Том 53 № 4 2017 (ИЮЛЬ – АВГУСТ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. Котов К. Ю., Нестеров А. А., Филиппов М. Н., Ян А. П. Метод управления полётом квадрокоптера в задаче сопровождения цели

Аннотация:
Рассматривается задача управления траекторным движением квадрокоптера. Приводится обоснование выбора формы требуемых дифференциальных уравнений в предложенном ранее методе сопровождения подвижной цели. Работоспособность системы управления в присутствии шумов измерений и внешних возмущений подтверждается результатами экспериментов с квадрокоптером AR.Drone.

Страницы: 3–10
DOI: 10.15372/AUT20170401

2. Рапопорт Э. Я., Плешивцева Ю. Э. Технология решения многокритериальных задач управления системами с распределёнными параметрами

Аннотация:
Предлагается конструктивная технология многокритериальной оптимизации процессов управления техническими объектами с распределёнными параметрами, базирующаяся на однокритериальной версии в виде минимаксной свёртки нормализуемых критериев качества. Развиваемый подход основан на переходе к эквивалентной форме вариационной задачи с ограничениями, решение которой априори является парето-эффективным. Дальнейшие процедуры предварительной параметризации управляющих воздействий и последующей редукции к специальной задаче полубесконечного программирования позволяют найти искомые экстремали с использованием их чебышевских свойств и фундаментальных закономерностей предметной области. Приводится представляющий самостоятельный интерес пример многокритериальной оптимизации режимов функционирования объекта технологической теплофизики.

Страницы: 11–25
DOI: 10.15372/AUT20170402

3. Асанов А. З., Демьянов Д. Н. Аналитический синтез функционального наблюдателя состояния билинейной динамической системы

Аннотация:
Рассмотрена задача асимптотического оценивания линейной комбинации переменных состояния билинейной динамической системы с помощью наблюдателя минимального порядка. Предложен алгоритм расчёта матричных коэффициентов функционального наблюдателя с использованием технологии канонизации матриц и сформулированы условия разрешимости задачи синтеза.

Страницы: 26–34
DOI: 10.15372/AUT20170403

4. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Автономизация каналов управления многомерными объектами на основе формализма линейно-квадратичной оптимизации

Аннотация:
Задача динамической развязки каналов управления многомерными объектами направлена на автономизацию процессов управления выходными переменными объекта и достигается посредством включения в систему управления специальных корректирующих звеньев. Предлагается новый метод решения данной задачи. Развязка реализуется блоком динамической коррекции. Желаемый результат развязки представляется эталонной моделью с сепаратными каналами управления. Применяемый математический аппарат расчёта блока коррекции основан на формализме линейно-квадратичной оптимизации, в котором оптимизируемые интегральные квадратичные критерии служат мерой отклонения переходных характеристик скорректированного объекта от их желаемых – эталонных значений.

Страницы: 35–43
DOI: 10.15372/AUT20170404

5. Белоконь С. А., Золотухин Ю. Н., Филиппов М. Н. Архитектура комплекса полунатурного моделирования систем управления летательными аппаратами

Аннотация:
Представлен программно-аппаратный комплекс, предназначенный для разработки и полунатурного моделирования систем управления летательными аппаратами, реализующий функции построения математической модели объекта, создания алгоритмов и программного обеспечения бортового радиоэлектронного оборудования и наземного пункта управления, а также визуализации трёхмерной модели аппарата и закабинной обстановки в режиме тренажёра.

Страницы: 44-50
DOI: 10.15372/AUT20170405

6. Лапердин А. И., Юркевич В. Д. Разработка адаптивного алгоритма управления стендом прочностных испытаний авиационных конструкций

Аннотация:
Рассматривается проблема синтеза системы управления стендом прочностных испытаний авиационных конструкций. Представлена методика расчёта параметров пропорционально-интегрального регулятора (алгоритма управления) методом разделения движений для испытательного стенда с учётом влияния запаздывания в канале управления. Предложена структура адаптивного алгоритма, позволяющая ограничить амплитуду высокочастотных колебаний в системе управления при изменении направления движения штока гидроцилиндра, обеспечить заданные требования на точность и показатели качества переходных процессов на всех этапах реализации циклограммы силового нагружения конструкций. Приведены результаты испытаний разработанной системы управления с адаптивным алгоритмом управления на экспериментальном стенде силового нагружения авиационных конструкций.

