Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления

Рассмотрен метод наименьших квадратов как способ обобщенной многомерной интерполяции. Интерполятор методом наименьших квадратов является обобщением интерполяции полиномом Лагранжа и обладает всеми ее свойствами. Интерполятор позволяет использовать в интерполяционном многочлене произвольные функции или произвольные комбинации произвольных функций от произвольных переменных или их комбинаций из исходного многомерного их набора. Предложен метод расчета аппроксимирующей зависимости методом наименьших квадратов по алгоритму, подобному расчету интерполятора Лагранжа в обобщенном виде, предложенном в статье. Расширено правило Крамера на случай, когда вторая матрица имеет больше чем один столбец и в том числе для получения произведения обратной матрицы на любую согласованную с ней матрицу без обращения матрицы, в том числе и на единичную, что и дает обратную к исходной матрицу. Показано, что аппроксимация методом наименьших квадратов может быть представлена в виде суммы отношений определителей. Отмечены очевидные, но не используемые в практике преимущества методов - возможность получения одним матричным выражением нескольких корреляционных зависимостей для метода наименьших квадратов и возможность преобразования интерполируемой переменной в интерполяционном полиноме Лагранжа. Представлен пример применения интерполяции методом наименьших квадратов для случая нахождения двух функциональных зависимостей линейных относительно неизвестных параметров и произвольных известных функций от двух независимых переменных. Получены функциональные зависимости доли нормального пентана и изопентана в изопентановой фракции от технологических параметров (давления и температуры) на промышленной установке изомеризации пентан-гексановой фракции. Полученные результаты могут быть применены для задачи управления температурой верха колонны деизопентанизации с целью поддержания оптимального содержания нормального пентана в отделяемом изопентане, что позволит оптимизировать расход тепловой энергии.

Восьмиполюсники различных исполнений, а именно восьмиполюсники с двумя входными и шестью выходными выводами, восьмиполюсники с тремя входными и пятью выходными выводами, восьмиполюсники с четырьмя входными и четырьмя выходными выводами, восьмиполюсники с пятью входными и тремя выходными выводами, восьмиполюсники с шестью входными и двумя выходными выводами необходимы для замещения некоторых энергетических объектов. Особенно тогда, когда интерес представляют лишь входные и выходные характеристики электрической энергии. Особенности состояния восьмиполюсника описываются уравнениями различных форм. Для описания состояния восьмиполюсника с двумя входными и шестью выходными выводами в силовой энергетике чаще всего используются уравнения А-формы. А для реализации этих уравнений необходимо иметь сведения о численных значениях соответствующих коэффициентов. В статье представлен один из возможных вариантов экспериментального определения этих коэффициентов. Для экспериментального определения численных значений коэффициентов уравнений А-формы, описывающих состояние восьмиполюсника с двумя входными и шестью выходными выводами, требуется выполнить десять опытов. Результаты этих опытов позволят получить численные значения компонентов десяти вариантов уравнений А-формы. Совместное решение этих уравнений позволит определить численные значения коэффициентов уравнений А-формы, оценивающих состояние пассивного восьмиполюсника с двумя входными и шестью выходными выводами. В принципе они могут быть использованы и для оценивания состояния активных восьмиполюсников аналогичного исполнения. Численные значения этих коэффициентов позволят определить численные значения коэффициентов уравнений иных форм, описывающих состояние этого же восьмиполюсника. Сведения о численных значениях коэффициентов восьмиполюсника позволят установить количественную связь между входными и выходными характеристиками электрической энергии.

