждающего управления, включающая в себя реализуемый в стандартных автоматизированных тепловых пунктах контур базового управления по основному возмущающему воздействию - температуре наружного воздуха - и корректирующий контур, в котором реализовано модельно-упреждающее управление с использованием модели обратной динамики. Предлагаемая модель осуществляет оценку в реальном времени влияния неизмеряемых возмущающих факторов на температуру воздуха в помещениях здания. В рассматриваемой модели осуществлено разделение протекающих в системе процессов на имеющие быструю и медленную динамику. Измерение температуры воздуха в помещениях здания осуществляется с использованием датчиков, объединенных в распределенную сеть полевого уровня. Оценка обобщенного температурного возмущения осуществлена с применением прогнозирующих свойств экспоненциального сглаживания. Статья также содержит результаты внедрения системы на учебно-лабораторном корпусе университета. Полученные результаты демонстрируют снижение потребления тепловой энергии системой отопления, вместе с тем, повышение уровня комфорта в здании.

Бесплатно

Модернизация источника вторичного электропитания для бортовой аппаратуры заказов серии "Союз"

Модернизация источника вторичного электропитания для бортовой аппаратуры заказов серии "Союз"

Светлаков Владимир Александрович, Пронькин Иван Геннадиевич, Бельков Алексей Михайлович

Статья научная

Рассматривается модернизация блоков питания, которые используются в бортовой аппаратуре заказов серии «Союз». Проводится анализ примененных схемотехнических решений, поиск путей модернизации. Разрабатывается и экспериментально проверяется схема нового перспективного преобразователя. Рассматривается схема цифровой телеметрии блока питания.

Бесплатно

Модифицированный алгоритм построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем

Модифицированный алгоритм построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем

Булаев Владимир Владимирович, Осипов Иван Олегович

Статья научная

Рассматривается модифицированный общий рекуррентный алгебраический метод построения областей достижимости линейных дискретных динамических систем. Приводятся алгоритмы прикладных программ для построения областей достижимости. На численном примере производится сравнительный анализ оригинального (Шориков А.Ф. Минимаксное оценивание и управление в дискретных динамических системах. Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. ун-та, 1997. 242 с.) и предлагаемого алгоритмов.

Бесплатно

Мультиагентная модель многономенклатурного мелкосерийного производства

Мультиагентная модель многономенклатурного мелкосерийного производства

Русских Полина Андреевна, Капулин Денис Владимирович

Статья научная

Имитационное моделирование является одним из эффективных методов среди доступных для оценки параметров или численных характеристик организационно-технических систем. Создание адаптивной системы производственного планирования направлено на ежедневное принятие оперативных решений на уровне цеха, прогнозирования доступности оборудования, оценки производительности и устранения узких мест. Известные исследования по устранению узких мест делают упор на анализе данных физического цеха либо же наоборот - только на использовании смоделированных данных. Сочетание реальных и смоделированных данных позволяет, с одной стороны, получить больше информации для прогнозирования доступности каждого рабочего места, с другой стороны, позволяет осуществить оценку производительности для перепланирования с использованием имитационной модели. Цель исследования: исследование процесса планирования производства с помощью имитационного моделирования для оценки его параметров: загрузка рабочих мест, длина очереди на обработку заказа, время нахождения заказа как в очереди, так и в производственной системе. Материалы и методы. В статье представлена мультиагентная имитационная модель для каждого рабочего места в цехе, исследуется загрузка цеха, оценивается производительность рабочих мест. Предлагается подход к оптимальной загрузке производственных мощностей. В качестве примера, иллюстрирующего эффективность и преимущество предлагаемой модели, взят процесс производства радиоэлектронной аппаратуры в сборочном цехе. Результаты. Сформулирована задача оптимального позаказного мелкосерийного планирования. Разработана мультиагентная модель для исследования мелкосерийного позаказного производства. Модель предусматривает интеграцию средств имитационного моделирования с системами оперативного планирования на уровне данных. Заключение. Предложенная в исследовании модель позволяет многономенклатурным мелкосерийным производствам планировать количество рабочих мест и выявлять «узкие» места. Применение комбинации инструментов имитационного моделирования и планирования позволяет обеспечивать управление ресурсами предприятия с учетом динамических изменений в системе.

