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

Большинство задач выбора, возникающего в практической деятельности, характеризуется многокритериальностью. Их многообразие побуждает к поиску все новых методов решения. В данной статье для решения многокритериальных задач математического программирования предлагается комбинированный подход, использующий как регулярный метод оптимизации, так и генетический алгоритм. При этом первый является составной частью второго. Решение ищется только на паретовском множестве. В качестве параметров, определяющих паретовское решение и представленных в генотипе, взяты нормированные веса критериев в минимаксной свертке. Нормированность весов обеспечивается снижением размерности в пространстве генотипа на единицу. В статье приводятся вариант такого генетического алгоритма и пример, иллюстрирующий его работу.

Рассматривается этап формирования функциональных требований к программному комплексу – студии компетентностных деловых игр (СКДИ). Студия компетентностных деловых игр рассматривается как инструментальная среда, предназначенная для разработки и проведения компетентностных деловых игр. Компетентностная деловая игра рассматривается как эргатическая (человеко-машинная) информационная система, целью которой является получение определенного уровня профессиональных компетенций в процессе реализации сценариев, определяемых моделями бизнес-процессов предметной области. Бизнес-процессы предметной области (предприятия) представлены в виде ориентированного графа, при прохождении путей которого можно формировать элементарные компетенции. В компетентностной деловой игре используются графовые модели учебных бизнес-процессов и управляющих учебных бизнес-процессов. При переходе к моделям учебных бизнес-процессов проводятся системный анализ и построение онтологии предметной области. Для описания и анализа функциональных требований к СКДИ используются диаграммы прецедентов.

Рассматриваются реконфигурация и диагностирование логических элементов современных программируемых логических интегральных схем ПЛИС типа FPGA (field-programmable gate array), построенных как мультиплексоры – селекторы MS и составляющих основу конфигурируемых логических блоков (КЛБ). Показано, что КЛБ при однократных отказах передающих транзисторов или входов настройки, или входов адреса может быть использован как «половинный». Так, однократный отказ логического элемента LUT (Look Up Table) ПЛИС фирмы «Альтера» с n = 4 уменьшает его функциональные возможности, тем не менее за счет большой избыточности можно строить функции трех входных переменных. Из нескольких элементов с отказами путём диагностирования и реконфигурации можно восстановить логический элемент с исходным значением переменных n . Таким образом, обеспечивается увеличение логических резервов ПЛИС, что повышает их коэффициент готовности и позволяет использовать в областях критического применения в высоконадёжных, отказоустойчивых приложениях.

Рассматривается комплексная задача построения автоматизированной информационной системы (АИС) полунатурного моделирования статической нагрузки электроприводов. Разработаны структурная схема и математическое обеспечение системы моделирования. Выполнена практическая реализация программно-аппаратного комплекса на базе микропроцессорных средств автоматизации фирмы Siemens. Предложен алгоритм работы программируемого логического контроллера (ПЛК). При создании программного обеспечения ПЛК SIMATIC S7-300 использован программный пакет STEP 7, а для конфигурирования, программирования и тестирования программной части АИС-утилита SIMATIC Manager. Оценка точности и адекватности формирования статической нагрузки выполнена с применением программного пакета MatLab, произведен анализ результатов моделирования типовых статических нагрузок и механических характеристик, снятых при натурной имитации на реальном оборудовании. Разработанная виртуальная установка позволяет выбрать необходимые параметры модели нагрузки, строить механические характеристики технологического механизма и двигателя, выполнять настройки систем управления электроприводов для различных практических приложений в промышленности, робототехнике и транспорте. Работа выполнена в соответствии с государственным заданием (заказ-наряд 1047) по теме «Создание мобильной интеллектуальной платформы на базе технологии виртуальной реальности, элементов и систем управления, пригодных для эксплуатации в экстремальных условиях внешней среды».