Страницы: 51-58
DOI: 10.15372/AUT20170406

7. Белоконь С. А., Золотухин Ю. Н., Филиппов М. Н. Метод формирования тестовых сигналов для оценивания аэродинамических параметров летательного аппарата

Аннотация:
Предложена методика построения тестовых сигналов для исследования аэродинамических характеристик летательного аппарата при использовании технологии динамически подобных свободно летающих моделей. Для повышения эффективности применено одновременное возбуждение всех входных каналов в заданной полосе частот набором взаимно ортогональных сигналов. Представлена модифицированная методика расчёта набора взаимно ортогональных синусоидальных сигналов с малым относительным пик-фактором. Приведены результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink движения летательного аппарата с использованием разработанной методики построения тестовых сигналов.

Страницы: 59-65
DOI: 10.15372/AUT20170407

8. Нос О. В. Построение алгоритма синхронизации трёхфазных напряжений автономного инвертора и сети

Аннотация:
Представлены результаты синтеза контура совместной автоподстройки угловых сдвигов (скорости) и евклидовой нормы трёхфазных напряжений автономного инвертора к аналогичным параметрам сети, в функции которого входит выравнивание потенциалов двух параллельно включённых силовых источников по основной гармонике в моменты переключения обмоток статора асинхронного двигателя переменного тока от преобразовательного устройства на централизованную систему электроснабжения и обратно. Техническая реализация разработанного алгоритма синхронизации позволит существенно снизить величину индуктивности уравнительного реактора и исключить аварийные режимы работы в силовых цепях электропривода.

Страницы: 66-73
DOI: 10.15372/AUT20170408

9. Чостковский Б. К., Митрошин В. Н. Автоматизация процесса экструзии пористой кабельной продукции на основе цифрового регулятора

Аннотация:
Рассматривается новый подход к синтезу автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом наложения пористой изоляции на токопроводящую кабельную жилу, предполагающий вместо расчёта типовых ПИД-регуляторов по известным методикам переход к структурно и параметрически оптимизируемым цифровым регуляторам произвольного порядка. Тактирование цифрового регулятора предлагается осуществлять не сигналом таймера, а сигналом тактового датчика длины с мерного колеса, что обеспечивает робастные свойства системы по отношению к изменяющейся скорости изолирования. Настройки цифровых регуляторов по критерию, определяемому исходя из необходимости гарантированного достижения эксплуатационных характеристик изготавливаемого кабеля, определяются на имитационной модели стохастического процесса экструзии и минимизируются путём перемещения регулярного симплекса в пространстве параметров настраиваемого регулятора.

Страницы: 74-83
DOI: 10.15372/AUT20170409

10. Ходашинский И. А., Филимоненко И. В., Сарин К. С. Алгоритмы «стадо криля» и кусочно-линейной инициализации для построения систем типа Такаги – Сугено

Аннотация:
Предложен метод построения нечётких систем типа Такаги – Сугено, генерация структуры которых осуществляется алгоритмом кусочно-линейной инициализации, а оптимизация параметров – метаэвристическим алгоритмом «стадо криля». Проведены тесты полученных систем на реальных наборах данных. Приведён анализ влияния некоторых параметров этого алгоритма на точность аппроксимации. Оценки точности аппроксимации и количество нечётких правил сравнивались с четырьмя известными методами построения.

Страницы: 84-94
DOI: 10.15372/AUT20170410

11. Миловзоров Д. Г., Ясовеев В. Х. Математическое моделирование градиентометрических преобразователей с феррозондовыми датчиками

Аннотация:
Рассмотрены вопросы построения градиентометрических преобразователей с феррозондовыми датчиками. Определены области применения феррозондовых градиентометров магнитного поля. Представлены структура и схема взаимного расположения биэлементного преобразователя с феррозондовыми датчиками. Принято допущение о строго соосном позиционировании феррозондовых датчиков в корпусе градиентометрического преобразователя (ГМП). Рассмотрены элементы классического подхода при математическом моделировании пространственного положения твёрдых тел. Приведены базисы корпуса ГМП и их преобразования во время пространственного перемещения градиентометра. Выполнена постановка задач математического моделирования градиентометрических преобразователей, разработаны базовые математические модели ГМП с биэлементным феррозондовым датчиком, осуществлён анализ полученных математических моделей. Проведён вычислительный эксперимент на ЭВМ. Показаны графические изменения разностных сигналов с феррозондовых датчиков градиентометра при вертикальном и горизонтальном положениях его корпуса в зависимости от изменения величины и направления вектора напряжённости геомагнитного поля.

