Search

Ячиков Игорь Михайлович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры вычислительной техники и программирования, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск; jachikov@mail.ru. Ширяев Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой систем автоматического управления, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; shiriaevvi@susu.ru. I.M. Yachikov1, jachikov@mail.ru, V.I. Shiryaev2, shiriaevvi@susu.ru 1Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russian Federation 2South Ural state University, Chelyabinsk, Russian Federation Введение. Существуют различные практические способы реализации магнитной левитации как метода удержания или подъема объекта с помощью одного только магнитного поля. В работе рассматривается следующий принцип создания равновесия тела. Небольшой цилиндрический неодимовый магнит удерживается при электромагнитном взаимодействии с пульсирующим током, протекающим через катушку. Для возникновения парящего эффекта при приближении магнита к катушке ток через нее отключается электронным ключом, срабатывающим от цифрового датчика Холла, расположенного на оси катушки. Вызывает практический интерес разработка простых рекомендаций, позволяющих прогнозировать факт удержания тела при данной конструкции катушки, токе через нее, размерах и свойствах постоянного магнита. Мало инженерных методик, позволяющих определять положение тела, его устойчивость и характер движения во взвешенном состоянии. Целью исследования является теоретическое и экспериментальное исследование динамических параметров постоянного магнита при его удержании в импульсном магнитном поле и создание упрощенной расчетно-экспериментальной методики для определения характеристик поведения тела во взвешенном состоянии. Материалы и методы. При выполнении работы применялись методы математического и компьютерного моделирования, а также экспериментального исследования. Созданное программное обеспечение с использованием средств разработки пакета Mathcad основывалось на известных методах численного интегрирования системы дифференциальных уравнений. Результаты. Предложена упрощенная расчетно-экспериментальная методика по определению магнитных моментов для постоянного цилиндрического магнита и катушки с током, а также примерного значения координаты положения тела во взвешенном состоянии. Разработана математическая модель одномерного движения магнита под действием силы тяжести и электромагнитной силы взаимодействия с импульсным магнитным полем при известном расстоянии, на котором происходит выключение тока. Заключение. Экспериментально и посредством компьютерного моделирования установлено, что чем выше частота пульсаций, тем при удержании тела наблюдается его меньшая амплитуда пульсаций и устанавливается более устойчивое равновесие. Частота пульсаций уменьшается с увеличением массы постоянного магнита, причем есть критическая масса, которая уже не удерживается в электромагнитном поле. При увеличении напряжения, подаваемого на коммутатор катушки, возрастает частота пульсаций тела и потребляемая электрическая мощность, при этом коэффициент заполнения импульсов тока снижается. Introduction. There are various practical ways to implement magnetic levitation as a method of holding or lifting an object using a magnetic field alone. The following principle of creating the balance of the body is considered in the work. A small cylindrical neodymium magnet is held during electromagnetic interaction with a pulsating current flowing through the coil. For a soaring effect to occur when the magnet approaches the coil, the current through it is switched off by an electronic key that is activated by a digital Hall sensor located on the axis of the coil. Of practical interest is the development of simple recommendations to predict the fact of body retention with a given coil design, current through it, dimensions and properties of a permanent magnet. There are few engineering techniques to determine the position of the body, its stability and the nature of movement in suspension. The aim of the study is a theoretical and experimental study of the dynamic parameters of a permanent magnet when it is held in a pulsed magnetic field and the creation of a simplified computational- experimental technique for determining the characteristics of the body in suspension. Materials and methods. When performing the work, methods of mathematical and computer modeling were used, as well as experimental studies. The created software using the development tools of the Mathcad package was based on well-known methods: numerical integration of a system of differential equations. Results. A simplified computational and experimental technique is proposed for determining magnetic moments for a permanent cylindrical magnet and coil with current, as well as an approximate value of the coordinate of the position of the body in suspension. A mathematical model of the onedimensional motion of a magnet under the influence of gravity and electromagnetic forces of interaction with a pulsed magnetic field at a known distance at which the current is turned off is developed. Conclusion. It was established experimentally and through computer simulation that the higher the frequency of the pulsations, the more rigid the pulsation amplitude is observed when the body is held and a more stable equilibrium is established. The ripple frequency decreases with increasing mass of the permanent magnet, and there is a critical mass that is no longer held in the electromagnetic field. As the voltage supplied to the coil switch increases, the frequency of the pulsations of the body and the consumed electric power increase, while the duty cycle of the current pulses decreases.

