Том 25, № 2 (2017)

Рассматривается проблема обнаружения нефтяных разливов, вызванных производственной деятельностью человека. Предложено использовать web-сервис хемометрических инструментов для построения PCA, PLS-DA моделей для выявления нефтяных компонентов на поверхности. Рассмотрены примеры построенных моделей для обнаружения нефтепродуктов на земной поверхности в районах Самарской области. Показано, что получаемая сепарация нефтепродуктов, водных ресурсов, городской застройки, растительности и почвы имеет высокую точность. С помощью перекрестной проверки произведена количественная оценка погрешности используемых моделей.

Представлен взгляд авторов на содержание методологии исследования систем различной физической природы. В основу классификации методологии положена структура ее построения, которая отражает специфику решаемой проблемы. Выделены следующие структуры: иерархическая, сетевая, многосвязная, матричная. Рассмотрены примеры построения методологий на базе данных структур. В иерархической структуре все методы, структуры, концепции, системы взглядов расположены согласно их соподчиненности по уровню познания. Сетевая модель представлена в виде соединения триад с общей обратной связью, каждая из которых отражает соответствующий этап жизненного цикла. Показано, что управление организационной системой может быть эффективно организовано на основе многосвязной структуры. При распределении ресурсов в основу методологии решения задачи может быть положена пространственная матричная структура. Для каждого вида деятельности, в том числе и научной, может быть построена своя методология как системная интеллектуальная технология научного познания, как система взглядов, концепций и как система действий, направленных на достижение целей.

Представлена концепция интеграции интеллектуальных технологий экспертных систем и нейросетевых структур в управлении качеством продукции на всех стадиях жизненного цикла, способствующая повышению качества изделий и эффективности производства в целом. Рассматривается построение гибридной интеллектуальной системы на основе структуры динамической экспертной системы с применением нейросетевых технологий для принятия решения о состоянии технологической системы по результатам анализа информации о качестве поверхности деталей подшипников для различных сочетаний обрабатываемых деталей и инструмента. Разработаны алгоритмы работы информационно-измерительного канала вихретокового контроля при идентификации поверхностного слоя деталей и последовательности диагностирования основных подсистем станка на основании выявленных дефектов поверхности качения подшипников как критериев качества технологической системы.

Рассмотрен метод коррекции динамической погрешности инерционного измерительного преобразователя с передаточной функцией, имеющей вид апериодического звена первого порядка. Метод основан на реализации обратной функции оператора, описывающего инерционный измерительный преобразователь в динамическом режиме. Метод коррекции использует параболическую сплайн-аппроксимацию дискретных значений измерительного сигнала, формируемого измерительным преобразователем, а также его первой производной. Приведен пример коррекции сигнала измерительного преобразователя конкретного типа. Показано, что использование математического метода коррекции на базе цифровых фильтров скользящей обработки дискретных значений сигнала позволяет в несколько раз снизить динамическую погрешность инерционного измерительного преобразователя. Предложено использовать описанный метод также и для коррекции сигнала измерительного преобразователя, передаточная функция которого соответствует инерционному звену второго порядка. Рассмотренный метод может быть легко реализован с использованием современных микропроцессорных измерительных систем.

Для анализа установившегося режима несимметричной сети с пассивными параметрами, наличием коммутаций и нагрузками, отличающимися по фазам, предлагается методика математического моделирования, алгоритм и комплекс программного обеспечения. Последний построен по модульному принципу с помощью системы Mathcad. Набор его модулей сформирован по реальному составу типовых элементов сети. Описание каждого из них в виде отдельной процедуры является конкретным фрагментом общей математической модели сети. Вместе они представляют собой систему программных блоков, позволяющую по желанию пользователя скомпоновать вычислительный комплекс с широким спектром направлений анализа несимметричных режимов, таких как короткие замыкания и разрывы фаз, возникающие как локально, так и в различных комбинациях. В качестве физико-математической основы используется метод узловых напряжений. Представлены результаты работы программного комплекса в виде документов, ориентированных на потребности пользователя, в которых отражены параметры элементов сети и их режимов в фазных и симметричных составляющих.

Рассматривается нелинейная задача о квадратичном инерционном сглаживании показателей режима и ЭМС систем электроснабжения. Исходный процесс считается случайным, эргодическим с нормальным законом распределения. Применимость приближенных законов распределения оценивается сопоставлением со статистически точным имитационным решением - по допустимой погрешности определения расчетных инерционных максимумов (квантилей). Определены границы нормализации распределений. Найдены области неоднозначности и применимости усеченных рядов Грамма - Шарлье и Эджворта. В практических задачах рекомендуется использовать квантили гамма-распределения и предложенный «метод разностей».

