Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Только для подписчиков

Том 7, № 4 (2020)

Статьи

Математическая модель адаптируемой системы управления разрядом в токамаке с железным сердечником

Андреев В.Ф., Попов А.М.

Аннотация

В ранее разработанных моделях адаптации программного режима использовалась, так называемая модель «локальной» адаптации, т.е. когда коррекция управляющих токов осуществлялась в каждый момент времени независимо от их изменения в другие моменты времени. Основным элементом при этом являлось то, что используемые алгоритмы адаптации были линейными, т.е. основаны на линеаризации системы уравнений Кирхгофа, описывающей эволюцию управляющих токов во время разряда. В данной работе предложен алгоритм «глобальной» адаптации управляющих токов. Он основан на математической модели управления разрядом в токамаке с железным сердечником, учитывающей нелинейное поведение ферромагнетика. В этой модели эволюция токов описывается уравнениями Кирхгофа с нелинейными коэффициентами взаимоиндукции, а ограничения на управляющие токи, напряжения, условия равновесия и устойчивости для плазмы включаются в соответствующий функционал невязки. Для нахождения сценария разряда формулируется и решается задача оптимального управления. Алгоритм «глобальной» адаптации заключается в том, что в минимизируемый функционал включается информация о предыдущих разрядах, а затем решается задача оптимального управления и находится новый программный сценарий разряда и соответствующие ему управляющие токи и напряжения. В результате, модель адаптации программного режима, во-первых, является нелинейной, т.е. используются нелинеаризованные уравнения Кирхгофа для описания эволюции управляющих токов, а, во-вторых, «глобальной», так как коррекция всех токов осуществляется, взаимозависимо и согласованно в течение всего сценария разряда. Данный подход позволяет заранее перераспределить токи в критической ситуации (например, дополнительный нагрев) и обеспечить требуемый программный режим. Особенно это важно в токамаке с железным сердечником, когда связи между управляющими токами становятся сильно нелинейными. В работе, на примере задачи о дополнительном нагреве для токамака Т-15, продемонстрирована работа алгоритма «глобальный» адаптации.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):11-20
pages 11-20 views

Применение гелиосушилок для сушки сельскохозяйственных продуктов и оптимизация времени сушки

Рахимов Р.Х., Мухторов Д.Н.

Аннотация

Учитывая ограниченность минеральных ресурсов и невозможность устойчивого и растущего использования мировых запасов углеводородов в ближайшем будущем, важнейшей задачей, стоящей перед каждой страной, является поиск путей предотвращения надвигающегося энергетического кризиса или смягчения энергетических проблем. Одним из путей решения глобальных проблем, стоящих перед человечеством, является использование возобновляемых источников энергии. На основе приведенной выше информации в данной статье разработан метод анализа сушки сельскохозяйственной продукции с использованием солнечной и электрической энергии. Изучены современные конструкции сушильных устройств. На основе данных экспериментальных исследований были проведены экспериментальные исследования, построен образец солнечной сушилки, рассчитаны оптимальные измерения, представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований. Исследованы теплотехнические свойства солнечной сушилки. Одним из наиболее актуальных вопросов сегодня является эффективное использование солнечной энергии и, конечно же, разработка энергоэффективных энергоэффективных устройств, внедрение этого устройства в практику. Энергетическое устройство, которое мы рекомендуем ниже, позволяет своевременно обрабатывать и собирать сельскохозяйственную продукцию, фрукты и овощи, обеспечивать непрерывность процесса сушки, а также получать быструю и качественную сушеную продукцию с низким энергопотреблением.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):21-24
pages 21-24 views

Вынужденные колебания прямоугольной двухслойной кусочно-однородной пластинки постоянной толщины

Джалилов М.Л., Рахимов Р.Х.

Аннотация

В данной статье рассмотрена вынужденные колебания прямоугольной двухслойной кусочно-однородной пластинки постоянной толщины, когда материал верхнего слоя пластинки упругий, а другой удовлетворяет модели Максвелла, то есть вязкоупругий. Определено поперечное смещение точек плоскости контакта двухслойной пластинки, удовлетворяющий приближенному уравнению, полученному в работе [1], заменяя только вязкоупругие операторы верхнего слоя пластинки на упругие коэффициенты Ляме соответственно. Для прямоугольной, свободно опертой кусочно-однородной пластинки при ненулевых начальных условиях, вычисляются частоты собственных колебаний, и строится аналитическое решение этой задачи. Полученные теоретические результаты для решения динамических задач поперечного колебания кусочно-однородных двухслойных пластин постоянной толщины, с учетом вязких свойств их материала, позволяют более точно рассчитывать поперечное смещение точек плоскости контакта пластин при нестационарных внешних нагрузках.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):25-30
pages 25-30 views

Модель на основе выбора центральных узлов кластера для сбора данных в мобильной сети интернета вещей

Жукова Н.А., Аунг М.Т., Тин Т.А., Евневич Е.Л.

