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

Рассмотрены особенности современных водооборотных систем охлаждения технологического оборудования на промышленных предприятиях. Предложены статистические данные по использованию промышленной оборотной воды в различных отраслях и требования к ее температуре и уровням загрязнения в соответствии с государственными нормативами. Сопоставлены технические показатели прямоточных и оборотных систем, доказывающие неоспоримые преимущества последних по энергоемкости, экономичности и отсутствию воздействия на окружающую среду. Приведены современные показатели теплотехнических процессов охлаждения воды в водооборотных системах с различными типами градирен. Проанализированы факторы, влияющие на энергоэффективность, надежность и экологичность работы водооборотных систем с вентиляторными градирнями. Представлены результаты разработки и реализации проектов комплексной автоматизации электроприводов водооборотной системы различных предприятий с жесткими требованиями по стабилизации температуры охлажденной воды. Предложена методология анализа и синтеза алгоритмов управления электроприводами вентиляторов при стохастических возмущениях технологического и метеорологического характера, действующих на оборотные системы с градирнями. Доказано, что наибольшее влияние на процесс охлаждения оказывают следующие факторы: перепад температур воды, температура и влажность окружающего воздуха, а также подача насосов. Получены результаты регрессионного анализа, моделирования и внедрения систем автоматического управления водооборотного охлаждения с вентиляторными градирнями. Приведен один из примеров реализации разработанных автоматизированных систем в горнодобывающей промышленности с подробным описанием функциональной схемы водооборота, использующей принцип экспертной системы. Представлен алгоритм программного обеспечения, который реализует работу компенсирующего инвариантного регулирования и экспертной системы, обеспечивающей мониторинг и прогноз неисправностей по законам нейронечеткой логики. Приведен реальный вид управляющего интерфейса программы.

Логика программируемых пользователем вентильных матриц (ППВМ), в последние годы именуемых в России программируемыми логическими интегральными схемами - ПЛИС типа FPGA (Field-Programmable Gate Array), строится на программируемых мультиплексорах, реализующих однобитовую память. Такие запоминающие устройства, фактически являющиеся ОЗУ, в документации фирм-производителей называются LUT (Look Up Table), что имеет смысл таблиц истинности. При конфигурировании ПЛИС в LUT записывается таблица истинности необходимой логической функции, в которой для каждого конкретного входного вектора указывается значение логической функции. Чаще всего используются LUT на 4 переменных 4LUT, соответственно необходимый объём конфигурационной памяти - 16 бит. LUT представляет собой дерево транзисторов, одна из 16 ветвей которого активизирована соответствующим входным набором. Источники указывают, что такое количество переменных является оптимальным для реализации комбинационных и последовательностных конечных автоматов. С начала нулевых годов производители, в частности фирма Альтера, начали анонсировать LUT на большее число переменных, в частности, упоминаются 5LUT, 6LUT и даже 7LUT и 8LUT. При этом заявляется, что такое усовершенствование позволяет повысить эффективность реализации логических функций. Однако известно, что согласно правилам Мида и Конвей не допускается соединение более чем четырёх передающих транзисторов в последовательной цепочке, имеющееся в 4LUT. Вызывают интерес такие сложные LUT, названные адаптивными логическими модулями, так как они могут реализовывать несколько логических функций различного-настраиваемого числа переменных. Такие ALМ имеются в ПЛИС Stratix III фирмы «Альтера». Анализируются описания ALМ ПЛИС Stratix III и устанавливаются неточности описания в русскоязычных источниках. Устанавливается, что ALМ содержит помимо двух указанных 4LUT ещё четырёх дополнительных 3LUT, что и обеспечивает реализацию двух 4LUT, и, соответственно, выбор одного из четырёх 4LUT есть как раз 6LUT. Таким образом, реализация функции шести переменных использует композицию деревьев 4LUT и 3LUT, что и обеспечивает соблюдение правил Мида и Конвей.