Страницы: 95-103
DOI: 10.15372/AUT20170411

12. Боровик С. Ю., Кутейникова М. М., Секисов Ю. Н., Скобелев О. П. Анализ влияния температуры на информативные параметры одновитковых вихретоковых датчиков

Аннотация:
Исследуется влияние температуры в проточной части турбины на информативные параметры (эквивалентные индуктивности первичных обмоток согласующих трансформаторов) одновитковых вихретоковых датчиков с чувствительным элементом в виде отрезка проводника, применяемых в составе систем автоматизации испытаний газотурбинных двигателей. При этом объектами температурных воздействий являются как датчики, так и контролируемые турбинные лопатки. С помощью существующей модели электромагнитного взаимодействия чувствительного элемента и торцевой части контролируемой лопатки даются количественные оценки температурных изменений эквивалентных индуктивностей чувствительных элементов и первичных обмоток согласующих трансформаторов, а в процессе экспериментальных исследований температурных воздействий на датчик (при отсутствии лопатки в зоне чувствительности) – соответствующих изменений его информативного параметра. Представлены семейства функций преобразования в виде зависимостей информативных параметров от радиальных и осевых смещений при нормальной (20 °C) и номинальной (1000 °C) температурах, а по их разности определяются семейства функций влияния температуры, характеризующие возможные температурные погрешности при любых значениях радиальных и осевых смещений в диапазонах их изменений.

Страницы: 104-111
DOI: 10.15372/AUT20170412

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

13. Воскобойников Ю. Е. Оценивание оптимальных параметров мультипликативного алгоритма вейвлет-фильтрации изображений

Аннотация:
В большинстве используемых алгоритмов вейвлет-фильтрации коэффициенты разложения обрабатываются с использованием пороговых функций, что не позволяет учитывать «энергетическую» особенность каждого коэффициента разложения. В определённой степени этот недостаток устраняется в одном классе мультипликативных алгоритмов, которые учитывают энергию коэффициентов разложения, находящихся в заданной близости от обрабатываемого коэффициента разложения. Однако для эффективной минимизации ошибок вейвлет-фильтрации изображений в данные алгоритмы обработки необходимо ввести параметр, выбор оптимальной величины которого остаётся нерешённой задачей. Поэтому решается задача оценивания оптимальной величины такого параметра, минимизирующего среднеквадратическую ошибку фильтрации. Выполненные исследования показали эффективность предлагаемого алгоритма оценивания и возможность его использования на практике.

Страницы: 112-119
DOI: 10.15372/AUT20170413

14. Шакенов А. К., Будеев Д. Е. Фильтрация изображений малоразмерных объектов в системах с круговым микросканированием

Аннотация:
Рассмотрена модель регистрации изображений, получаемых в режиме кругового микросканирования. Для обнаружения объектов на слабом фоне при использовании системы регистрации изображений, основанной на круговом сканировании, предложен подход к фильтрации изображений. Использован расчёт матрицы ковариации шумов по данным, полученным методом численного моделирования. Рассчитанная матрица используется при построении фильтра. Показано, что применённый подход позволяет увеличить отношение сигнал/шум при обработке изображений со слабой фоновой составляющей.

Страницы: 120-126
DOI: 10.15372/AUT20170414

15. Батищев В. И., Волков И. И., Золин А. Г. Использование стохастического базиса в задачах восстановления сигналов и изображений

Аннотация:
Рассмотрены вопросы построения базиса стохастических функций, представляющих собой выборки случайных чисел с заданным законом распределения. Представлен алгоритм построения аппроксимационной модели с использованием этого базиса. Дан общий алгоритм восстановления сигналов с помощью стохастического базиса методом наименьших квадратов с заданной весовой функцией. Предложен подход к решению задачи восстановления смазанных изображений при известной функции рассеяния точки путём построения модели обратного фильтра.

Страницы: 127-134
DOI: 10.15372/AUT20170415