Кафедра АУТС

Научно-исследовательская лаборатория оснащена при содействии АО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА имени Г.А. Ильенко». Она содержит 10 – компьютеров с 4-ядерными процессорами, сервер, сетевое оборудование, ноутбук с проектором и экраном, маркерная доска и мебель.

Целью деятельности научно-исследовательской лаборатории является разработка математических моделей и исследование динамики встраиваемых систем управления летательными аппаратами. При потере управляемости сваливание летательного аппарата происходит за считанные секунды, поэтому к встраиваемым системам управления предъявляются жесткие требования по быстродействию. Контроллеры таких систем управления должны обладать предельным быстродействием и решать задачи управления в жестком реальном времени.

Математическое моделирование и вычислительный эксперимент, в отличие от натурного эксперимента, позволяют значительно сократить время и затраты на проектирование встраиваемых систем управления. Кроме того вычислительный эксперимент позволяет исследовать динамику встраиваемой системы управления во всех аварийных режимах работы летательного аппарата.

Для моделирования динамики встраиваемых систем управления на компьютеры установлены различные лицензионные пакеты программ такие как: LabVIEW, Multisim, MATLAB Simulink и др. Оснащенная современными компьютерами и специальным программным обеспечением лаборатория позволит проводить исследования на качественно новом уровне, решать перспективные задачи для нужд АО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА имени Г.А. Ильенко».

Научно-исследовательская лаборатория предоставит возможность бакалаврам, магистрантам и аспирантам ЧГУ учиться и проводить научные исследования при выполнении курсовых и дипломных проектов, выполняемых по заданию АО «Научно-производственный комплекс «ЭЛАРА имени Г.А. Ильенко».

Возможности современных МП значительно возросли, для составления программ все чаще используются языки высокого уровня, такие как СИ и т.п., гораздо больше ориентированных на человека. Тем не менее, разработка прикладного программного обеспечения для микропроцессорных систем представляет сложный процесс, состоящий из ряда взаимосвязанных этапов и имеет ряд специфических особенностей, связанных с областью их применения по сравнению с разработкой программ для микро-ЭВМ.

В последние годы получило распространение и кардинально изменило технику управления производственными процессами специальное устройство, называемое программируемым логическим контроллером (ПЛК). Для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи контроллеры содержат широкий спектр модулей, позволяющих создавать распределенные структуры ввода-вывода и простое включение в различные типы промышленных сетей.

Для программирования ПЛК используются стандартизированные языки, которые подразделяются на графические и текстовые. Универсальным инструментом разработки прикладных программ для ПЛК является CoDeSys, которому доступны все пять определенных стандартом языков.

* Разработана методика синтеза логического устройства релейной системы автоматического регулирования тока при диагональной коммутации с поочередным переключением ключей мостовой схемы вентильного преобразователя, которая состоит из методики синтеза логического устройства релейной САР тока при диагональной коммутации ключей с пере-ключением верхнего транзистора моста и методики синтеза схемы, обеспечивающей смены очередности переключения ключей.

Структурная схема смены очередности переключения ключей представлена в виде двух четырехканальных ключей, реализованных на логических элементах и схемы управления ключами, выполненная на основе счетчика по mod2 на Т-триггере. В ходе синтеза логического устройства получена схема, содержащая минимальное количество логических элементов и элементов памяти.

* Разработана модель релейной системы автоматического регулирования тока при диагональной коммутации с поочередным переключением ключей мостовой схемы вентильного преобразователя на Multisim. Модель САР тока реализована по синтезированной ранее структурной схеме на виртуальных электронных компонентах, размещенных в библиотеке Multisim. При этом выполнена гальваническая развязка цепей управления и силовой цепи преобразователя. Модель позволяет представить временные диаграммы работы всех элементов САР тока в реальном масштабе времени. В ходе моделирования работы САР тока на Multisim установлено, что разработанная модель полностью подтверждает достоверность по-лученных в ходе структурного синтеза результатов.

* Предлагаются ультразвуковые методики и программно-аппаратные средства для контроля неоднородной газовой среды (турбулентных воздушных потоков, конвективных по-токов и стратификации газа у нагретой поверхности), а также для задач вибродиагностики. Показана возможность увеличить разрешение ультразвуковых приборов за счет использования цифровой фазовой модуляции сигналов и их

корреляционной обработки. Новизна работы связана с возможностью получения информации о пространственно-временной не-однородности среды при анализе многолучевого распространения импульсных сигналов по разным траекториям. На основе экспериментальных и теоретических исследований разрабатываются новые методы моделирования и цифровой обработки сигналов при импульсных ультразвуковых измерениях. Анализируются особенности работы ультразвуковых си-стем при случайной модуляции амплитуды и фазы сигнала. Результаты могут использоваться в системах бесконтактного контроля, управления и испытаний электрооборудования (сушильных, насосных, вентиляторных установок), в качестве уровнемеров жидких сред в условиях конвекции и кипения, при контроле процессов тепло- и массопереноса в химической промышленности, вибродиагностики оборудования электроэнергетики и т.д. Предлагаемые аппаратные средства, имеющие относительно малую стоимость и массогабаритные показатели, могут быть интегрированы в соответствующие информационно-измерительные и управляющие системы.

* Предлагаются алгоритмы обработки и системного анализа неоднородных случайных данных с использованием аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС). Применяются нейронные сети прямого распространения с простой архитектурой. В качестве исходного статистически неоднородного массива данных для анализа используются результаты психодиагностики, полученные при помощи тестов с разными числовыми шкалами. Распределение данных в выборке отлично от нормального (гауссова). Показано, что использование нейросетевых моделей для системного анализа неоднородных многомерных данных позволяет делать выводы о наличии внутрисистемных связей и провести их количественную оценку, как на основе статистических критериев, так и селективно — между отдельными элементами и группами внутри массива исходных данных. Обучение ИНС, как результат решения задачи многопараметрической нелинейной оптимизации, не накладывают ограничений, характерных для традиционных статистических методов анализа.

Участие в научно-исследовательской работе (хоздоговор №2107-17 от 04 декабря 2017 года с ОАО «ЭЛАРА»).

— Внедрение научных разработок в практику

Результаты исследований по развитию ультразвуковых методов контроля неоднородных газовых сред внедрены в ФГБОУ ВО «Костромская ГСХА» при анализе работы аэрожелобной сушилки, в учебном процессе ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова».