Том 22, № 4 (2014)

Рассмотрена задача синтеза оптимальной по быстродействию системы управления процессом индукционного нагрева заготовки под обработку давлением с неполным измерением состояния в условиях интервальной неопределенности характеристик объекта с учетом фазового ограничения на максимальную температуру. Полученный оптимальный алгоритм управления с обратными связями дополнен специальным участком поддержания максимальной температуры на предельно допустимом уровне. Приведены выражения для расчета коэффициентов обратных связей и представлена структура полученной замкнутой системы. Для взятых в качестве примера исходных данных процесса индукционного нагрева рассчитаны численные значения коэффициентов обратных связей, построены графики управляющего воздействия и температурного поля.

Рассматривается использование структурных решений применительно к управлению одноосной и трехосной системой позиционирования космических аппаратов (КА). Исследуется проблема применения межконтурных регуляторов в многосвязной системе управления. Рассматриваются методы синтеза одноосной и трехосной систем ориентации. Решается задача улучшения динамических характеристик за счет введения корректирующего контура для одноосной системы координат; для многосвязной системы управления позиционированием по трем координатам вводятся межконтурные регуляторы в гироскопические каналы многосвязной системы.

Рассматривается новый метод измерения параметров емкостных датчиков - по мгновенным значениям переходных процессов на участках измерительной цепи, содержащей два образцовых элемента. В отличие от известных методов, основанных на определении емкости по отдельным мгновенным значениям переходных процессов, реализация метода обеспечивает раздельное определение как емкости, так и сопротивления изоляции емкостного датчика, что обеспечивает повышение точности измерения информативного параметра. Предлагается структурная схема информационно-измерительной системы, реализующей метод. Приводятся результаты анализа погрешности, обусловленной отклонением реального переходного процесса от заложенного в модели. По полученным результатам можно осуществлять оптимальный выбор элементов измерительной цепи в соответствии с требованиями по точности и времени измерения.

Рассматривается новый метод измерения параметров гармонических сигналов по их мгновенным значениям, связанным с переходом напряжения через ноль. В отличие от известных методов, основанных на формировании дополнительных сигналов напряжения и тока, реализация метода позволяет исключить погрешность, обусловленную неидентичностью углов сдвига фаз фазосдвигающих блоков в каналах напряжения и тока. Предлагается структурная схема средства измерения, реализующего метод. Приводятся результаты анализа погрешности по модулю фазосдвигающих блоков, которая приводит к отличию амплитудного значения входного сигнала от амплитуды сигнала на выходе фазосдвигающего блока. Полученные результаты позволяют выбирать аппаратные средства, а также параметры измерительного процесса, оптимальные с точки зрения точности и времени измерения.

Проведен анализ влияния параметров соударения на процесс сверхглубокого проникновения частиц. Определен параметрический принцип, выявляющий возможность сверхглубокого проникновения частиц. Показана роль ударной волны продуктов детонации как фактор предварительного напряжения кристаллической решетки для последующего внедрения частиц. Разработан алгоритм энергетического баланса при сверхглубоком проникании. Предложен механизм сверхглубокого проникания за счет разрыва межмолекулярных и межатомных связей при внедрении частиц. Сделано обоснование размерного интервала проникающих частиц при сверхглубоком проникании.

Методом конечно-элементного моделирования исследовано влияние гидродробеструйной обработки на предел выносливости цилиндрических образцов с надрезом из стали 12Х18Н10Т по остаточным напряжениям образца-свидетеля. По результатам исследования разработана методика оценки приращения предела выносливости упрочненных опережающим поверхностным пластическим деформированием деталей в условиях концентрации напряжений с использованием критерия среднеинтегральных остаточных напряжений.

Рассматриваются вопросы повышения эффективности управления нестационарными режимами работы двухсекционных индукционных нагревателей методического действия. Задача управления переходными режимами многосекционного индукционного нагревателя сформулирована как задача поиска таких параметров управления объектом, которые в процессе выхода на установившийся режим в условиях технологических и энергетических ограничений обеспечивают эффективный в определенном смысле выход на установившийся режим нагрева с требуемым конечным температурным распределением заготовки на выходе из нагревателя. Поставленная задача решается на базе нелинейной математической модели процесса с учетом технологических и энергетических ограничений, накладываемых требованиями технологического процесса и параметрами источников питания. В процессе выхода нагревателя на установившийся режим управление осуществляется по трем каналам: путем подачи напряжения к каждой из двух секций нагревателя и к механизму перемещения заготовок.Рассмотрены варианты алгоритмов управления режимами пуска с учетом нелинейного характера ферромагнитной загрузки, приведены результаты анализа эффективности алгоритмов управления, даны рекомендации по выбору энергоэффективных алгоритмов.

