ivdon3@bk.ru
В настоящей статье рассматривается новый метод корректировки путевой скорости беспилотного летательного аппарата мультикоптерного типа и исходной, ранее спланированной траектории его движения, - с учетом ветровых горизонтальных стационарных потоков. Применение данной методики для локального перепланирования отрабатываемых траекторий позволяет снизить вероятность потери устойчивости и управляемости такого аппарата, а также уменьшить энергетические затраты при движении в условиях значительных ветров при допустимом отклонении от исходной траектории. Разработанный алгоритм является базой для синтеза более точных алгоритмов локальной корректировки первоначальной траектории движения в условиях сложного поля ветровых скоростей. Работоспособность алгоритма подтверждается физической корректностью результатов моделирования.
Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, ветровая нагрузка, устойчивость и управляемость аппарата, локальная корректировка спланированной траектории, снижение энергетических затрат
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В настоящей статье рассматривается программно-аппаратный комплекс для исследования аэродинамики и электромеханических характеристик ветроэнергетических установок (ВЭУ) с вертикальной осью вращения. Созданный лабораторный стенд позволяет проводить экспериментальные исследования разрабатываемых ветроэнергетических установок, получать зависимости угловой скорости вращения ротора и потребляемой электрической мощности от скорости ветра. Для демонстрации эффективности работы, рассматриваемой ВЭУ вихревого типа спроектированы и собраны соответствующие макетные образцы ВЭУ мощностей 0,2 кВт и 1,2 кВт, проведены их натурные испытания. Разработанное программное обеспечение позволяет проводить численное моделирование движения ВЭУ с в условиях нестационарного невозмущенного ветрового потокас учетом массо-инерционных характеристик установки и характера момента сопротивления вращению её ротора. Приводятся и сопоставляются экспериментальные и численные результаты, полученные с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Эти результаты свидетельствуют об возможности использования такого комплекса в качестве эффективного инструмента разработки ВЭУ с вертикальной осью вращения.
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, экспериментальное исследование, программно-аппаратный комплекс, численное моделирование, численные методы динамики сплошных сред
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Рассмотрен способ дистанционного определения угловой скорости вращения лопастей ветрогенератора, основанный на цифровой обработке видеопотока работы этого ветрогенератора. Анализируются основные проблемы, с которыми приходится сталкиваться при таком способе измерения угловой скорости. Рассматриваемый способ определения скорости вращения лопастей ветрогенератора возможен при условии, что частота кадров в несколько раз больше определяемой частоты вращения. Найдена мини-мально возможная погрешность этого метода измерения, рассчитана на конкретном при-мере реальная погрешность измерения угловой скорости.
Ключевые слова: цифровая обработка видеопотока, стабилизация изображения ветрогенератора, нахождение контуров лопастей ротора, оценивание угловой скорости вращения ротора
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Вводится представление о направляющих структурах директорного и рефлекторного типов, способствующих формированию воздушных потоков, заданным образом способствующих увеличению механической мощности на валу её ротора. Эти структуры могут быть использованы для усиления момента на валу ротора за счет увеличения полезной интерференции его со статором. Качественные соображения о влиянии введенных направляющих структур подтверждены введениеми числееными аэродинамическими расчетами двух модернизированных конструкций перспективной вихревой ветроэнергетической установки, рассмотренной в предыдущих работах авторов. Выбран наиболее оптимальный вариант модернизации ротора, который позволил увеличить мощность на его валу в среднем на 45% по отношению к соответствующей мощности для конструкции ВЭУ с исходной формой ротора в рабочем диапазоне скоростей ветра от 1 до 12 м/с. Материалы статьи могут быть использованы для проектирования оптимальных по критерию максимума аэродинамической мощности ротора ветроэнергетических установок, их станций, а также комплексных силовых энергетических установок, включающих в качестве одного из возобновляемых источников энергии ветроэнергетическую установку.
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, структуризация воздушного потока, направляющая структура директорного типа, направляющая структура рефлекторного типа, вихревая структура, крутящий аэродинамический момент ротора, аэродинамическая оптимизация по критерию мак
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
При формировании в процессе центрифугирования кольцевого сечения по методу «раздельного» бетонирования с формированием сечения изделия на первой стадии из исходной, в т.ч. мелкозернистой бетонной смеси, и с введением на второй стадии внутрь сформированного кольцевого сечения крупного заполнителя с последующим окончательным формированием сечения и уплотнением бетонной смеси посредством центрифугирования при расчетных для стадии уплотнения оборотах обеспечивается повышение, в зависимости от зоны сечения, предела прочности бетона на сжатие от 20% до 47%, начального модуля упругости от 6 до 19% относительно одностадийного центрифугирования. Соотношение vint/vext скоростей ультразвукового импульса при поверхностном прозвучивании по внутренней (vint) и внешней (vext) грани центрифугированного кольцевого сечения может рассматриваться как условный показатель однородности структуры бетона по сечению центрифугированного изделия. Ключевые слова: центрифугирование, раздельное бетонирование, однородность структуры, прочностные и деформационные свойства, пористость.