Бесплатно

Некоторые модели оптимальных траекторий сближения космического аппарата с астероидом

Некоторые модели оптимальных траекторий сближения космического аппарата с астероидом

Левина Галина Абрамовна, Дахтин Иван Сергеевич

Статья научная

Движение космического аппарата рассматривается в области, находящейся вне сфер действия планет Солнечной системы, гравитационное действие астероида определяется в рамках ограниченной задачи двух тел. Постановка динамической задачи выполнена для поступательного движения космического аппарата относительно астероида с учетом собственного вращения небесного тела. Построение оптимальных траекторий в задаче сближения космического аппарата с астероидом выполняется методами вариационного исчисления. Сформулирована вариационная задача с ограничениями на управление в виде неравенств, решение которой построено путем сведения задачи к классической постановке по методу Валентайна. Даны решения уравнений Эйлера - Лагранжа для вариационной задачи с функционалом, связанным с расходом топлива реактивных двигателей. Получены численно-аналитические решения для частных случаев в условиях пренебрежения гравитацией астероида, рассматриваемых без учета кориолисовых сил инерции космического аппарата и с учетом этих сил. Оптимальное управление, полученное в этих решениях, является непрерывным (гладким или кусочно-гладким) или кусочно-непрерывным с одной или несколькими точками переключения, в зависимости от параметров задачи. Для обоснования оптимальности использованы условия Лежандра. Рассмотрено влияние начальных параметров движения космического аппарата, времени полета, величины максимальной тяги и величины угловой скорости астероида на вид управления и траектории. Представленный в статье метод изучения движения космического аппарата вблизи астероида позволяет получить численные оценки параметров полета, которые могут быть использованы при планировании миссии сближения.

Бесплатно

О различии показаний истинной воздушной скорости механическим указателем и системой воздушных сигналов

О различии показаний истинной воздушной скорости механическим указателем и системой воздушных сигналов

Панферов Владимир Иванович, Панферов Сергей Владимирович, Хаютин Андрей Михайлович, Тренин Николай Александрович

Статья научная

Для повышения безопасности и эффективности отработки полетных заданий необходима достоверная информация о высотно-скоростных параметрах воздушного судна (ВС). В связи с этим задача изучения особенностей и совершенствования характеристик существующих измерителей данных параметров является вполне актуальной. Цель исследования. Рассматривается задача оценки различия показаний истинной воздушной скорости ВС механическим указателем и системой воздушных сигналов (СВС). Материалы и методы. Проанализированы методы измерения истинной воздушной скорости, применяемые на современных ВС. Установлено, что, несмотря на наличие новейших разработок, СВС, работающая в комплекте с приемниками воздушных давлений и температуры торможения, а также и датчиками углов атаки и скольжения, является в настоящее время наиболее распространенным измерителем истинной воздушной скорости. Используются также и механические указатели, включаемые в состав комбинированных указателей скорости (КУС). В соответствии с физикой явлений, имеющих место при полете, для вычисления истинной воздушной скорости необходимо знать температуру воздуха на высоте полета. В СВС эта температура определяется по измеряемой температуре торможения. В составе КУСов нет никаких измерителей температуры, в их конструкцию закладывается зависимость температуры от давления, имеющая место для международной стандартной атмосферы. Понятно, что это приводит к появлению методической погрешности измерения. Результаты. Получена формула, позволяющая определять различие показаний механического указателя и СВС. Показано, что данная разность является функцией температуры торможения (температуры наружного воздуха), полного и статического давлений на высоте полета Проведены численные исследования, позволяющие оценить количественное расхождение показаний. Установлено, что разность показаний может достигать в эксплуатационных условиях несколько десятков м/с, что достаточно значимо. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при эксплуатации ВС, а также и при совершенствовании алгоритмического обеспечения бортовой цифровой вычислительной системы, являющейся центральным звеном пилотажно-навигационного комплекса.

Бесплатно

Об одном решении задачи построения общей модели теплового режима здания и его системы отопления

Об одном решении задачи построения общей модели теплового режима здания и его системы отопления

Панферов Сергей Владимирович, Тренин Николай Александрович, Панферов Владимир Иванович

Статья научная

Выводится структура математической модели теплового режима здания (ТРЗ), учитывающая нестационарное распределение температуры по толщине его наружного ограждения. Подключением к данной модели разработанной ранее динамической модели системы отопления (СО) определили общую структуру математической модели ТРЗ и его СО. Входными управляющими воздействиями для общей структуры модели являются температура и расход теплоносителя на входе системы отопления, а выходными величинами - температура внутреннего воздуха и температура обратной воды. Отмечается, что ранее полученные статические и динамические модели ТРЗ и СО являются частными случаями данной структуры. Приводятся данные по решению задачи параметрической идентификации модели. Результаты работы могут быть использованы как для исследования особенностей режимов работы СО и ТРЗ, так и для разработки высококачественных управляющих устройств, в частности, для настройки погодного регулятора в системах отопления.