Представлены дополнительные профессиональные программы для профессорско-преподавательского персонала политехнического университета в сфере электронного обучения для направлений: «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело, геодезия», «Машиностроение» и «Техника и технологии строительства». Программа «Реализация основной профессиональной программы с использованием электронного обучения" соответствует требованиям ФГОС ВО по направлению «Образование и педагогические науки» (44.06.01 - специалист высшей квалификации) и профессионального стандарта (01.004 - Педагог профессионального обучения, профессионального образования и дополнительного профессионального образования). Дополнительная профессиональная программа в области электронного обучения включает в себя два академических модуля: общий модуль «Государственная политика в образовании» и специальный модуль для направлений «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело, геодезия», «Машиностроение» или «Техника и технологии строительства». Общий учебный модуль включает основные темы: структура системы образования Российской Федерации, принципы организации образовательной деятельности, права и обязанности преподавателей и студентов, государственное планирование и регулирование образовательной деятельности, управление системой образования, экономические основы и финансовая поддержка, международное сотрудничество в образовательной сфере. Специальный учебный модуль по прикладной геологии включает темы: базовая статистика (мода, медиана, дисперсия, стандартное отклонение) для оценок основных характеристик месторождений на территориях со сложной геологической структурой; статистические гипотезы и анализ геологической структуры; дисперсионный анализ для оценки однородности групп в нефтегазогеологическом районировании; программное обеспечение Statistica. Специальный учебный модуль по машиностроению включает темы: принципы организации управления движением в станке с ЧПУ, замкнутые и разомкнутые системы управления, системы датчиков обратной связи, язык программирования ISO 7-bit (базовые понятия, кадр, слово, адрес, номер, формат кадра), организация последовательного выполнения управляющей программы, модальность, группы модальности, описание G-кодов и M-кодов, разработка управляющих программ. Специальный учебный модуль по строительству включает темы: информационное моделирование в строительстве, программы пакета информационного моделирования зданий (BIM), организация файла проекта, изучение интерфейса, оценки функциональных возможностей, функциональные возможности BIM с использованием имитационных средств, работа с объектами, моделирование собственных объектов, получение информации от цифровых моделей (типов, спецификаций, ведомостей, каталогов и т.д.), моделирование высотных зданий, валидация моделей, технология облачного и мобильного доступа к данным BIM, разработка документации, внешних ссылок, шаблонов и инструментов для дальнейшей разработки модели. Обучение по дополнительной профессиональной программе завершает защита итоговой аттестационной работы. Индивидуальное задание для итоговой аттестационной работы предполагает разработку методических указаний по различным дисциплинам, методических указаний для студентов по научно-исследовательской работе, лекционных курсов и учебных пособий, учебников, пособий по лабораторным работам, методических указаний по самостоятельной учебной работе или подготовку научных публикаций, электронных учебных материалов, веб-ресурсов и специальных интерактивных программ.

Введение избыточности - один из самых эффективных методов обеспечения надёжности, отказоустойчивости, сбоеустойчивости. Активная отказо- и сбоеустойчивость предполагает наличие устройства голосования по большинству голосов. В случае троирования это устройство называют мажоритарным элементом. Отказ (сбой) в одном из трёх каналов парируется или маскируется (т.е. «не замечается») системой, при этом необходимы три источника питания. Для парирования отказов в самом мажоритарном элементе, вычисляющем логическую функцию голосования по большинству единиц, используются три мажоритара, выдающих информацию в следующие три канала. Если же это конечное устройство, например, формирующее управляющее воздействие на исполнительные механизмы, имеющие только один контур управления, то приходится использовать один мажоритар. Поэтому к отказо- и сбоеустойчивости мажоритарных органов предъявляются особые требования. Предполагается, что его вероятность безотказной (бессбойной) работы намного выше вероятности безотказной (бессбойной) работы канала аппаратуры. Иногда вероятность безотказной (бессбойной) работы мажоритара приравнивают к единице, что, конечно, является преувеличением. В качестве мажоритара часто используют КМОП-схему, содержащую 12 транзисторов. При этом 6 транзисторов реализуют подсхему подключения «+» источника питания и 6 транзисторов реализуют подсхему подключения шины «ноль вольт», поскольку сложность соответствующей скобочной формы логической функции равна 5 и 2 транзистора - это инвертор. Уменьшение сложности мажоритара возможно только путем использования схемы на передающих транзисторах. В статье исследуется имеющаяся в литературе схема мажоритара на 6 передающих транзисторах (pass transistors). Цель работы - анализ и моделирование схемы мажоритара на 6 передающих транзисторах, разработка и оценка эффективности резервированной схемы.