Ключевые слова: центрифугирование, раздельное бетонирование, однородность структуры, прочностные и деформационные свойства, пористость
05.23.05 - Строительные материалы и изделия , 05.23.17 - Строительная механика
В настоящей статье рассматриваются особенности управления силовой установкой на базе возобновляемых источников энергии для дополнительного и аварийного электропитания надводных робототехнических комплексов. Такого рода комплексная силовая энергетическая установка (КСЭУ) может быть построена на базе преобразователей ветровой и солнечной энергий и вырабатывать не менее 10-15% всей потребной для судна электрической энергии. Для наиболее важного элемента КСЭУ - ветроэнергетической установки (ВЭУ), рассматривается электромеханическое управление моментом на валу её ротора. Для этого, во-первых, решается задача управления угловой скоростью вращения ротора с помощью изменяемых элементов геометрии (ИЭГ) ВЭУ перспективного типа. В качестве ИЭГ рассматривается перестраиваемое расстояние от нижней части ротора до верхней части нижней направляющей структуры этой ВЭУ. Проводится моделирование полученных уравнений регулятора для частного случая стабилизации скорости вращения ротора. Во-вторых, обосновывается структурная схема электрического управления выходными характеристиками ВЭУ и приводится методика выбора некоторых ключевых элементов этой схемы. Рассматриваются особенности реализации электрической схемы подключения ВЭУ, солнечных панелей (СП) и дизельной генераторной установки в единую КСЭУ. Показывается, что построенная интегрированная система управления ВЭУ способна эффективно решать вопрос парирования внешних ветровых возмущений.
Ключевые слова: комплексная силовая энергетическая установка, роботизированная надводная платформа, перспективная ветроэнергетическая установка, солнечные панели, структурная электрическая схема подключения, гибридный контроллер
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
В данной работе выполнен анализ проблем и задач, возникающих при проектировании средств ситуационной осведомленности в результате которого установлено, что имеющиеся в данной области подходы не удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к современным интеллектуальным средствам оперативной поддержки принятия решений по причинам отсутствия в них методов и средств, отражающих динамику информационных процессов и распределённую архитектуру обработки информации, обладающей свойствами слабой структурированности. Предложены методы оперирования и извлечения знаний из слабоструктурированной динамической информации.
Ключевые слова: Ситуационная осведомленность, слабоструктурированные данные, темпоральная информация, динамичные структуры, интеллектуальный анализ
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.17 - Теоретические основы информатики
Обосновывается необходимость численного исследования гидродинамических коэффициентов автономного необитаемого подводного аппарата. Приведен алгоритм расчета коэффициентов. Определены начальные условия и модели среды, используемые при расчете. Приведены результаты исследования и методика расчета результатов виртуальной обдувки.
Ключевые слова: АНПА, гидродинамика, математическая модель, полином, аппроксимация, программный комплекс
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Расчитываются аэро- или/и гидродинамические воздействия со стороны сплошной среды необходимые для синтеза адекватной системы управлени. Проводится численное моделирование движения управляемого позиционно-траекторным регулятором мини-корабля при малых углах крена и наличии морского волнения на основе полносвязной математической модели и предложенной методики оценки гидродинамических воздействий.
Ключевые слова: надводный мини-корабль, позиционно-траекторный регулятор, аэро-гидродинамика, математическая модель, нелинейная динамика, CFD моделирование, внешние возмущения
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Разарботана математическая модель надводного мини-корабля "Нептун", включая математическую модель исполнительных механизмов. Произведена идентификация параметров математической модели. проведен анализ устойчивости и управляемости надводного мини-корабля по его математической модели.
Ключевые слова: математическая модель, надводный мини-корабль
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
На основе разработанной ранее математической модели автономного надводного мини-корабля «Нептун» и алгоритмов управления в статье предлагается структура авторулевого надводного мини-корабля «Нептун», реализация на бортовом вычислителе. Приводятся результаты экспериментов. Мини-корабль двигается по заданному курсу с заданной скоростью в автономном режиме, и выполняет задачу позиционирования в точке
Ключевые слова: авторулевой, надводный мини-корабль, математическое моделирование
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
В настоящей работе предлагается подход к реализации системы автоматического управления автономных необитаемых надводных кораблей на примере надводного мини-корабля "Нептун". Синтезированы алгоритмы авторулевого на основе теории управления динамическими объектами, разработанной проф. В.Х. Пшихоповым. Разарботана программа математического моделирования. приведены результаты моделирования, которые подтверждают корректность предлагаемых алгоритмов.
Ключевые слова: авторулевой, надводный мини-корабль, математическое моделирование
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Рассматривается экспертная система диагностики силовых трансформаторов, способная заменить специалиста-эксперта и принять правильное решение по техническому обслуживанию и ремонту силовых трансформаторов тяговых подстанций электрических железных дорог. Проведенный анализ существующих методов диагностики и контроля остаточного ресурса силовых трансформаторов тяговых подстанций показывает, что все методы направлены на определение уже существующего дефекта. Ставится задача создания автоматизированной системы прогнозирования развития дефекта в будущем. Предлагается готовая реализация системы с использованием рекуррентных искусственных нейронных сетей, обладающих хорошей способностью прогнозирования временных рядов
Ключевые слова: Электрические железные дороги, силовой трансформатор, тяговая подстанция, диагностика технического состояния, прогнозирование
05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В работе рассмотрены алгоритмы функционирования автопилота робота-дирижабля в режиме посадки. Рассмотрены базовые алгоритмы управления дирижаблей. Предложен новый способ формирования требований к траектории дирижабля в режиме посадки, обеспечивающий компенсацию бокового ветра без применения подруливающих даигателей и карданной схемы размещения движителей. Представленные результаты могут быть использованы при проектировании автопилотов роботизированных воздухоплавательных платформ.
Ключевые слова: автопилот, управление, посадка, дирижабль, робот