Аннотация

Сеть интернета вещей, внедряемая сейчас в различные отрасли и сферы деятельности, представляет собой большое количество сенсорных узлов, объединенных мобильной сетью, поддерживающей связь между всеми узлами и базовой станцией. Данные, собираемые мобильными устройствами, становятся все более динамичными и сложными. При сборе данных в динамической сети возникает необходимость поиска оптимального соотношения безопасности, задержки передачи данных и потребления энергии. С учетом этих требований была разработана модель сбора данных на основе выбора центральных узлов кластера, в которой применяется модифицированный протокол маршрутизации LEACH-M. Применение предложенной модели обеспечивает безопасный выбор центральных узлов кластера при сборе данных, а также энергоэффективную маршрутизацию. Модель оценивалась с использованием различных показателей, таких как безопасность, энергопотребление, количество активных узлов и общая задержка передачи данных в сети. Результаты моделирования продемонстрировали преимущества предложенной модели по нескольким параметрам по отношению к другим моделям на основе кластеризации.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):31-38
pages 31-38 views

Управление альтернативами выбора принятия опорных решений в тактике тушения пожаров

Аникин С.Н., Данилов М.М., Денисов А.Н.

Аннотация

Цель исследования. В статье рассматривается процедура поиска альтернатив управленческого решения, на основе взвешенных граничных условий пожаротушения с учетом отклонений в тактике тушения пожаров. Целью исследования является обоснование возможности принятия опорных решений по тушению пожаров на основе анализа альтернатив выбора опорных решений в тактике тушения пожаров на различных этапах пожаротушения. Это необходимо для определения основных направлений развития системы управления пожарно-спасательных подразделений в условиях развития происходящих изменений в современном механизме регулирования в области пожарной безопасности в пределах компетенции участников тушения пожара, принимающих опорные решения. Выводы. В результате проведенного исследования авторы приходят к выводу, что система принятия опорных решений при пожаротушении отражает классический принцип минимизации эмпирического риска по конечному набору альтернатив оперативного управления в принятии решений. В задачах принятии опорных решений в зависимости граничных условий руководителю тушения пожара требуется найти неизвестный набор альтернатив, в достижении основной задачи. Авторы делают вывод, что для оценки определяется функция эмпирического риска, возникающая для каждой альтернативы из набора граничных условий пожаротушения, а искомые значения должны минимизировать данную функцию. Рассмотрены отклонения в граничных условиях пожаротушения. При этом величина искажения функции эмпирического риска зависит от величин искажений в эмпирическом распределении потерь опорного решения пожаротушения. Если искажений много, и они велики, минимизация такой функции эмпирического риска приведет к искажению искомых условий выбора управленческого решения. Для этого следует прибегнуть к классу M-средних, которые включают в себя почти все хорошо известные функции для вычисления среднего значения альтернативы выбора управленческого решения при управлении действиями пожарно-спасательных подразделений.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):39-47
pages 39-47 views

Автоматизация непрерывного широкополосного стана горячей прокатки

Герасимова А.А., Романов С.П.

Аннотация

В статье рассмотрен непрерывный широкополостный стан горячей прокатки 1950 Литейно-прокатного комплекса (ЛПК). Цель автоматизации непрерывного широкополосного стана горячей прокатки - обеспечение получения высококачественного горячекатаного проката не зависимо от рабочего персонала с помощью самообучающейся нейронной сети и огромных баз данных в прокатном производстве. Был спроектирован коллектор инновационной формы и новой схемой распыления охлаждающей жидкости в САПР КОМПАС-3D. Коллектор оснащен инфракрасными датчиками, считывающими температуру поверхности прокатного валка и исполнительными механизмами. Для реализации автоматической системы целенаправленного охлаждения валков прокатного стана выбрана открытая микроконтроллерная платформа Arduino UNO. Предлагаемая схема автоматической системы целенаправленного охлаждения валков является классической системой с отрицательной обратной связью. Всю систему можно разделить на два контура: первый - для регулирования объема подаваемой воды на основании показаний температурных датчиков, второй - для регулирования давления подаваемой воды на основании показаний датчика давления. Для автоматизации охлаждения валков прокатных станов данный подход предложен впервые. Анализ результатов моделирования работы автоматизированного коллектора показал следующие результаты: 16 перевалок в месяц, 2 планово-предупредительных ремонта, средняя величина отработки валка 87%. Предлагаемая система позволяет рационально использовать охлаждающую жидкость по сравнению со старой системой. На основе анализа сроков работы прокатных валков при различных режимах охлаждения, система позволит отслеживать износ валков и информировать персонал о сроках предстоящей перевалки. Была разработана и внедрена искусственная нейронная сеть в систему охлаждения прокатных валков на стане 1950 ЛПК с целью повышения стойкости рабочих валков и повышению качества получаемой продукции.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):48-53
pages 48-53 views

Определение основных параметров для моделирования процесса динамической нагрузки в приводах быстродействующих машин

Кобзев К.О., Вялов С.А., Дуров Р.С., Варнакова Е.В., Божко Е.С.

