Том 22, № 2 (2014)

Рассмотрены динамические характеристики объектов с запаздыванием. Предложены робастные структуры и алгоритмы их управления с пассивной (сигнальной) адаптацией. Исследованы статические и динамические свойства робастных самонастраивающихся систем с большим запаздыванием с предложенными алгоритмами, обеспечивающие устранение статических ошибок при действии постоянных задающих и возмущающих воздействий без использования интегрирующих элементов в основном контуре системы. Показано, что системы обладают низкой чувствительностью к вариациям параметров объекта и возмущающим воздействиям.

Рассматривается задача проектирования технологического оборудования для систем промышленного водоснабжения. Объектами исследования являются водозаборы и системы водоподготовки, обеспечивающие водой технологические процессы множества предприятий и производств, которые расположены в локальном районе региона. Описано использование интеллектуальной системы поддержки принятия решений по технологиям водоподготовки. В результате работы такой системы формируется набор альтернативных технологических схем, которые содержат множество аппаратов различного типа. Сформулирована задача оптимального выбора состава технологического оборудования для полученных технологических схем. Это задача дискретного программирования с булевыми переменными. Ограничения задачи учитывают допуски на значения качества воды, энергопотребление и другие технологические параметры. Приведены примеры использования предлагаемой методики для нескольких промышленных систем водоснабжения.

Подчеркивается важность точности и достоверности измерительной информации, полученной от систем учета электроэнергии. Рассматриваются различные математические методы выявления «плохих данных». Различие методов основано на их месте по отношению к решению задачи оценивания состояния. Особое внимание уделено апостериорным подходам достоверизации измерений. Выявление измерений, ошибки которых превышают предельно допустимые уровни, производится с использованием задачи энергораспределения. В отличие от традиционной задачи оценивания состояния, проблема энергораспределения в качестве параметров использует потоки электрической энергии. Приведен пример расчета тестовой схемы, на котором демонстрируется эффективность методики.

Проводится краткий анализ методов измерения частоты по мгновенным значениям гармонических сигналов, обеспечивающих сокращение времени измерения. Рассматривается новый метод измерения частоты гармонических сигналов, основанный на формировании дополнительных сигналов напряжения и сравнении мгновенных значений входного и одного из дополнительных сигналов. При этом для определения частоты используется временное разделение мгновенных значений дополнительного сигнала на образцовый интервал времени. Предлагается структурная схема средства измерения, реализующего метод. Приводятся результаты анализа погрешности метода, обусловленной отклонением реального сигнала от гармонической модели. Полученные результаты позволяют выявить образцовые интервалы времени, которые обеспечат снижение погрешности.

Показана актуальность исследования алюминиевых композиционных сплавов и применения самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения сплавов системы Al-TiC. Описан процесс подготовки шихты и получения композиционного сплава. Представлены результаты исследований механических и коррозионных свойств алюмоматричных композиционных сплавов, модифицированных наноразмерными частицами карбида титана TiC. Исследовались сплавы составов Al 10%TiC, АК7+10%TiC и АК9ч+10%TiC, а также исходные матричные материалы: чистый алюминий и АК9ч. Расчетным путем получили индекс пластичности. Эта величина показала, что экспериментальные образцы относятся к мелкокристаллическим материалам и наноматериалам. Показано, что добавление наноразмерных частиц карбида титана улучшает механические свойства исходных сплавов без ухудшения их коррозионной стойкости.

Рассматриваются известные методы нанесения покрытия на внутреннюю поверхность труб и предлагается новый метод, позволяющий улучшить качество покрытия. Также определены зависимости изменения степени открытия задвижки от высоты столба наносимого материала, позволяющие определить алгоритм управления процессом слива материала в предлагаемом методе нанесения покрытия на внутреннюю поверхность трубы.

Изучена возможность оценки влияния опережающего поверхностного пластического деформирования гидродробеструйной обработкой на предел выносливости цилиндрических деталей различного диаметра (10-40 мм) из сплава Д16Т с круговыми надрезами полукруглого профиля по результатам определения остаточных напряжений (первоначальных деформаций) образца-свидетеля. Установлено, что наибольшие сжимающие остаточные напряжения в гладких деталях, полученные расчетом, отличаются от экспериментально определенных не более чем на 7 %, а в деталях с надрезами - на 8 %. С использованием критерия среднеинтегральных остаточных напряжений расчетным методом определены приращения предела выносливости деталей с надрезами за счет поверхностного упрочнения. Расхождение между экспериментальными и расчетными значениями приращения предела выносливости упрочненных деталей с концентраторами не превышает 17 %.