Бесплатно

Об особенностях вывода уравнений регулирования систем централизованного теплоснабжения

Об особенностях вывода уравнений регулирования систем централизованного теплоснабжения

Панферов Владимир Иванович, Панферов Сергей Владимирович

Статья научная

Приводится детальная «расшифровка» процедуры вывода и обоснования алгоритмов, предложенных Е.Я. Соколовым для регулирования систем централизованного теплоснабжения как по отопительной (погодное регулирование), так и по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Анализируются особенности данного подхода к решению задачи регулирования, его достоинства и недостатки. Показано, что полученные алгоритмы обладают большей общностью, чем у Е.Я. Соколова, так как позволяют вычислять требуемые значения температуры теплоносителя при любом значении показателя отопительных приборов, установленных в здании. Отмечается, что централизованное регулирование является достаточно грубым, не учитывающим теплозащитные свойства конкретного здания и теплотехнические характеристики его системы отопления. В связи с этим более предпочтительным является индивидуальное для каждого здания погодное регулирование, реализуемое либо при независимой схеме подключения его системы отопления к тепловым сетям, либо при наличии на вводе регулируемого узла смешения. Приводятся алгоритм индивидуального погодного регулирования и структурная схема разработанной адаптивной системы управления тепловым режимом здания, реализующая комбинированный принцип управления с настройкой погодного компенсатора по эксплуатационным данным. Отмечается, что реализация именного погодного графика для зданий с элеваторной системой отопления также возможна, но только для этого необходимо применить импульсный способ управления.

Бесплатно

Об экономичном управлении нагревом металла в промышленных печах

Об экономичном управлении нагревом металла в промышленных печах

Панферов Владимир Иванович

Статья научная

Рассматривается проблема оптимального управления нагревом металла в промышленных печах. Анализируются данные как собственных исследований автора, так и данные других литературных источников. Указывается принцип экономичного управления нагревом металла, обсуждается его обоснованность. При этом учитывается как утилизация теплоты продуктов сгорания в пределах собственно печи, так и потери теплоты через кладку. Отмечается наличие в литературе работ, в которых, к сожалению, до настоящего времени продолжается переписывание давно известных выводов и результатов по оптимальному управлению и якобы вновь устанавливается закономерность экономичного нагрева. Приводятся рекомендации по реализации принципа экономичного управления в рамках автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) методических печей. Описаны особенности предложенного автором алгоритма расчета уставок (заданий) регуляторам температуры в зонах методических печей. Расчет всегда начинается с томильной зоны печи. Реализация алгоритма обеспечивает такое распределение температуры по зонам печи, при котором достигается заданное качество нагрева заготовок, но при этом область наиболее высоких температур рабочего пространства смещается, насколько это возможно, к концу печи. Приводятся типичные графики распределения температуры по зонам печи, получаемые с помощью алгоритма расчета. Подчеркивается, что АСУ ТП должна содержать в своем составе подсистему контроля фактической температуры слябов, которая должна быть инструментально-расчетной подсистемой.

Бесплатно

Определение параметров дефекта расслоения биметаллической пластины посредством активного теплового неразрушающего контроля

Определение параметров дефекта расслоения биметаллической пластины посредством активного теплового неразрушающего контроля

Логиновский Олег Витальевич, Костылева Лилия Юрьевна, Максимов Александр Александрович, Ячиков Игорь Михайлович

