Игорь Евгеньевич Старостин, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электротехники и авиационного электрооборудования,  Московский государственный технический университет гражданской авиации (Россия, г. Москва, Кронштадтский бульвар, 20) E-mail: starostinigo@yandex.ru
Станислав Иванович Гавриленков, заведующий учебной лабораторией кафедры электротехники и авиационного электрооборудования, Московский государственный технический университет гражданской авиации (Россия, г. Москва, Кронштадтский бульвар, 20) E-mail: gavrilenkov@mstuca

Аннотация

Актуальность и цели. Основой решения практических задач современной технологии являются математические модели объектов, в которых протекают процессы различной физической и химической природы. Основными требованиями к математическим моделям являются точность и адекватность – непротиворечивость физическим и химическим законам. В общем случае для построения таких моделей систем авторами был предложен в рамках механики, электродинамики и современной неравновесной термодинамики метод математического прототипирования энергетических процессов. Соответственно, модели физических и химических процессов различной природы, даваемые упомянутым методом, не противоречат общим физическим законам (законам термодинамики, механики и электродинамики), а также физическим особенностям рассматриваемой системы. Однако для численной реализации упомянутых математических моделей необходимы данные испытаний объектов. Так как с учетом процессов старения, протекающих в объекте, изменяются его свойства, то возникает необходимость непрерывного мониторинга его состояния, который может быть осуществлен путем непрерывной обработки данных его измеряемых параметров. Это и обусловливает необходимость использования цифровых двойников рассматриваемого объекта, причем в основу математического ядра упомянутых цифровых двойников положен метод математического прототипирования энергетических процессов. Архитектуре математического ядра таких цифровых двойников посвящена настоящая работа. Материалы и методы. Синтез уравнений динамики физических и химических процессов осуществляется на базе метода математического прототипирования энергетических процессов. Аналитическое решение уравнений динамики системы строится специальными методами интегрирования систем дифференциальных уравнений. На основе упомянутого аналитического решения строится модель системы для решения практических задач. Результаты. Предложенная архитектура математического ядра цифровых двойников различных физико-химических систем на базе метода математического прототипирования позволяет более точно диагностировать и прогнозировать состояние таких систем. Выводы. Предлагаемая архитектура математического ядра цифровых двойников систем различной физической и химической природы является единым подходом построения математического ядра цифровых двойников упомянутых систем различной природы.

Ключевые слова

метод математического прототипирования энергетических процессов, математическое моделирование, цифровые двойники

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Старостин И. Е., Гавриленков С. И. Архитектура математического ядра цифровых двойников различных физико-химических систем на базе метода математического прототипирования энергетических процессов // Надежность и качество сложных систем. 2024. № 4. С. 160–168. doi: 10.21685/2307-4205-2024-4-17