В статье излагается новый подход к синтезу методов автоматического регулирования объектов, основанный на использовании концепции обратных задач динамики и приводятся некоторые результаты экспериментальных исследований, иллюстрирующие преимущества предложенного метода перед методом ПИД-регулирования. Кратко рассмотрены сущность ПИД-регулирования объектов и причины, обусловливающие необходимость поиска методов автоматического регулирования, являющихся альтернативными ПИД-регулированию. В качестве объекта исследования была выбрана дополнительная система генерирования переменного тока мощностью 30 кВА, которая используется на современных воздушных судах российского производства. Выбор данной системы в качестве объекта исследований обусловлен тем, что в настоящее время энерговооруженность летательных аппаратов очень высока, так как на современных воздушных судах широко применяются электронные системы управления, навигации и связи, кроме того, весьма актуальна постепенная реализация концепции «полностью электрифицированного самолета». Метод и алгоритм автоматического регулирования объектов, основанный на концепции обратных задач динамики и разностных уравнений, описывающих связи между значениями регулируемой переменной объекта и управляющих воздействий, формируемых регулятором, были положены в основу адаптивного регулятора, который, в свою очередь, был реализован в виде S-функции и соответствующего ей блока в пакете MatLab Simulink. При использовании в составе системы управления адаптивного регулятора пульсации и искажения формы регулируемых сигналов (напряжения и токов) практически отсутствуют, а там, где они есть, находятся в допустимом диапазоне. При любых нештатных ситуациях, в любой момент времени синтезированный регулятор в полной мере и предельно корректно выполняет свои функции, поддерживая требуемые значения тока и напряжения в заданном диапазоне. Показано, что предложенный метод синтеза автоматических регуляторов является достаточно универсальным и позволяющим синтезировать регуляторы для всех объектов управления, функционирование которых может быть описано как обыкновенными дифференциальными уравнениями, так и разностными уравнениями различных порядков.

Целью написания статьи является выявление особенностей проектирования информационной системы управления учебно-методическими процессами в университете. Данная работа по проектированию необходима в силу того, что, во-первых, позволяет сократить время сотрудников, которое они тратят на тот или иной процесс, а во-вторых, проектируемая информационная система повлияет на качество обеспечения основных бизнес-процессов университета, направленных на выпуск конечного «продукта» - выпускника, а также на совершенствование работы вуза в целом. В работе рассмотрен учебно-методический отдел университета в качестве владельца вспомогательных бизнес-процессов, связанных с учебно-методической работой вуза, выявлены проблемы текущей организации бизнес-процессов, описаны требования к проектируемой информационной системе управления учебно-методическими процессами университета и сформулированы особенности проектирования. В особенностях проектирования системы выделены следующие моменты: описание основных бизнес-процессов учебно-методического отдела, описание акторов системы (в качестве отдельного актора выделен проректор, курирующий учебно-методический отдел как стейкхолдер, определяющий требования к системе и реализуемым бизнес-процессам в соответствии со стратегией развития университета). Также в данной статье описан выбор архитектуры и программных компонентов информационной системы управления для реализации заложенных функций. Архитектура проектируемой информационной системы является распределенной веб-серверной архитектурой с использованием облачных хранилищ. Разработанная система помимо внутренних использует независимые компоненты, что повышает возможности подключения дополнительных модулей для расширения функционала по мере запроса со стороны руководства образовательной организации. В заключение сформулированы выделенные авторами особенности проектирования данной системы управления учебно-методическими процессами университета.