Изложена процедура нахождения выражений для температурных полей проточного индукционного нагревателя как объекта с распределенными параметрами. Рассматривается постановка двумерной задачи в полярных координатах. Обоснован переход к решению задачи в декартовых координатах. Для решения системы дифференциальных уравнений в частных производных применены методы конечных интегральных преобразований, преобразования Лапласа и численно-аналитический метод с использованием пространственной сплайн-интерполяции распределенного сигнала. Предложен принцип реализации динамической модели объекта с распределенными параметрами в математических пакетах. Выполнено моделирование и получены базовые статические и динамические характеристики поведения тепловых полей нагревателя.

Городские теплосети, запитываемые от ТЭЦ и котельных, представляют собой сложные разветвленные гидравлические системы. В практике их эксплуатации основными проблемами являются недостаточный перепад давлений между прямым и обратным трубопроводами, повышенное давление в обратном трубопроводе, разрегулированность сети (несоответствие расчетных и действительных расходов у потребителей теплоты) и другие проблемы. Причинами указанных проблем могут быть: повышенный расход теплоносителя, недостаточные диаметры трубопроводов, уменьшение диаметров труб из-за отложений на внутренних поверхностях, перекрытие задвижек на участках сети с большими скоростями течения теплоносителя, «паразитные» циркуляции и прочее. Решение вопроса о том, какая из этих причин является определяющей, представляется довольно сложной проблемой. Эффективным средством для наиболее достоверного определения основных причин указанных выше проблем, имеющихся в любой конкретной теплосети, являются компьютерные модели, позволяющие практически полностью воспроизводить гидравлические и температурные режимы их работы, рассматривая теплосети как единые целые гидравлические системы (с учетом любого количества внутренних кольцевых структур).

Рассмотрены вопросы применения вторичных алюминиевых сплавов в качестве протекторов. Представлены характеристики сплавов, выбор их типоразмера и свойства в случае применения их для защиты нефтяных резервуаров. Показаны конструкции протекторов, их типоразмеры, особенности применения в тех или иных случаях эксплуатации. Представлены характеристики протекторов, изготавливаемых из вторичных алюминиевых сплавов. Проведены испытания по определению скорости саморастворения протекторных сплавов и определены зависимости потенциалов протекторов от концентрации раствора. Даны рекомендации по определению материального исполнения протекторов, их типоразмеры и область применения в зависимости от способа хранения нефтепродукта.

Проведен анализ существующих критериев и подходов к классификации отходов нефтегазовой отрасли и побочных продуктов нефтепереработки, рассмотрены литературные источники по данной проблеме. Разработана систематизация видов классификации нефтесодержащих отходов по различным классификационным признакам. Сделан вывод о необходимости создания комплексной классификации отходов нефтегазовой отрасли и побочных продуктов нефтепереработки.

Моделирование процессов развития таких сложных систем, как корпоративные взаимоотношения, сопряжено с необходимостью описания отдельных элементов, образующих концептуальную модель, с последующим установлением связей между ними. Созданию математической модели, пригодной для имитационного моделирования любой сложной системы, всегда предшествует создание концептуальной модели. В статье рассмотрены объекты как элементы, образующие концептуальную модель сложных систем. Даны определения указанных элементов и основных связей между ними. Рассмотрены такие понятия, как состояние объекта и система объектов. Задача заключается в определении свойств объектов, существенно влияющих на процесс создания концептуальных моделей сложных систем.

Проанализированы перспектива и технические возможности применения установок индукционного нагрева для различных технических задач. Рассмотрены проблемы, возникающие при синтезе структурных схем подобных установок. Показана возможность использования общих моделей для различных технологических процессов преобразования электрической энергии, и, как следствие, возможность применения приемов и структур, отработанных для электромеханических систем частотнорегулируемого электропривода для решения отдельных задач управления процессом индукционного нагрева. Рассмотрена структура системы управления индукционным нагревом металла с наблюдателем, восстанавливающим значение температуры в зоне нагрева. Применение предлагаемого подхода наиболее целесообразно для процессов термической обработки маломерных деталей либо для крупносерийного производства.