Статья научная

Биметаллы во многом являются заменителями дефицитных металлов, при этом они представляют самостоятельную группу материалов, необходимых при создании новых машин, приборов и других различных изделий. Возрастающий объем производства биметаллов и изделий из них требует повышения их эксплуатационных характеристик и, соответственно, повышения качества готовых изделий. Одной из сложных технологических задач является соединение алюминия и его сплавов со сталями различных классов, так как возникает много проблем, связанных с качеством соединения металлов с разными свойствами. Для повышения надежности и долговечности работы машин и других изделий, изготавливаемых из биметаллов, необходимо проводить непрерывный контроль их качества, и наиболее эффективными являются методы неразрушающего контроля. Довольно перспективным в плане простоты и доступности является метод активного теплового контроля, при котором исследуемое изделие подвергается импульсному тепловому воздействию посредством источника теплового нагружения. Амплитуда, форма и изменение во времени температурных сигналов служат информативными параметрами, которые позволяют оператору или автоматической системе обнаруживать те или иные дефекты и оценивать их параметры. При всей доступности импульсного теплового контроля наиболее сложным остается компонент, связанный со специализированными компьютерными программами обработки экспериментальных данных и определения параметров дефекта расслоения. Целью исследования является создание компьютерной модели теплового состояния биметаллической пластины при наличии воздушного пузыря между слоями и посредством компьютерного моделирования определение размеров дефектов при активном импульсном тепловом неразрушающем контроле сталеалюминиевых пластин. Материалы и методы. При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования. Созданное программное обеспечение с использованием средств разработки пакета MATLAB основывалось на известных методах получения приближенного решения краевой задачи на ЭВМ с применением метода конечных разностей. Результаты. Разработана математическая модель алгоритма решения краевой задачи и создана компьютерная программа, позволяющая моделировать проведение импульсного теплового контроля для определения параметров дефекта расслоения биметаллической пластины. Заключение. Установлено, что более эффективным является измерение разности температур со стороны, где располагается дефект и произведен нагрев многослойной пластины. Нагрев пластин со стороны, противоположной дефекту, и их дальнейшее охлаждение показали существенно меньшую эффективность с точки зрения получения полезного температурного сигнала. Показано, что при наличии дефекта чем больше тепловой поток нагружения и размер дефекта, тем больше величина полезного сигнала, определяемая разностью температур на измеряемой поверхности.

Бесплатно

Оптимизация системы управления программно-аппаратного комплекса для учета электроэнергии

Оптимизация системы управления программно-аппаратного комплекса для учета электроэнергии

Волович Г.И., Топольский Д.В., Топольский Н.Д., Максимов А.А.

Статья научная

В представленной статье исследуется тема оптимизации системы управления программно-аппаратного комплекса для учета электроэнергии. Система управления играет решающую роль в точном измерении и контроле потребления электроэнергии. Основной целью данного исследования является выявление и внедрение методов оптимизации, которые повышают производительность и результативность системы управления. Цель исследования. На основе анализа существующих электротехнических комплексов разработать архитектуру, имитационные цифровые модели, алгоритмы эффективного управления и методику эксплуатации электротехнического комплекса на базе трехфазных цифровых измерительных трансформаторов с системой управления отечественного производства для учета электроэнергии в высоковольтных сетях переменного тока, обеспечивающих работоспособность и качество функционирования в различных режимах при разнообразных внешних воздействиях.

Бесплатно

Пакет "Динамика" для исследования динамических процессов рядами Вольтерра

Пакет "Динамика" для исследования динамических процессов рядами Вольтерра

Солодуша Светлана Витальевна

Статья научная

В данной работе представлен программный комплекс «Динамика», предназначенный для идентификации и моделирования нелинейных динамических систем типа «вход-выход». Расчетные модули включают блоки идентификации, моделирования и адаптивного управления. Алгоритмы идентификации базируются на применении откликов эталонных систем на физически реализуемые обучающие входные сигналы. В качестве эталонных рассмотрены математические модели элемента теплообменного аппарата и ветроэнергетической установки с горизонтальной осью вращения. Приведены результаты расчетов, иллюстрирующие повышение точности моделирования за счет более полного учета информации об откликах системы на тестовые воздействия.

Бесплатно

Параметрическая идентификация модели объекта управления по переходной функции работающей системы автоматического регулирования

Параметрическая идентификация модели объекта управления по переходной функции работающей системы автоматического регулирования

Панферов Владимир Иванович, Панферов Сергей Владимирович, Халдин Константин Сергеевич

Статья научная

Известно, что динамические свойства промышленных объектов по каналам управления обычно существенно меняются при изменении режима их работы. Поэтому показатели качества регулирования с неизменными настройками автоматических регуляторов тоже изменяются, причем, как правило, ухудшаются в процессе работы агрегатов. В связи с этим возникает задача периодической корректировки параметров настройки регуляторов в контурах работающих систем автоматического регулирования (САР). Указанную задачу можно решить только по фактическим динамическим параметрам эксплуатируемого объекта, поэтому в работе рассматривается задача оценки этих параметров, причем по реальным данным работающей замкнутой системы. При этом используется ступенчатое возмущение либо по заданию, либо со стороны регулирующего органа (по нагрузке), также может быть использована опытная реакция системы на возмущение любого вида по указанным каналам. Объект управления описывается дифференциальным уравнением второго порядка с запаздыванием. Критерий параметрической идентификации квадратичный, либо модульный или минимаксный. Задача идентификации решается с помощью программы, реализующей метод покоординатного спуска, получающиеся при этом задачи одномерной минимизации решаются с помощью подпрограммы, использующей метод золотого сечения. Для численного интегрирования уравнения объекта применяли метод Рунге - Кутты с погрешностью, пропорциональной пятой степени шага по времени. В работе проведена апробация разработанных программ параметрической идентификации по экспериментальным переходным характеристикам САР давления в металлургической печи. Указаны численно-аналитические процедуры настройки регуляторов в САР по найденным параметрам объекта управления.

