Том 30, № 3 (2022)

Представлены математическая модель и структурная схема информационно-измерительной системы, построенной на основе эффекта прерывания микрометеороидами световой завесы из многократно переотраженных оптических лучей, сформированных линейкой светодиодов. Дано описание вариантов формирования световой завесы при различных углах хода оптического луча. Определено максимально допустимое расстояние между источником и приемником оптического излучения с учетом расстояния между плоскостями, значения коэффициента отражения зеркальных поверхностей, параметров регистрируемых микрометеороидов и внешних дестабилизирующих факторов.

Предложен учет влияния неконтролируемых возмущений на регулирование давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга изменением коэффициентов полинома знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления на основе методов робастной устойчивости. Для описания задачи в общем виде получен общий вид полинома знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга. Цель исследования – определение максимального размаха изменения коэффициентов полинома знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга, при котором сохраняется робастная устойчивость. Методы исследования – методы робастной устойчивости, теории автоматического управления. Рассмотрено семейство полиномов знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга с параметрами неопределенности, изменяющимися в квадрате. Задача определения области робастной устойчивости семейства полиномов сведена к определению областей устойчивости четырех реберных полиномов и пересечения всех областей для определения области робастной устойчивости семейства. В общем виде описана задача определения робастной устойчивости каждого реберного полинома. Для определения области робастной устойчивости семейства полиномов знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга заданы три полинома, включая номинальный. На основе общего описания задачи определен радиус устойчивости каждого реберного полинома с помощью графического критерия и построения годографа Цыпкина – Поляка. Результаты – на основе пересечения областей устойчивости четырех реберных полиномов определена область робастной устойчивости семейства полиномов знаменателя передаточной функции автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга с радиусом устойчивости, равным 1,5. Заключение – данный результат может быть использован при разработке автоматической системы регулирования давления в стабилизационной колонне установки каталитического риформинга и выборе настроек регуляторов.

Предложено решение задачи синтеза системы управления распределенным нестационарным объектом, описываемым дифференциальным уравнением с частными производными с использованием аппарата линейных матричных неравенств. Система описывается вектором спектральной характеристики, компоненты которого представляют собой амплитуды мод разложения функции состояния в ряд Фурье по пространственной координате и времени. Вектор спектральной характеристики удовлетворяет бесконечной системе линейных алгебраических уравнений, которая получена для исходного дифференциального уравнения с частными производными спектральным методом. Для спектрального представления объекта в пространственно-временной области сформулированы критерии устойчивости, стабилизируемости и детектируемости. Предложена процедура синтеза регулятора, основу которой составляет решение задачи стабилизации при полной информации и по измеряемому выходу с использованием наблюдателя. Получено выражение для определения нестационарного матричного коэффициента передачи регулятора.

Рассматривается задача ранней диагностики состояния радиально-упорного подшипника турбонасосного агрегата жидкостного реактивного двигателя НК-33. Целью диагностики является выявление начальной стадии интенсивного износа подшипника, что позволяет спрогнозировать катастрофическое разрушение узла и предотвратить развитие аварийной ситуации силовой установки в целом. Существенным ограничением при разработке соответствующих методов диагностики являлся запрет на внесение в конструкцию изделия каких-либо изменений по числу и размерам используемых датчиков при обязательном сохранении имеющихся функций контроля частоты вращения ротора турбонасоса. Авторами было предложено решение, основанное на замене используемых в настоящее время в системах контроля параметров турбонасосного агрегата индукционных датчиков частоты вращения на одновитковые вихретоковые датчики с чувствительными элементами в виде отрезка проводника. Такой подход позволил осуществить мониторинг осевого смещения вала в радиально-упорном подшипнике, связанного с износом подшипника, и сохранить функцию измерения частоты вращения вала турбонасоса неизменной. В статье приводится краткое описание реализованного подхода к ранней диагностике состояния подшипникового узла турбонасосного агрегата НК-33 на основе измерения осевого смещения вала в подшипнике. В основе технических решений, реализующих указанный подход, лежат оригинальные одновитковые вихретоковые датчики особой конструкции со смещенными чувствительными элементами и нестандартные преобразователи их выходных сигналов в сочетании со стандартными средствами аналого-цифрового преобразования (внешними модулями АЦП L-Card E14-440 российского производства) и ПЭВМ, обеспечивающей управление сбором, преобразованиями и отображением информации. Предлагается структурно-функциональная схема такой системы контроля и рассматривается обобщенный алгоритм ее функционирования.

Предлагается решение задачи определения оптимального расположения нескольких электростанций в некотором регионе. Эти станции получают первичную энергию от возобновляемых источников, таких как солнечные панели и ветряные турбины. При этом в условие задачи входит наличие информации о нескольких перспективных участках данного региона для размещения таких электростанций, а также о величине и распределении нагрузок. Разработанный алгоритм решения задачи выбора оптимального местоположения электростанций состоит из нескольких этапов. Содержание первого этапа алгоритма заключается в ранжировании возможных площадок для расположения электростанций с помощью локальных критериев, в качестве которых предложены удельная расчетная стоимость создания электростанции, удаленность предполагаемого расположения электростанции от нагрузок и населенных пунктов. Второй этап алгоритма состоит в формировании множества возможных наборов площадок для размещения электростанций. На заключительном этапе алгоритма осуществляется их ранжирование с помощью системных критериев, которые оценивают эти наборы площадок для расположения электростанций как систему электроснабжения. В качестве системных критериев предложены расчетная стоимость создания системы электроснабжения на основе электростанций, обустроенных на площадках оцениваемого набора, удельная расчетная стоимость создания электростанций, примененная к набору электростанций с линиями электропитания как к автономной системе энергоснабжения, а также средний рейтинг площадок. При этом лицо, принимающее решение, после ознакомления со значениями системных критериев устанавливает по каждому из них критические границы. Результатом работы алгоритма является совокупность перспективных наборов площадок для расположения нескольких электростанций в заданном регионе, оценки которых по системным критериям наилучшим образом соответствуют предпочтениям лица, принимающего решение. Особенностью предлагаемого подхода является участие лица, принимающего решение, во всех этапах проектирования.