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

В данной статье освещается применение генетического алгоритма для оптимизации системы управления газотурбинными установками в составе программно-моделирующего комплекса «КМЭС». Генетический алгоритм - новейший, но не единственно возможный способ решения задач оптимизации. С давних пор известны два основных пути решения таких задач - переборный и локально-градиентный. У этих методов свои достоинства и недостатки, и в каждом конкретном случае следует подумать, какой из них выбрать. Типичная практическая задача, как правило, мультимодальна и многомерна, то есть содержит много параметров. Для таких задач не существует ни одного универсального метода, который позволял бы достаточно быстро найти абсолютно точное решение. Однако комбинируя переборный и градиентный методы, можно надеяться получить хотя бы приближенное решение, точность которого будет возрастать при увеличении времени расчета.

Статья посвящена проблеме оптимизации процесса двумерного ортогонального раскроя-упаковки, которая наиболее часто встречаются на практике. Были рассмотрены задачи 1.5-DBPP (1.5-Dimensional Bin Packing Problem) и 2-DBPP (2-Dimensional Bin Packing Problem). Различие данных задач состоит в том, что в первой происходит размещение объектов на полубесконечной полосе материала, в то время как во второй задаче длина листа материала ограничена. Для их решения предложен алгоритм-декодер, названный групповым декодером. Данный алгоритм использует методы линейного раскроя, основанные на динамическом программировании, для поиска группы объектов, которой необходимо заполнить текущий рассматриваемый блок. Выбор именно группы, а не отдельного объекта позволяет более эффективно расходовать пространство на листе и тем самым снижать количество отходов. Были проведены вычислительные эксперименты, в которых предложенный алгоритм сравнивался с уже существующими; также было рассмотрено применение метода имитации отжига для поиска лучших вариантов приоритетных списков. По результатам вычислительных экспериментов групповой декодер, примененный совместно с методом имитации отжига, показал наилучшие результаты, кроме того, групповой декодер без использования метода имитации отжига показал результаты, не уступающие существующим алгоритмам, примененным совместно с методом имитации отжига. Эксперименты проводились на двух наборах данных. Первый набор представлял собой тесты, состоящие из случайно сгенерированных прямоугольников. Для второго набора данных тесты генерировались таким образом, чтобы была возможность разместить имеющиеся прямоугольники на листе таким образом, чтобы материал был использован на 100 %. Предложенный алгоритм на ряде тестов из второй группы данных смог найти оптимальное решение.

Объектом данного исследования является асинхронный двигатель средней мощности с короткозамкнутым ротором. Проведено исследование влияния провалов напряжения сети на работу асинхронного двигателя с различным характером момента сопротивления. Изучено, как меняется частота вращения двигателя при различном значении времени и величины провалов напряжения сети. Эксперименты проводились на математической модели асинхронного двигателя, составленной в среде моделирования Simulink, программного обеспечения MatLab. Представлены соответствующие выводы.

Рассмотрено применение этиленпропиленовой резины в кабельно-проводниковой продукции. Рассмотрены перспективы использования в качестве изоляции кабелей современных сшиваемых материалов. Дана оценка области применения резины для изоляции и защитных оболочек кабелей, приведены свойства резины. Произведено сравнение с другими видами электроизоляционных материалов на примере сшитого полиэтилена и бумажной изоляции, указаны преимущества и недостатки в сравнении с этими видами изоляции. Даны рекомендации по выбору оборудования для производства изделий с этиленпропиленовой резиной: экструзионного агрегата, формующего инструмента и среды вулканизации. Указаны примерные режимы переработки данного вида материала. Даны рекомендации по условиям прессования и вулканизации. Рассмотрены особенности технологического процесса вулканизации, его температурных режимов, а также сопутствующего оборудования для обеспечения и контроля качества получаемого изделия.

Дана оценка теплового моделирования на этапе проектирования методом итерации. Для аппаратуры функционально-узлового принципа конструирования приемлема поэтапная идеология моделирования тепловых режимов конструкций РЭС, адекватная блочно-иерархическому проектированию и имеющая нисходящее направление, при которой конструктивная система, для которой может быть применен данный способ моделирования, разбивается на следующие изотермические элементы: элементы БНК, систем охлаждения и т.п. на том же структурном уровне (тела оболочки), модули нижележащего уровня (дискретные тела). При этом должны быть известны внешние тепловые воздействия - температуры сред или наружных поверхностей соседних модулей этого и вышележащих уровней, с которыми рассматриваемая конструкция находится в теплообмене, значения которых определены на предыдущих этапах теплового расчета. Недооценка метода итерации на этапе теплового проектирования приводит к необходимости решения этих ошибок на этапе изготовления технологическими методами.

Проводится анализ внешних и внутренних помех, вызывающих изменение характеристик систем автоматического управления авиационных газотурбинных двигателей (САУ ГТД). Решение задачи адаптации САУ и мониторинга параметров ГТД ведется на основе применения методов идентификации. Целью исследования является разработка многомерного фильтра Калмана, подключаемого на выходе встроенной математической динамической модели ГТД для повышения точности идентификации параметров ГТД и достижения высокого качества автоматического управления. Проведено обоснование возможности применения фильтра Калмана для динамических процессов рассматриваемого класса путем статистического анализа экспериментальных данных испытаний ГТД на основе проверки выполнимости условия Слуцкого. Приведены основные математические соотношения, положенные в основу алгоритмов оптимальной многомерной фильтрации. Методами математического моделирования в среде MatLab проведена апробация предложенных алгоритмов. Результаты моделирования показали, что применение многомерных матричных фильтров Калмана в составе встроенной в САУ модели авиационного двигателя позволяет достичь более высоких показателей точности идентификации параметров САУ ГТД, чем в применяемых на практике аналогах.