ПРЕДСТАВЛЯЕТ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
SAINT-PETERSBURG STATE UNIVERSITY OF AEROSPACE INSTRUMENTATION PRESENTS
XXVI МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ “ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ” … 3
XXVI INTERNATIONAL CONFERENCE WAVE ELECTRONICS AND INFOCOMMUNICATION SYSTEMS
Шишлаков В. Ф., Ватаева Е. Ю., Гречкин Н. Л., Шишлаков Д. В.
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЙ МАЛОМОЩНОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ … 5
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.1
Аннотация: Рассмотрен синтез корректирующего устройства для потенциометрической маломощной следящей системы. В качестве математического аппарата решения предлагается использовать обобщенный метод Галеркина. Для построения адекватной математической модели используется полиномиальная аппроксимация. Приведены результаты синтеза корректирующего устройства.
Ключевые слова: нелинейные системы, полиномиальная аппроксимация, нелинейные характеристики, обобщенный метод Галеркина, следящая система.
Shishlakov V. F., Vataeva E. Yu., Grechkin N. L., Shishlakov D. V.
PARAMETRIC SYNTHESIS OF A POTENTIOMETRIC LOW-POWER TRACKING SYSTEM
Abstract: The article deals with the synthesis of a corrective device for a potentiometric low-power tracking system. It is proposed to use the generalized Galerkin method as a mathematical apparatus for solving. To build an adequate mathematical model, a polynomial approximation is used. The results of the synthesis of the corrective device are presented.
Keywords: nonlinear systems, polynomial approximation, nonlinear characteristics, generalized Galerkin method, tracking system.
Костин А. С.
ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ И ПРОГРАММНЫХ МЕТОДОВ АВТОНОМНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ МЕСТ ПОСАДКИ БЕСПИЛОТНЫХ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ … 10
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.2
Аннотация: Представлены результаты анализа и применения машинного зрения для реализации задачи идентификации посадочных мест (дронпоинтов) при помощи беспилотной авиационной системы. Рассмотрены аппаратные средства реализации автономного полета квадрокоптера в исследовательском летном полете лаборатории беспилотных авиационных систем, а также методы обработки изображений с определением цветов объектов при помощи HSV-диапазона и определения дронпоинтов при помощи kNN-алгоритма. Показаны результаты выполнения автономного полета, отработаны данные алгоритмы, определены цветные метки и выполнен поиск дронпоинтов при помощи лазерного дальномера. Выполнена его идентификация с последующей посадкой в центр дронпоинта.
Ключевые слова: автономный полет, квадрокоптер, kNN-алгоритм, HSV-цветовой диапазон.
Kostin A. S.
RESEARCH OF HARDWARE COMPLEXES AND SOFTWARE METHODS FOR AUTONOMOUS IDENTIFICATION OF LANDING SITES OF FREE AVIATION SYSTEMS
Abstract: The article presents the results of the analysis and application of machine vision for the implementation of the problem of identifying seats (dronepoints) using an unmanned aerial system. To solve this problem, hardware tools for the implementation of autonomous flight of a quadrocopter in a research flight of the laboratory of unmanned aerial systems, as well as image processing methods with determining the colors of objects using the HSV range and determining drone points using the kNN algorithm, were presented. As part of a laboratory test, the results of an autonomous flight were presented, these algorithms were worked out, due to which color marks were determined and dronepoints were searched using a laser rangefinder. After the detection of the dronepoint, it was identified and then landed in the center of the dronepoint, due to which the conditional delivery of goods was performed.
Keywords: autonomous flight, quadrocopter, kNN algorithm, HSV color range.
Решетникова Н. В.
МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ В УСЛОВИЯХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ … 17
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.3
Аннотация: Представлен анализ параметров машины переменного тока при изменении сопротивления обмотки статора на примере асинхронного двигателя мощностью 2,55 кВт. Рассмотрено влияние температуры обмоток статора асинхронного двигателя на его статические характеристики и основные параметры (скольжение, критический момент, жесткость механической характеристики), что необходимо учитывать при синтезе системы управления.
Ключевые слова: параметрическая нестационарность, нелинейные системы, электрические машины, нестационарные системы, обобщенный метод Галеркина, синтез систем автоматического управления, асинхронный двигатель, схема замещения, механическая характеристика, температура.
Reshetnikova N. V.
METHODS OF SOLVING THE PROBLEM OF SYNTHESIS OF CONTROL LAWS FOR ELECTROMECHANICAL DEVICES UNDER CONDITIONS OF PARAMETRIC NONSTATIONARITY
Abstract: The paper presents the analysis of alternating current machine parameters when the stator winding resistance changes by the example of 2.55 kW induction motor. The influence of induction motor stator winding temperature on its static characteristics and basic parameters (slip, critical torque, mechanical characteristic rigidity) that should be taken into account when synthesizing control system is considered.
Keywords: parametric nonstationarity, nonlinear systems, electrical machines, nonstationary systems, generalized Galerkin method, synthesis of automatic control systems, induction motor, substitution scheme, mechanical characteristic, temperature.
Гончарова В. И.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ДЛИННОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ … 21
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.4
Аннотация: Рассмотрено решение задачи моделирования объектов с распределенными параметрами, входящие в состав систем автоматического управления. В качестве объектов моделирования выбрана длинная линия электропередач. В рассматриваемых объектах введены допущения, при которых объект с распределенными параметрами можно рассматривать как упрощенные модели.
Ключевые слова: длинные линии электропередач, моделирование.
Goncharova V. I.