В последнее время для анализа состояния электромеханических преобразователей энергии, в том числе и асинхронных двигателей, широко применяются методы, связанные со спектральным анализом потребляемых токов. Обусловлено это тем, что отклонение от нормальных режимов работы в электрических машинах приводит к электрической и магнитной асимметрии, проявляющейся в нелинейных искажениях магнитного поля в воздушном зазоре и, следовательно, несинусоидальности потребляемых токов. Отмечается, что источником гармонических составляющих может служить несинусоидальность питающего напряжения, обусловленная влиянием смежных нелинейных потребителей. В статье рассматривается преобразование мгновенных значений токов и напряжений статора к их изображающим векторам с целью получения эквивалентного электрического сопротивления, которое и подвергается преобразованию Фурье. По мнению авторов, такой подход при анализе состояния асинхронных двигателей отличается большей объективностью.

При проектировании электроснабжения скиповых подъёмных машин возникает задача компенсации потребляемой ими реактивной мощности, в частности, проблема генерации ими в питающую сеть высших гармоник тока. С помощью приложения Simulink программы Matlab исследована модель электропривода скипового подъёма шахтной подъёмной машины ствола, а также модель реверсивного тиристорного преобразователя в ремонтном режиме. Анализ динамических режимов электропривода показывает, что применение статической компенсации приведет к смещению графиков потребления реактивной мощности и, как следствие, к смещению графика колебания напряжения с сохранением общего размаха. Таким образом, основным методом снижения провалов напряжения при работе оборудования скиповых подъёмных машин является динамическая компенсация потребляемой реактивной мощности.

Рассмотрена идея поддержания заданного уровня нефти в скважине на основе нечеткого регулирования частоты вращения глубинного насоса. Для моделирования работы системы с нечётким регулятором разработана многоуровневая структура системы имитации. Для имитации привода насоса задействован лабораторный комплекс полунатурного моделирования в составе оборудования фирмы Siemens : программируемый логический контроллер (ПЛК) S7-300, частотно-регулируемый электропривод Sinamics S110 в качестве привода насоса, электропривод постоянного тока Simoreg DC в качестве имитации нагрузки на валу и электромашинный агрегат с энкодером. Имитация скважины реализована программно в виде блока имитации притока, который формирует случайную величину притока нефти. Генерация случайных величин выполнена на основе равномерного закона распределения. Мнемосхема скважины, имитация случайной величины притока нефти, а также реализация нечеткого регулятора осуществлены в среде графического программирования LabVIEW . В результате проведенных исследований получена полунатурная система моделирования и имитации технологического процесса поддержания уровня нефти в скважине. Предложенная в работе система является частью разрабатываемого на кафедре МСА ПНИПУ тренажерного комплекса для подготовки специалистов в области автоматизированных систем управления технологическими процессами.

В настоящее время для предприятий и организаций различных форм собственности приобретает особую актуальность решение проблемы по защите персональных данных. В статье анализируются применяемые в настоящее время методы и средства защиты информационных систем персональных данных в Пермском филиале ФГУП «РЧЦ ПФО». На примере одной из действующих систем разрабатывается частная модель угроз безопасности персональных данных, определяется требуемый уровень защищенности информационной системы в соответствии с методическими рекомендациями ФСТЭК России. По результатам оценки угроз выработаны необходимые рекомендации по совершенствованию системы защиты информационной системы персональных данных в Пермском филиале ФГУП «РЧЦ ПФО». Совершенствование системы защиты информации позволяет поддерживать безопасную информационную среду предприятия, качественно и в срок выполнять основные задачи радиочастотной службы.

Рассматривается апробация новых подходов к вероятностно-статистическим методам (ВСМ) исследования и идентификации переходных процессов, протекающих в мощных синхронных машинах (СМ) в условиях влияния на эти процессы различных случайных факторов. В частности, представлен новый метод визуализации среднеквадратичной погрешности приближения статистической модели переходной составляющей к опытным данным в виде дискретной поверхности в трёхмерном измерении. Также предложен метод определения ожидаемого ударного тока якоря при номинальном испытательном напряжении без проведения соответствующих опытов.