Бесплатно

Параметрическая оптимизация модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц

Параметрическая оптимизация модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц

Чернышев Николай Николаевич, Ниженец Татьяна Владимировна

Статья научная

Основным фактором повышения эффективности процесса функционирования систем автоматического управления техническими объектами и процессами в различных областях промышленности является оптимальная настройка параметров модального регуляторов так, чтобы, например, обеспечить протекание переходных процессов за минимальное время или достичь минимального значения интегральной оценки качества управления. Решение оптимизационной задачи выполняется для подынтегральной функции такого вида, чтобы интегральная оценка лучше выражала качество управления. При этом показатели качества управления зависят от настроечных параметров регулятора достаточно сложными соотношениями, что значительно усложняет процедуру аналитического синтеза. Алгоритмы численной оптимизации различаются между собой способом изменения подстраиваемых параметров, при этом наиболее эффективными считаются те, которые достигают результата при меньших затратах вычислительного времени. Цель исследования - получение оптимальных значений параметров модального регулятора с интегральной составляющей и ограничениями для непрерывных линейных стационарных систем на основе стохастического метаэвристического метода роя частиц. Материалы и методы. Используется современная теория автоматического управления, роевой интеллект в решении задачи оптимизации параметров модального регулятора и управлении техническими системами. Результаты. Представлен процесс параметрической оптимизации модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц для одномерного объекта управления. Приведены результаты моделирования с помощью метода прямого перебора параметров регулятора и метода роя частиц, их сравнение. Заключение. Результаты численных исследований позволяют говорить о том, что разработанный алгоритм решения параметрической оптимизации модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц обладает высокой точностью и большим быстродействием.

Бесплатно

Понижение порядка сложных моделей с помощью инструментов Robust Control Toolbox

Понижение порядка сложных моделей с помощью инструментов Robust Control Toolbox

Бильфельд Николай Валентинович, Варламова Светлана Александровна

Статья научная

Город Березники Пермского края расположен на подработанной шахтной территории. Уже несколько лет в городе наблюдаются активные проседания почвы, которые провоцируют разрушения зданий. Поэтому уже несколько лет ведется мониторинг зданий и сооружений города, позволяющий анализировать степень оседания. Для точного анализа ситуации и прогнозирования используются модели достаточно высокого порядка. Работа посвящена возможности моделирования деформации зданий, связанных с проседанием почвы, в результате горных выработок в городе Березники. Целью исследования является рассмотрение возможностей пакета Robust Control Toolbox для понижения порядка сложности моделей на примере восьмиэтажного здания, входящего в сборник эталонных примеров для редукции моделей линейных динамических систем. Материалы и методы. Представлены типичные шаги для решения задачи редукции модели, описаны команды и инструменты, применяемые для решения этой задачи. Определены параметры модели в пространстве состояний, которая насчитывает 48 состояний, являющихся смещениями или скоростями изменения. С помощью сингулярных значений Ганкеля выбраны состояния, которыми можно пренебречь. Выполнено редуцирование модели с использованием адаптивной границы ошибки. Рассмотрено редуцирование с использованием границы мультипликативной ошибки. Выполнено сравнение результатов редуцирования модели всеми описанными способами, обоснован выбор наилучшего способа редуцирования модели. Результаты. Для всех методов выполнен анализ ошибки аппроксимации. Рассчитана максимальная относительная ошибка. Приведен пример расчета порядка модели для заданной величины ошибки в 5 %. Для такой ошибки порядок модели составил 34 состояния, что меньше исходной модели. Для модели с 34 состояниями величина ошибки составляет менее 1 %. В результате построены АФЧХ исходной и редуцированной модели, а также переходные процессы моделей. Графики в частотной области моделей практически совпадают, что говорит об адекватном описании системы. Заключение. В результате было показано, что возможно снизить размер модели на 14 порядков, цель достигнута.