Специалистам, эксплуатирующим асинхронные двигатели, как правило, неизвестны параметры их схемы замещения, что затрудняет проектирование и наладку электроприводов. В схеме замещения асинхронного электродвигателя содержатся шесть неизвестных параметров-сопротивлений, известны только номинальные данные. В известных источниках либо производится определение параметров методом подбора, когда варьируют определенной величиной отношения параметров, которые могут изменяться в широких пределах, либо некоторые параметры принимаются равными нулю и выражения упрощаются. В данной работе, задаваясь крайними значениями коэффициента отношения номинального напряжения к ЭДС цепи намагничивания в режиме идеального холостого хода, который может изменяться в пределах 1,02-1,06, мы определяем параметры соответствия этим значениям и тем самым ограничиваем область варьирования параметров схемы замещения. Расчет производится с использованием уравнений второго порядка исходя из постоянства электромагнитной мощности электродвигателя, баланса активных и реактивных мощностей. Определение узкой области параметров соответствия позволяет производить расчет методом линейной интерполяции и сделать предварительный, а затем уточняющий расчет с последующей оценкой сходимости результатов решения. В результате получена методика аналитического определения параметров схем замещения асинхронных электродвигателей.

Рассмотрена задача выбора оптимального варианта комплектации установки погружного насоса и глубины спуска с целью минимизации затрат электроэнергии при добыче нефти. Отмечено, что при выборе мощности погружного электродвигателя необходимо учитывать коэффициент запаса, который обеспечивает работоспособность установки на скоростях выше номинальной, потери в частотном преобразователе и падение коэффициента полезного действия электродвигателя при работе с частотным преобразователем. Приведены формулы, позволяющие определить минимально необходимое удельное потребление электроэнергии на кубометр откачиваемой жидкости из скважины при заданном дебите. Показано, что не всегда представляется возможным точно подобрать оборудование для оптимального варианта. Поэтому приведен алгоритм подбора погружного насоса, электродвигателя, соединительного кабеля, повышающего трансформатора и станции управления из дискретного ряда, выпускаемого промышленностью. Получено аналитическое выражение, позволяющее определить параметры рабочей точки на напорной характеристике погружного насоса. Рассмотрен конкретный пример выбора оборудования погружной установки. Отмечено, что применение в станции управления частотного преобразователя может привести к дополнительным затратам электрической энергии, снижающим энергетическую эффективность установки погружного насоса.

Проведены исследования возможности получения твердого раствора на основе кристаллической решетки МАХ-фазы карбоалюминида титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) путем замещения части атомов углерода атомами бора в исходной шихте. Отмечены стадии формирования продуктов СВС-реакции при протекании синтеза методом динамического рентгенофазового анализа. Оценено влияние содержания бора в исходной шихте на качественный и количественный состав продуктов СВС реакции, в частности на количественное соотношение образующихся при реакции МАХ-фаз типа 312 и 211.

Рассмотрена проблема защиты окружающей среды от вредного воздействия монооксида углерода за счет использования дорогостоящих катализаторов. Показаны перспективы удешевления современных катализаторов. Изучены закономерности получения нанопорошков на основе оксидов меди и хрома методом растворного самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исследовано влияние соотношения Cu/Cr в смеси исходных компонентов на фазовый состав, морфологию синтезированных порошков и их каталитические свойства в реакции окисления монооксида углерода. Показаны перспективы использования метода растворного СВС как способа получения катализаторов для реакции каталитического окисления монооксида углерода.

Рассмотрена работа систем водоснабжения с естественным охлаждением. Выявлены достоинства и недостатки одноконтурных и двухконтурных систем оборотного водоснабжения. Проведен анализ параметров работы пластинчатых теплообменников рассматриваемой системы, и на основании полученных результатов сделан вывод о значительном преобладании термического сопротивления со стороны открытого контура над сопротивлением закрытого, что позволило конкретизировать общие уравнения теплопереноса в пластинчатых теплообменниках и получить математическую модель скорости нарастания загрязнений в каналах открытого контура водоснабжения. Результаты моделирования показали достаточную точность, что позволило использовать полученную модель для оптимизации работы системы водоснабжения.