ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО-ПОТОКОВЫМ МЕТОДОМ ЗАДАЧ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМ
ИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ ЭТИХ СИСТЕМ

Старостин Игорь Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра электротехники и авиационного электрооборудования, Московский государственный технический университет гражданской авиации (Россия, г. Москва, Кронштадтский бульвар, 20), starostinigo@yandex.ru

62-97/-98

DOI

10.21685/2307-4205-2020-3-15 

Актуальность и цели. При проектировании и создании технических объектов, в частности компонентов авиационных систем, встает вопрос о надежности и качестве их эксплуатации. Путями повышения надежности и качества эксплуатации систем являются: диагностика и прогнозирование, а также управление этими объектами. Для решения описанных задач необходима математическая модель исследуемого технического объекта, которая автором получается из анализа физико-химических процессов потенциально-потоковым методом и из результатов испытания этих систем. Трудоемкость описанных действий обуславливает необходимость их программной реализации, в общем случае распределенной (если размерность системы большая). Целью настоящей работы является разработка методов программной реализации построения математических моделей технических объектов из потенциальнопотоковых уравнений процессов в них и результатов испытания этих объектов.
Материалы и методы.
Потенциально-потоковый метод был программно реализован автором с использованием модельноориентированного проектирования (стандарт modelica). Программно реализуется расчет различных динамик физико-химических процессов при различных параметрах потенциально-потоковых уравнений с дальнейшей аппроксимацией на множестве этих возможных динамик формальной модели в их заданном классе. Экспериментальные исследования формальных параметров этих моделей с дальнейшим построением моделей (из формальных моделей) осуществляются статистическими методами.
Результаты. На основе описанных методов в настоящей работе представляется структура программной реализации методов построения математических моделей систем из анализа физико-химических процессов в них и результатов испытаний этих систем.
Выводы. Результаты работы позволяют создать программно-аппаратный комплекс, позволяющий из за-данной пользователем структуры физико-химических процессов в техническом объекте строить формальные математические модели, затем из имеющихся экспериментальных данных (в частности, собранных этим комплексом) строить математические модели этих систем. Так как в общем случае этот комплекс представляет собой горизонтально масштабируемый вычислительный кластер, то это дает возможность строить описанные модели систем произвольной сложности.

Ключевые слова

технические объекты, надежность и качество эксплуатации, потенциально-потоковый метод, математическое моделирование. 

 Скачать статью в формате PDF

1. Старостин, И. Е. К проблеме программной реализации методов моделирования и идентификации параметров физико-химических процессов в энергетике / И. Е. Старостин, А. Г. Степанкин, М. Л. Тюляев,В. В. Лавров // Научные чтения по авиации, посвященные памяти Н. Е. Жуковского : сб. тр. XIV Всерос.науч.-техн. конф. – Москва : Экспериментальная мастерская «НаукаСофт», 2017. – С. 498–508.
2. Колодежный, Л. П. Надежность и техническая диагностика : учебник для вузов / Л. П. Колодежный,А. В. Чернодаров. – Москва : ВУНЦ ВВС ВВА им. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина, 2010. – 452 с.
3. Бессекерский, В. А. Теория систем автоматического управления : учебник / В. А. Бессекерский, Е. П. Попов. – Санкт-Петербург : Профессия, 2003. – 752 с.
4. Крутько, П. Д. Обратные задачи динамики в теории автоматического управления : цикл лекций / П. Д. Крутько. – Москва : Машиностроение, 2004. – 576 с.
5. Харьков, В. П. Адаптивное управление динамической системой на основе обратных задач динамики / В. П. Харьков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2016. – Т. 1. – С. 176–177.
6. Starostin, I. E. Identification of system models from potential-stream equations of the basis of deep learning on experimental data / I. E. Starostin, S. P. Khaluytin // Civil Aviation High Technologies. – 2020. – Vol. 23 (2). – P. 47–58.
7. Старостин, И. Е. Получение моделей надежности технических объектов из потенциально-потоковых уравнений физико-химических процессов в этих объектах / И. Е. Старостин // Надежность и качество сложных систем. – 2020. – № 1 (29). – С. 6–13.
8. Старостин, И. Е. К вопросу программной реализации методики получения математической модели эксплуатируемого объекта из потенциально-потоковых уравнений физико-химических процессов /И. Е. Старостин // Научные горизонты. – 2019. – № 11 (27). – С. 214–230.
9. Эткин, В. А. Энергодинамика: синтез теорий переноса и преобразования энергии : монография / В. А. Эткин. – Санкт-Петербург : Наука, 2008. – 409 с.
10. Jou, D. Extended irreversible thermodynamics / D. Jou, J. Casas-Vázquez, G. Lebon. – New York, USA :Springer, 2006. – 528 p.
11. Полак, Л. С. Неравновесная химическая кинетика и ее применение : монография / Л. С. Полак. – Москва : Наука, 1979. – 248 с.
12. Starostin, I. E. Kinetic theorem of modern non-equilibrim thermodynamic : monograph / I. E. Starostin,V. I. Bykov. – Raleigh (Noth Caroline, USA) : Open Science Publishing, 2017. – 229 p.
13. Старостин, И. Е. Программная реализация методов современной неравновесной термодинамики и система симуляции физико-химических процессов SimulationNonEqProcSS v.0.1.0 : монография / И. Е. Старостин, А. Г. Степанкин. – Бо Бассен, Маврикий : Lambert academic publishing, 2019. – 127 с.
14. Старостин, И. Е. Алгоритм численного интегрирования потенциально-потоковых уравнений в сосредоточенных параметрах с контролем корректности приближенного решения / И. Е. Старостин // Компьютерные исследования и моделирование. – 2014. – Т. 6, № 4. – С. 479–493.
15. Старостин, И. Е. Упрощение потенциально-потоковых уравнений динамики физико-химических процессов для получения математической модели системы / И. Е. Старостин, С. П. Халютин, В. И. Быков //Сложные системы. – 2019. – № 3 (32). – С. 82–97.
16. Старостин, И. Е. Задание функций состояния для величин, входящих в формализм потенциальнопотокового метода описания динамики физико-химических процессов / И. Е. Старостин // Инновационные информационные и коммуникационные технологии : материалы XVI Междунар. науч.-практ. конф. –Москва : Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 2019. – С. 317–322.
17. Старостин, И. Е. Программная реализация на базе СКМ Scilab методологии построения математической модели системы из уравнений физико-химических процессов в ней / И. Е. Старостин // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. – 2020. – Т. 1. – С. 41–44.
18. Воеводин, В. В. Параллельные вычисления : учеб. пособие / В. В. Воеводин, Вл. В. Воеводин. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2002. – 608 с.
19. Сансоне, Дж. Обыкновенные дифференциальные уравнения : монография / Дж. Сансоне. – Москва :Изд-во иностранной литературы, 1953. – 346 с.
20. Калиткин, Н. Н. Численные методы : учебник для вузов / Н. Н. Калиткин. – Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2011. – 592 с.