Автоматические системы управления все чаще применяются в разных отраслях нашей жизни. Они выполняют функции регулирования, контроля и защиты процессов, обеспечивающих безаварийную и длительную работу различного высокотехнологичного и бытового оборудования. Например, в каждом пассажирском самолете стоит множество датчиков, которые контролируют абсолютно все, что происходит внутри и снаружи. Управляет всеми этими приборами автоматика, в которую запрограммировано большое количество алгоритмов. Но в летательном аппарате есть объекты, которым свойственно менять свои заданные параметры из-за непредвиденных ситуаций, таких как плохая погода или попадание постороннего предмета в турбину. Поэтому необходимо использовать алгоритмы, которые смогут улучшить контроль автоматики в нестандартных случаях. Ученые Пермского Политеха создали метод, который поможет улучшить автоматическую систему управления в плохих погодных условиях, а также увеличит срок службы авиационных двигателей. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Статья с результатами исследования была опубликована в сборнике конференции молодых исследователей России по электротехнике и электронике «2023 ElConRus», состоявшейся в Санкт-Петербурге.
По словам ученых, характеристики газотурбинных двигателей или камер внутреннего сгорания могут меняться в зависимости от погоды или непредвиденных ситуаций, например, скачка напряжения или попадания постороннего предмета в турбину. Уловить эти изменения очень трудно, поэтому в них устанавливают специальные датчики для считывания параметров, чтобы автоматика могла адаптироваться под новые условия и сбалансировать мощности. Но из-за флуктуационных и импульсных помех система не всегда эффективна или вовсе не работает. Из-за этого может произойти ненужное увеличение мощностей авиадвигателя, что влечет за собой перерасход топлива, а также вырабатывание эксплуатационного ресурса.
— В настоящее время общепризнано, что основной проблемой объектов с такими непостоянными значениями является отсутствие их математического описания, а также несистемное изменение характеристик переходного процесса. Следует отметить, что при проектировании авиационных автоматических систем управления допустимое значение перерегулирования лежит в диапазоне 3-7%, что влияет на сложность проектируемой регулирующей системы. Поэтому мы решили использовать метод адаптации с эталонной моделью совместно с методом разности степеней принадлежности для объектов с непостоянными значениями, — говорит заведующий кафедрой автоматики и телемеханики ПНИПУ, доктор технических наук, Александр Южаков.
— Для решения адаптации мы спрограммировали алгоритм, который спокойно встраивается в автоматическую систему управления. Он позволяет автоматике с высокой точностью перестроиться под новые условия, и тем самым, не дать двигателю выдавать больше мощностей, чем нужно. Кроме того, технология устойчива к различным помехам, в том числе и плохим метеоусловиям: грозе, снегопаду, граду и многим другим, — рассказывает ассистент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Сергей Сторожев.
Благодаря разработке ученых Пермского Политеха улучшается контроль автоматической системой управления над механизмами, которые могут работать в незаданных параметрах в нестандартных условиях. Это позволяет экономить энергию и ресурсный потенциал, например, двигателей самолетов или другой техники, где есть автоматика.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн. рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % —региональные университеты.