Предлагается методика оценки остаточного ресурса трубопровода при наличии наружной или внутренней трещины, ориентированной в осевом или окружном направлении. Ее основу составляют методы интерполяционных полиномов и статистических испытаний. Методика реализована в виде программы, представляющей собой Windows-приложение с современным удобным интерфейсом.

Рассматривается задача оптимального планирования мероприятий по внедрению автоматизированной измерительной системы технологических параметров с учетом ограничений на финансирование каждого этапа. В результате решения задачи достигается максимальное повышение точности расчета технико-экономических показателей работы оборудования на каждом этапе. Постановка задачи учитывает текущее состояние измерительной системы для расчета технико-экономических показателей, погрешности измерения существующих и вновь устанавливаемых приборов, стоимость внедряемой системы, стоимость обслуживания существующей и внедряемой систем. Приведен пример решения задачи оптимизации поэтапного внедрения автоматизированной измерительной системы для расчета технико-экономических показателей энергоблока.

Разработана и построена математическая и компьютерная модель тольяттинских тепловых сетей, в которой учтены реальные длины и диаметры трубопроводов, отметки высот расположения оборудования, шероховатости труб, нагрузки в тепловых камерах и прочее. Модель позволяет определять давления, расходы и скорости течения теплоносителя в любой точке теплосети, а также потери напора и затраты электроэнергии на транспорт теплоносителя, представляя теплосеть как единую сложную разветвленную гидравлическую систему с учетом всех взаимосвязей между ее элементами. Выполненные исследования позволили сделать заключение о том, теплосеть ТОТЭЦ работает не в оптимальном режиме. В частности, перекрытые задвижки находятся в зоне наиболее высоких скоростей течения среды, что создает значительные дополнительные гидравлические сопротивления, приводящие к существенному снижению перепада давлений между прямой и обратной магистралями. По результатам проведенных на модели исследований были сделаны рекомендации по разработке оптимальных режимов работы теплосети, по ее реконструкции и построению новых участков.

Магистральный нефтепровод рассматривается в качестве объекта управления с распределенными параметрами (ОРП). Зависимость от времени и координаты скорости потока в трубопроводе рассматривается в качестве управляемой величины ОРП. Краевая задача математического моделирования процесса трубопроводного транспорта нефти представлена в виде линейного дифференциального уравнения в частных производных второго порядка, правая часть которого содержит разрывные функции, описывающие программы включения насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций. Указанные функции выступают в роли внутренних сосредоточенных управлений ОРП. Линейное дифференциальное уравнение в частных производных второго порядка представлено в виде бесконечной системы обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка, для интегрирования которых применен метод функций Грина.

Приведена технология нанесения на инструмент для опиливания поверхностей детонационных покрытий, позволяющих повысить стойкость инструмента, значительно снизить себестоимость изготовления единицы продукции. Описанная технология требует гораздо меньших производственных площадей. Твердое покрытие в качестве абразивного материала обладает более высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью и красностойкостью, чем стальные напильники, и более высокой термостойкостью, чем алмазные напильники. При этом используется естественное свойство детонационных покрытий приобретать при многослойном напылении равномерный твердый шероховатый слой по всей обрабатываемой поверхности. В представленном методе впервые был использован эффект первичной анизотропии для повышения прочности зубьев напильника.

Рассматривается алгоритм вычисления фрактальных характеристик многокомпонентных сигналов хроматографических анализаторов. Индекс фрактальности используется в качестве идентификатора многокомпонентных хроматографических сигналов. Он характеризует хроматограмму в целом и позволяет упорядочивать анализируемые сигналы по свойствам хаотичности или сложности и таким образом классифицировать, разделять их. Для конкретной многокомпонентной хроматограммы на основе анализа изменения индекса фрактальности во времени делается вывод о соответствии хроматограммы конкретному классу.