Колкк Андрей Александрович, преподаватель 1-го факультета подготовки штурманов, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», филиал в г. Челябинске, г. Челябинск; kandidatyra@mail.ru. Колкк Владимир Андреевич, старший помощник руководителя полетов группы руководства полетами, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», филиал в г. Челябинске, г. Челябинск; volodya2met@mail.ru. Ширяев Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой систем автоматического управления, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск; shiriaevvi@ susu.ru. A.A. Kolkk1, kandidatyra@mail.ru, V.A. Kolkk1, volodya2met@mail.ru, V.I. Shiryaev2, shiriaevvi@susu.ru 1 Russian Air Force Military Educational and Scientific Center “Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin”, Chelyabinsk branch, Chelyabinsk, Russian Federation, 2 South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation Введение. В основу современных информационных технологий для сложных систем автоматизации в условиях неопределенности положен принцип ситуационного управления. К таким технологиям относятся следующие: экспертные системы, нейросетевые структуры, нечеткая логика и ассоциативная память. Развитие интеллектуальных технологий связано с объединением различных методов обработки знаний. Данное направление обеспечивает повышение быстродействия, сокращение объема знаний. Предполагается возможным объединение нечеткой логики и экспертных систем. Цель исследования. Рассмотреть задачу совершенствования алгоритмов распознавания в системах управления путем объединения методов оптимальной фильтрации и нечеткой логики на этапе вторичной обработки информации о параметрах объектов. Материалы и методы. Для предварительной обработки будем рассматривать фильтры Калмана (ФК), для реализации которых в реальном времени требуется меньше вычислительных ресурсов по сравнению с алгоритмами гарантированного оценивания. В предлагаемом методе применим банк (ФК). Математическое моделирование проводим в программной среде Mathcad 14. В программной среде FuzzyTECH разрабатывается нечеткий проект «Распознавание типа объекта». Разработка нечеткой модели проходит в несколько этапов. Во-первых, представление входных переменных в терминах лингвистических переменных. Во-вторых, опираясь на знания экспертов, определяем термы для лингвистических переменных. В-третьих, создание блока правил. В-четвертых, исследование созданного нечеткого проекта. Результаты. Проведенное математическое моделирование ФК в устройствах слежения за параметрами объектов в процессе распознавания в программной среде Mathcad 14 показало возможность применения банка фильтров в рассмотренных устройствах. Созданы и исследованы алгоритмы распознавания типов объектов с использованием нечёткой логики. Заключение. Созданные алгоритмы системы управления, объединяющие в себе фильтрацию Калмана и нечеткую логику, повышают эффективность системы распознавания. Introduction. The basis of modern information technology for complex automation systems in the face of uncertainty is the principle of situational management. Such technologies include the following: expert systems, neural network structures, fuzzy logic and associative memory. The development of intelligent technologies is associated with the combination of various methods of processing knowledge. This area provides increased performance, reduced knowledge. It is supposed that fuzzy logic and expert systems can be combined. Aim. Consider the task of improving recognition algorithms in control systems by combining optimal filtering methods and fuzzy logic at the stage of secondary processing of information about object parameters. Materials and methods. For preliminary processing, we will consider Kalman filters (FC), for the implementation of which in real time less computing resources are required in comparison with guaranteed estimation algorithms. In the proposed method, we apply FC Bank. We carry out mathematical modeling in the Mathcad 14. In the FuzzyTECH software environment, a fuzzy project “Recognizing the type of an object” is being developed. Development of a fuzzy model takes place in several stages. Firstly, the presentation of input variables in terms of linguistic variables. Secondly, relying on expert knowledge, we define terms for linguistic variables. Thirdly, the creation of a block of rules. Fourth, a study of the created fuzzy project. Results. The mathematical modeling of the FC in the devices for tracking the parameters of objects in the process of recognition in the Mathcad 14 software environment showed the possibility of using a filter bank in the considered devices. Algorithms for recognizing object types using fuzzy logic have been created and studied. Conclusion. The created control system algorithms, combining Kalman filtering and fuzzy logic, increase the efficiency of the recognition system.