Бесплатно

Построение оптимального программного управления движением сложных механических объектов

Построение оптимального программного управления движением сложных механических объектов

Булаев Владимир Владимирович, Горанов Александр Юрьевич, Калв Виталий Игоревич

Статья научная

Предлагается способ построения множества программных управлений сложным механическим объектом, динамика которого описывается линейной дискретной динамической системой рекуррентных векторно-матричных уравнений. Предполагается, что векторы состояния и управления в каждый момент времени ограничены некоторыми известными выпуклыми компактными множествами. Для решения основной задачи используется аппарат построения и анализа областей достижимости линейных дискретных динамических систем.

Бесплатно

Построение рейтинговой оценки на основе потоковой модели

Построение рейтинговой оценки на основе потоковой модели

Баркалов Сергей Алексеевич, Курочка Павел Николаевич, Серебрякова Елена Анатольевна

Статья научная

Цель исследования. Рассматривается задача определения рейтинговой оценки эксперта. При этом рейтинг будет определяться по результатам прошедшего обсуждения, то есть оценка i-го эксперта будет зависеть от той оценки, которую он получил по результатам данного обсуждения. Взаимоотношения в таком сообществе предлагается описывать с помощью графа взаимодействия. Показывается, что этот граф взаимодействия будет описываться матрицей Кирхгофа, имеющей определитель, равный нулю, и ранг на единицу меньше, чем размерность матрицы Кирхгофа. Материалы и методы. Таким образом, для решения поставленной задачи требуется найти решение однородной системы уравнений, матрица которой является матрицей Кирхгофа. Предлагается использовать алгоритм, который можно применить без многочисленных промежуточных преобразований, но при этом требуется провести операцию обращения исходной матрицы достаточно большой размерности. Это представляется достаточно трудоемкой операцией. Именно поэтому предлагается воспользоваться методом регуляризации Тихонова, позволяющим заменить решение исходной задачи на задачу минимизации функционала Тихонова. Такая замена приводит к задаче, трудоемкость решения которой также является значительной. Поэтому, учитывая свойство решаемой задачи, когда необходимо получить не абсолютное значение рейтинга, а систему рейтингов, отражающих относительную важность каждого эксперта по отношению к друг другу, предлагается приближенный алгоритм решения задачи, когда значение регуляризирующего параметра подбирается в ходе итераций. Результаты. Рассмотрен пример для случая пяти экспертов, матрица взаимодействия участников этого экспертного сообщества задана в форме таблицы. Приведенный алгоритм позволяет оценить компетентность экспертов достаточно точно, причем именно для конкретной ситуации с учетом мнения всего экспертного сообщества. Далее рассмотрен случай, когда имеются сведения о начальном рейтинге каждого из экспертов. Ориентируясь на тот факт, что для решения задачи необходимо найти не абсолютное значение рейтинга каждого эксперта, а только соотношение между рейтингами, приходим к алгоритму, позволяющему перейти от однородной системы уравнений к неоднородной, минуя тем самым необходимость обращения матрицы большой размерности. Заключение. Рассмотрен алгоритм решения задачи построения рейтинговой оценки для двух случаев: начальные оценки компетенции специалистов отсутствуют и случай, когда имеются сведения о начальном рейтинге каждого из экспертов.

Бесплатно

Принятие решений о состоянии изоляции печного трансформатора с использованием обобщенного показателя на основе логики с нечеткими множествами

Принятие решений о состоянии изоляции печного трансформатора с использованием обобщенного показателя на основе логики с нечеткими множествами

Ячиков Игорь Михайлович, Ларина Татьяна Петровна, Храмшина Екатерина Александровна

Статья научная

На мощных печных трансформаторах ПАО «ММК» установлены системы непрерывного контроля их технического состояния. Существующей системой диагностики с использованием электрического метода измеряются кажущийся заряд и интенсивность частичных разрядов PDI. Существует задача создания экспертной системы по принятию решений, дающей возможность определить появление дефекта изоляции, оценить уровень его опасности для дальнейшей эксплуатации трансформатора. Совокупность диагностических переменных предлагается свести к одному обобщенному детерминированному параметру, определяющему количественное и качественное состояние изоляции. Для этого используется математический аппарат, разработанный на основе синтеза нечетких лингвистических переменных и количественных характеристик двух измеряемых параметров диагностируемого печного трансформатора. Достоверность и удобство предложенного метода подтверждается соответствующими расчетными результатами на основе данных, снятых с промышленной системы on-line мониторинга, демонстрирующими адекватное поведение модели применительно к печным трансформаторам.

Бесплатно

Журнал