Аннотация

Введение. Статья посвящена исследованию синтезированной принципиальной схемы фрикционного контакта твердых тел в кривошипных прессах. В результате анализа установлена возможность получения максимума нагрузочной характеристики фрикционного контакта внутри интервала изменения коэффициента трения. Выявлена также возможность равенства величин силы трения фрикционного контакта на границах указанного интервала при наличии максимума и достижения при этих условиях их наибольшей стабильности. Материалы и методы. При изменении величины угла изменяется положение точки максимума. Так как только соотношение угла устанавливает равенство сил трения на границах интервала изменения коэффициента трения, изменение положения точки максимума функции приводит к нарушению упомянутого равенства. В этом случае коэффициент точности должен определяться отношением максимума функции к наименьшему граничному значению. Для этого необходимо установить тенденции изменения граничных значений функции, связанные с варьированием величины угла. Для решения этой задачи представили новую величину тангенса угла давления в виде произведения коэффициента варьирования на базовое значение тангенса угла. Результаты исследования. Полученные результаты показывают высокую стабильность силы трения при проскальзывании тел фрикционного контакта, хотя при больших величинах угла давления чувствительных элементов датчика-преобразователя максимальная сила трения кратковременно может быть пропорциональна текущему значению коэффициента трения. Обсуждение и заключения. Как видим, модернизированная принципиальная схема фрикционного контакта позволяет теоретически получить очень высокую стабильность силы трения, однако вследствие относительно большого значения параметра угла и силы используется неэффективно. Необходимым условием отсутствия обращения в нуль выходного параметра основной фрикционной группы фрикционного контакта в интервале изменения коэффициента трения и наличия максимума функции нагрузочной способности фрикционного контакта является передача чувствительными элементами дополнительной фрикционной группы ее полной нагрузки. Дополнительное условие существования максимума заключается в необходимости передачи чувствительными элементами основной фрикционной группы части ее полной нагрузки при равном числе пар трения обеих фрикционных групп, и передачи чувствительными элементами полной нагрузки основной фрикционной группы при меньшем, чем в дополнительной фрикционной группы, числе пар трения.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):54-60
pages 54-60 views

Моделирование процесса работы быстродействующего оборудования и влияние тепловых параметров на рабочие органы

Кобзев К.О.

Аннотация

Введение. Статья посвящена исследованию процессов теплопередачи происходят в пространстве и времени. Поэтому исследование теплопроводности сводится к изучению пространственно-временного изменения температуры. Различают стационарные и нестационарные температурные поля. Нестационарным температурным полем называется такое поле, температура которого изменяется не только в пространстве, но и с течением времени. Стационарным температурным полем называется такое поле, температура которого в любой его точке не изменяется во времени. Материалы и методы. Для решения задач, связанных с нахождением температурного поля, необходимо иметь дифференциальное уравнение теплопроводности, которое дает зависимость между температурой, временем и координатами элементарного объема. Дифференциальное уравнение теплопроводности описывает перенос тепла внутри тела. Для того чтобы найти температурное поле внутри тела в любой момент времени, т.е. решить дифференциальное уравнение, надо знать геометрическую форму тела и краевые условия. Краевые условия состоят из начальных и граничных условий. Результаты исследования. В результате моделирования процесса осадки при поэтапном деформировании, включающем 30 шагов на каждом ударе (всего ударов - 3) с использованием программного комплекса QForm-2D были получены карты распределения напряжений и деформаций по объему заготовки. Обсуждение и заключения. Основными параметрами процесса, оказывающими влияние на характер технологической силы является накопленная деформация и сопротивление материала пластической деформации. Из анализа полученных картин распределения деформации по сечению образца после осадки, что при принятых условиях оно является неравномерным. Наибольшая накопленная деформация наблюдается в центре и в периферийных слоях на поверхности контакта, а в других областях ее величина менее 0,1. Такую же неравномерность показывает картина распределения напряжений. Это объясняется тем, что с увеличением степени деформации уменьшается скорость тепловыделения, в тех же зонах, где сосредоточена максимальная накопленная деформация.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):61-67
pages 61-67 views

Математическое моделирование диффузионного процесса полупроводникового детектора

Муминов Р.А., Тошмуродов Ё.К., Эргашев Г.Ж., Явкочдиев М.О.

Аннотация

В статье рассмотрено математическое моделирование технологического процесса дрейфа координатно-чувствительных детекторов на основе кремния с ядерным излучением, размер датчика которого составляет 50 × 50 × 1,5 мм и 8 полос, и проведено сравнение между ними.
Computational nanotechnology. 2020;7(4):68-71
pages 68-71 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах