Методическое пособие 771

3.Розенфельд И. Л. Защита металлов от коррозии лакокрасочными покрытиями / И. Л. Розенфельд, Ф. И. Рубинштейн, К. А. Жигалова. - М.:

Химия, 1987. - 222 с.

4.Петрова, Л.Г., Косачев, А. В. Способы защиты металлов от коррозии /Л. Г. Петрова, А. В. Косачев// Поколение будущего. — 2013 — с.243-246.

270

УДК 628.515

РАСЧЕТ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И КАЛИБРОВКА ДИОДНОЙ ПУШКИ

С.А. Довбня1, С.А. Карпункова2, А.Ю. Лебедева3, А.К. Тарханов4, А.И. Никишина5

1,2,3Студенты гр. БСТР-185; 1sergodovbn@mal.ru;

4,5 Канд. физ.-мат. наук, доценты; anvetkin@yandex.ru, ann-nikishina@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Разработана и создана установка для изучения процессов, идущих под действием электромагнитного излучения в видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Исследовано соответствие заводских заявленных характеристик светодиодов фактической длине волны.

Ключевые слова: диодная пушка, теплоотвод, фотоактивация, УФ-излучение.

Многие процессы и реакции могут идти только в присутствии освещения в разных диапазонах [1]. Некоторые могут протекать и без света, но их скорость при этом существенно снижается. Для изучения таких процессов используются различные осветители, например, ксеноновые или галогенные лампы и др. Недостатком таких осветителей является то, что они, обладая сплошным спектром, не позволяют изучить зависимость параметров от длины волны излучения. Кроме того, данная методика не предоставляет возможности изучить параметры реакций в зависимости от интенсивности электромагнитного излучения. Поэтому для детального исследования фотокаталитических процессов было принято решение изготовить серию мощных светодиодных излучателей, позволяющих в монохроматическом излучении и при контролируемой интенсивности проводить необходимые эксперименты. В качестве источников света были выбраны монохроматические трехваттные светодиоды, изготовленные по SMD — технологии [2]. Такие излучатели требуют прецизионного контроля тока и достаточного для рассеяния подводимой мощности теплоотвода [3,4]. Для электропитания диодов было решено использовать фиксированные источники тока на 350 и 700 мА. Проверка данных приборов в лабораторных условиях подтвердила заявленные токи. Эти приборы являются частотными и имеют высокий КПД, поэтому теплоотвод для них не требуется. Для эффективного охлаждения осветителей использованы алюминиевые радиаторы с толщиной основания 12 мм и ребрами высотой 35 и толщиной 2 мм. Шаг размещения ребер таков, что при небольших мощностях достаточно режима естественной конвекции. На каждом радиаторе круглой формы (обусловлено особенностями измерительной установки) размещено 6 диодов. Опытным путем установлено, что при мощности до 6 Вт достаточно естественного охлаждения. При эксплуатации в режиме максимальной мощности необходимо использование режима принудительной конвекции, который обеспечивается специально изготовленным вентилятором. Даже при включении всех шести светодиодов

271

температура основания не превышает 45 0С, что соответствует температуре кристалла 55-60 0С при максимально допустимой температуре 100 0С. Проверка спектрального состава излучения на спектрометре USB 2000 показала, что пики интенсивностей не всегда совпадают с заявленными производителем в пределах допустимых погрешностей. Длины волн для изготовленных пушек составляют

372, 399, 427, 457, 509, 628 нм (рис. 1).

Рис. 1

Для контроля интенсивности используется токовый и количественный методы. В первом случае на диод подается ток 350 или 700 мА. Во втором - включаются в работу один или несколько кристаллов. В ходе лабораторных испытаний выявлено, что интенсивность не пропорциональна току. При увеличении тока в 2 раза интенсивность растет в 1,5 раза (рис. 2), что необходимо учитывать при проведении экспериментов.

70000

60000

50000

40000

30000

20000

10000

0

-10000

Рис. 2

Литература

1. С.А. Довбня, С.А. Карпункова, А.Ю. Лебедева, А.К. Тарханов, А.И. Никишина. Фотокаталитеческая очистка воды в присутствии оксида титана. / Сборник трудов победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и технологий «Научная опора воронежской области» Воронеж 2019 448-

449 с.

272

2. Светодиодные лампы, фонари, светильники - продукция и подсветка по технологии 21 века: Режим доступа: http://www.ledlight.com.ua/articles/revolution.html

3.Шуберт Ф. Светодиоды. Изд-во: Физматлит, 2008 г., 496 с.

4.Справочная книга по светотехнике/Ю. Б. Айзенберга. - М.:Знак, 2006.-

951 с.

273

УДК 004.896

РЕАЛИЗАЦИЯ АГЕНТА «ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО» В МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ШАХТНЫМ ТРАНСПОРТОМ

Е.Ю. Бозюкова1, С.А. Олейникова2 1Магистр гр. МАС-191, e.bozukowa@yandex.ru

2Д-р техн. наук, профессор, s.a.oleynikova@gmail.com

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Предметом исследования является мультиагентная система, позволяющая организовать управление шахтным транспортом. Разработан алгоритм функционирования отдельных агентов, отвечающих за перемещение отдельных транспортных единиц.

Ключевые слова: мультиагентная система, моделирование, интеллектуальный агент.

Рассматривается задача управления шахтным транспортом путем on-line контроля за перемещением соответствующих транспортных средств и, при необходимости, управления этим перемещением путем формирования сигналов об остановке или возобновлении движения для данного транспорта. В [1] был предложен подход к решению данной задачи, основанный на взаимодействиии интеллектуальных агентов, каждый из которых связан с определенным транспортом. Каждый агент должен считать соответствующую информацию из базы данных (свой маршрут, время отправления и т.д.) и, согласно данной информации, осуществлять перемещение.

Реализация мультиагентной системе будет осуществляться в среде AnyLogic [3]. Эта среда имитационного моделирования не только содержит библиотеку, позволяющую имитировать передвижение железнодорожного транспорта (объект: железнодорожный путь, вагон и т.д.), но и имеет средства для реализации и взаимодействия агентов.

Представим некоторые детали разрабатываемой модели. Для имитации перемещения всех шахтных единиц за каждой из них закреплен определенный маршрут (путь). Поскольку шахта имеет множество развилок, этот путь можно представить с помощью совокупности отрезков, каждый из которых соединяет две точки развилок (назовем их контрольными точками). Основная цель агентадиспетчера в данной системе – не допустить столкновения транспортных средств. Очевидно, что если при подходе к очередной контрольной точке агент

– транспортное средство убедилось в безопасности дальнейшего продвижения (с точки зрения потенциального столкновения), то на самом отрезке пути опасная ситуация ему уже не грозит. Таким образом, агент – диспетчер, в первую очередь, наблюдает за корректностью передвижения транспорта при приближении к контрольным точкам. Транспортное средство каждый раз перемещается на некоторое смещение (проходя, таким образом текущий отрезок) и, при подходе к контрольной точке определяет возможность

274

движения как самостоятельно, так и с помощью диспетчера. В случае появления сигнала от диспетчера, агенту необходимо остановить движение даже в случае, если он считает его безопасным.

Исходя из этого был разработан алгоритм функционирования агента, отвечающего за транспортное средство. Он имеет следующий вид (рис. 1).

Рис. 1. Алгоритм агента, отвечающего за транспортное средство

275

Данный алгоритм был положен в основу модели, позволяющей визуализировать движение транспорта в шахте, а также предоставляющей возможность диспетчеру формировать реакцию для агентов в случае потенциальной опасности путем управляющего сигнала, получив который агент обязан остановить движение. Возобновить движение он может, лишь получив соответствующий сигнал от диспетчера.

Пример фрагмента внешнего вида приложения для диспетчера представлен на рис. 2. Диспетчер может регулировать движение транспортным средство ТС1 путем включения/ выключения семафора с помощью элемента «флажок» [3]. При включении (как показано на рис. 2) семафор загорится красным цветом, при выключении (разрешении движения) – зеленым.

Рис. 2. Фрагмент визуализации движения транспортных средств

Таким образом, разработан алгоритм для интеллектуального агента, отвечающего за передвижение заданной транспортной единицы, в мультиагентной системе диспетчерского управления шахтным транспортом. Также представлен фрагмент реализации соответствующей модели в среде AnyLogic.

Литература

1.Бозюкова Е.Ю. Разработка подсистемы диспетчеризации для автоматизированных систем управления горнодобывающей промышленности [Текст]/ Е.Ю. Бозюкова, С.А. Олейникова// Научная опора Воронежской области Сборник трудов победителей конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов ВГТУ по приоритетным направлениям развития науки и технологий. Воронеж, 2019. С. 330-332.

2.Городецкий В.И Многоагентные системы (обзор)/ В.И. Городецкий, М.С. Грушинский, А.В. Хабалов// Новости искусственного интеллекта. – 1998.

–№2. – С.64-116.

3.Borshchev A. The Big Book of Simulation Modeling. Multimethod Modeling with AnyLogic 6 [Электронный ресурс] // AnyLogic.ru. URL https://www.anylogic.ru/resources/books/big-book-of-simulation-modeling/

276

УДK 538.9

РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДАЧИ ГРЕЮЩЕГО ПАРА В КОНТУРЕ ВНЕШНЕГО НАГРЕВА ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНОГО

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВУЛКАНИЗАЦИИ

Б. Яхиауи1, А.А. Митрохин2, В.Л. Бурковский3 1Аспирант, bou93yah@gmail.com

2Аспирант, alekseymitrohin@yandex.ru

3Д-р техн. наук, профессор, emses@list.ru

ФГБОУ «Воронежский государственный технический университет»

Вработе представлен синтез нечеткого регулятора, а также ПИД-регулятора регулирования температуры греющего пара процесса вулканизации автомобильных шин.

Атакже проведен анализ работоспособноститрадиционного ПИД-регулятора и нечеткого регулятора с использованием Matlab и Simulink. В конечном итоге проведено сравнение различных параметров временной области.

Ключевые слова: система нечеткого регулирования, нечеткая логика, вулканизация, ПИД-регуляторы.

Впоследнее время современные технологические процессы, исполь-

зуемые в различных отраслях промышленности, требуют все более инновационных методов управления, это связано с высокими требованиями к спецификациям этих процессов. Наиболее распространенными методами управления, используемыми в автоматическом регулировании на сегодняшний день, являются традиционные методы, основанные на ПИД-регуляторах, благодаря их эффективности и доказанным результатам, продемонстрированным в стольких исследованиях на протяжении десятилетий, а также их простоте внедрения и довольно низким затратам. Однако применение ПИДрегуляторов не всегда дает убедительные результаты при определенных условиях, таких как нелинейность, отсутствие математической модели, описывающей реальный процесс, отсутствие точности в математической модели, функционирующей в условиях неопределенности, или отсутствие количественных данных о соотношениях вход-выход [1]. Таким образом, необходимо разработать новые методы автоматического управления современными технологическими процессами. В течение нескольких последних лет нечеткое управление стало одним из наиболее активных и эффективных направлений исследований в области применения теории нечетких множеств, особенно в области промышленных процессов, которые не поддаются управлению традиционными методами из-за выше указанных условий. Нечеткое управление основано на нечеткой логике[2], которая гораздо ближе по духу к человеческому мышлению и естественному языку, чем традиционные логические системы.

277

В работе представлен синтез нечеткого регулятора, а также ПИДрегулятора регулирования температуры греющего пара процесса вулканизации автомобильных шин. На рис. 1 показана схема регулирования температуры нагрева ПИД-регулятором, параметры регулятора оптимизированы таким образом, чтобы иметь наиболее близкие переходные характеристики, требуемые в спецификации для ведения технологического процесса вулканизации автомобильных шин.

Рис. 1. Схема регулирования температуры ПИД-регулятором

Cинтез нечеткого регулятора осуществляется в несколько этапов: фаззификация, то есть выбор лингвистических переменных, с которыми связаны степени принадлежности, определяемые назначенными им функциями принадлежности, формулирование базы данных путем выбора входов-выходов и их отношений в виде "ЕСЛИ…, ТО…" и этап дефаззификации для преобразования нечетких выходных сигналов в интерпретируемые четкие сигналы [3].

Лингвистические значения, определенные для температуры пара «steamtemperature», TR= 174°C : требуемая температура :

<«steam temperature», Tt, Xt>, где

T1= {«considerably less than reference», «less than reference», « little less than reference», «in reference», «little more than reference», «more than reference», « considerably more than reference»},

X1= { TR-dTmax, TR-0,75dTmax, TR-0,5dTmax, TR-0,25dTmax, 0, TR+0,25dTmax, TR+0,5dTmax, TR+0,75dTmax, TR+dTmax}.

Результаты фуззификации представлены на рис. 2.

Рис. 2. Функции принадлежности входной переменной «steamtemperature»

На рис. 3 показаны графики переходных характеристик, которые достаточно четко отражают разницу принципа действия ПИД-регулятора и нечеткого регулятора. После сравнения графиков традиционного ПИД и

278

нечеткого регулятора, показанных на рис.3.,следует отметить что ПИДрегулятор производит отклик с меньшим временем задержки и временем нарастания по сравнению с нечетким регулятором, но он обеспечивает очень высокое время установления из-за колебательного поведения и имеет большое превышение, а нечеткий регулятор не имеет превышение и имеет быстрый отклил, он достигает заданного режима в два раза быстрее по сравнению с традиционным ПИД-контроллером.

Рис. 3. Переходные характеристики для ПИД-регулятора и нечеткого регулятора

Таким образом, на основе этих результатов, регулирование процесса подачи греющего пара в контуре внешнего нагрева потенциально опасного технологического процесса вулканизации с помощью нечеткого регулятора дает лучшие переходные характеристики, надежность и стабильность.

Литература

1.Яхиауи Б., Митрохин А.А., Бурковский В.Л. Модель управления и прогнозирования качества продукции в условиях потенциально опасного процесса вулканизация автомобильных шин // Моделирование, оптимизация, и информационные технологии. –2019.–Т. 7. –№.3.

2.L. A. Zadeh. Fuzzy sets // Information and Control. – 1965. – vol. 8. – PP. 338–353.

3.Митрохин А.А, Гусев К.Ю, Бурковский В.Л. Модели прогнозирования качества продукции потенциально опасного процесса вулканизации автомобильных шины // Вестник воронежского государственного технического университета. –2017.–Т. 13. –№. 3. –С. 28–33.

279