Использование в различных областях науки и техники интеллектуальных систем управления способствует воспроизведению функций естественного интеллекта. Искусственный интеллект есть разработка аппаратно-программных средств для имитации естественного интеллекта. где целесообразно использовать методы, специально ориентированные на построение моделей, учитывающих неполноту и неточность исходных данных. В статье рассматривается физическая модель сегвей, представляющая собой неустойчивую маятниковую систему на подвижном основании, целью которого являлось создание и исследование адаптивного нечеткого регулятора, поддерживающего сегвей в состоянии равновесия. Математическое описание физической модели получено с помощью уравнения Лагранжа. Рассмотрена задача стабилизации при различных воздействиях на неустойчивую систему, например, при добавлении дополнительной массы на платформу удерживать ее вертикально. Датчиком отклонения в сегвей служит модуль трёхосевого гироскопа и акселерометра 10 DOF IMU Sensor , который обменивается с микроконтроллером по I2C шине. «Сырые» данные приходят на контроллер типа Arduino Leonardo по I2C , где они обрабатываются и по трёхпроводному интерфейсу поступают на драйвер Motor Shield L298P для электродвигателей. Скорости обмена хватает для запроса данных из модуля и балансирования платформой. Управление скоростью подаётся в виде ШИМ-сигнала на два электродвигателя с дифференциальным приводом для отработки отклонения от вертикали. Для доказательства решаемой задачи реализована физическая модель сегвей с интегрированным в контроллер Arduino Leonardo адаптивным нечётким регулятором.

Анализ существующих проблем в теплоснабжении городов показал, что большинство из них возникает из-за стихийности развития систем теплоснабжения, практически полного отсутствия актуализированных данных технологических паспортов, а также из-за отсутствия единой системы регистрации дефектов и текущих ремонтов. Одним из ключевых решений задачи повышения эффективности управления системой теплоснабжения города является разработка единой схемы теплоснабжения на базе современных информационно-аналитических систем, например, на основе программного обеспечения информационно-графической системы (ИГС) «CityCom-ТеплоГраф». В данной статье представлены результаты разработки проекта по созданию на основе этой ИГС интерактивной схемы теплоснабжения города Добрянки, Пермский край, Россия. Материалы имеют не только прикладное, но и информационно-методическое значение и могут быть использованы при создании подобных интерактивных информационных систем для других населенных пунктов. Выполненное нами компьютерное моделирование процессов в системе теплоснабжения города позволяет с максимальной точностью оценивать параметры текущего функционирования, рассчитывать надежность, рассматривать различные варианты развития системы, а также в короткие сроки эффективно определять оптимальные варианты теплоснабжения потребителей при аварийных ситуациях, что является жизненно важным при низких температурах наружного воздуха в Уральском регионе и в других регионах мира. Возможность моделировать разные гидравлические режимы в ИГС «CityCom» позволила при разработке перспективной схемы теплоснабжения города подобрать наилучшие по качеству и стоимости реализации решения. Реализация рекомендованных мероприятий снизила удельные затраты на отпуск тепла и позволила полноценно обеспечить тепловой энергией самых удалённых потребителей без увеличения производительности теплового источника.

Сформулирована актуальная проблема обнаружения и локализации вредоносной информации, находящейся внутри корпоративных сетей, в больших информационных массивах. Определены основные исходные данные для формирования необходимого перечня способов и средств защиты информации. Обусловлена необходимость применения разнообразных автоматизированных средств и систем для решения задач обеспечения информационной безопасности. Приведена характеристика SIEM-систем как одного из современных подходов в решении задач защиты информации корпоративных сетей. Перечислены основные задачи, решаемые на основе внедрения и эксплуатации SIEM-системы, а также типовые функциональные возможности при выявлении событий и инцидентов информационной безопасности. Приведены типовая структура при внедрении основных компонентов SIEM-системы и детализация функциональных уровней работы системы. Сформулированы условия для построения эффективной системы защиты информации на основе внедрения SIEM-системы. Разработана структурно-функциональная модель SIEM-системы. Определен и рассчитан состав основных аппаратных ресурсов информационной системы, достаточных для обеспечения эффективной работы SIEM-системы. Приведено описание настроек системы и процедуры написания правил как последовательность необходимых действий. Разработана схема алгоритма написания правил. Перечислены стадии написания правил. Рассмотрена стадия написания правила на примере обнаружения TCP, ICMP, UDP подключений из подгрупп, не имеющих права выхода в Интернет. Для этого проведена проверка работоспособности регулярного выражения. Создано правило в редакторе QRadar, и для него выбраны необходимые правила срабатывания SIEM-системы. Проведены настройки правил посредством настройки свойств инцидента, генерируемого при срабатывании правила. Сделаны необходимые выводы.