INVESTIGATION OF A MODEL OF A LONG ELECTRICAL TRANSMISSION LINE
Abstract: The article deals with the solution of the problem of modeling objects of systems with distributed parameters. A long power line is chosen as the modeling objects. In the objects under consideration, assumptions are introduced under which an object with distributed parameters can be considered as simplified models.
Keywords: long power lines, modeling.
Данилова А. С., Тимофеев К. Н.
ДАТЧИКИ АКТИВНОГО ИНФРАКРАСНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ … 27
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.5
Аннотация: Рассмотрено применение принципов радиолокации при реализации чувствительных элементов с излучением в инфракрасном диапазоне длин волн для построения инновационных медико-биологических приборов, которые позволяют проводить качественный и количественный анализ кожного покрова, путем формирования 2D-изображений, т. е. создавая карты глубины объекта исследования.
Ключевые слова: обработка сигналов в ИК-диапазоне, коэффициент эффективности приемника излучения, 2D-визуализация, лазерные диоды, матричные ИК- камеры.
Danilova A. S., Timofeev K. N.
ACTIVE INFRARED SENSING SENSORS FOR BIOTECHNICAL SYSTEMS
Abstract: The application of the principles of radar, in the implementation of sensitive elements with radiation in the infrared wavelength range, for the construction of innovative medical and biological devices that allow qualitative and quantitative analysis of the skin, by forming 2D images, i. e. creating depth maps of the object of study.
Keywords: signal processing in the IR range, radiation receiver efficiency factor, 2D-visualization, laser diodes, matrix IR cameras.
Куркова О. П.
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ ГИДРОАГРЕГАТОВ ГЭС НА ОСНОВЕ МЕТОДА ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ … 34
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.6
Аннотация: Представлены результаты анализа применения систем автоматизированного мониторинга состояния подшипников скольжения гидроагрегатов ГЭС в процессе эксплуатации, основанных на различных методах неразрушающего контроля. Обоснована возможность и целесообразность использования метода тензометрических измерений фактических радиальных нагрузок для контроля и диагностики износа контактирующих поверхностей трибосопряжения гидродинамических подшипников скольжения. Для определения допустимых значений нагрузок и зазоров в трибосопряжении сформулирована упруго-гидравлическая задача и предложен порядок ее решения. Показана архитектура построения автоматизированной систем real-time мониторинга состояния подшипников. Дана оценка востребованности, перспективы практического применения результатов проводимых исследований и разработок.
Ключевые слова: гидроагрегат, подшипник скольжения, антифрикционный вкладыш, износ, радиальная нагрузка, мониторинг, диагностика, тензометрические измерения, информационно-измерительная система.
Kurkova O. P.
MONITORING OF THE STATE OF PLAIN BEARINGS OF HYDRAULIC UNITS OF HYDROELECTRIC POWER PLANTS BASED ON THE METHOD OF TENSOMETRIC MEASUREMENTS
Abstract: The results of the analysis of the experience of using automated systems for monitoring the condition of sliding bearings of hydroelectric power plants during operation, based on various methods of non-destructive testing, are presented. The possibility and expediency of using the method of strain-gauge measurements of actual radial loads for monitoring and diagnostics of wear of the contacting surfaces of tribo-tension of hydrodynamic sliding bearings is substantiated. To determine the permissible values of loads and gaps in the tribo-coupling, an elastic-hydraulic problem is formulated and an order for its solution is proposed. The architecture of the construction of automated systems for real-time monitoring of the condition of bearings is shown. The assessment of the relevance, prospects of practical applicability of the results of research and development is given.
Keywords: hydraulic unit, plain bearing, antifriction bearing, wear, radial load, monitoring, diagnostics, tensometric measurements, information-measuring system.
Фролова Е. А., Чабаненко А. В., Рассыхаева М. Д.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛОВЫХ НАГРУЖЕНИЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ВЫПОЛНЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ АДДИТИВНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ … 44
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.7
Аннотация: Рассмотрены технологии и композиционные материалы, которые обещают улучшить характеристики зубчатых колес и повысить их работоспособность при экстремальных условиях эксплуатации. Даны примеры зубчатых колес, выполненных на основе аддитивных технологий. Показаны физико-математические параметры аддитивной технологии. Проанализированы механические процессы послойной печати и возможности моделирования движения сопла ПИД-регулятором.
Ключевые слова: цифровое производство, моделирование, цифровой прототип, механика, физика.
Frolova E. A., Rassykhaeva M. D., Chabanenko A. V.
STUDY OF CYCLIC LOADING OF GEARS MADE USING ADDITIVE COMPOSITE MATERIALS
Abstract: Technologies and composite materials that promise to improve the characteristics of gears and increase their performance under extreme operating conditions are considered. Examples of gears made on the basis of additive technologies are given. Physical and mathematical parameters of additive technology are shown. The mechanical processes of layer-by-layer printing and the possibility of modeling the movement of the nozzle by the PID controller are analyzed.
Keywords: digital production, modeling, digital prototype, mechanics, physics.
Архангельский В. Б., Бестугин А. Р., Казаков В. И., Шакин О. В.
ЭЛЕКТРОГИРАЦИОННЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ … 51
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.8
Аннотация: Рассмотрены вопросы, связанные с приборами для измерения напряжения в высоковольтных линиях передачи энергии, основанные на эффекте электрогирации. Приведены структурная схема электрогирационного измерителя переменного высоковольтного напряжения, а также макеты устройств, защищенных патентами Российской Федерации.
Ключевые слова: электрогирационный измеритель переменного высоковольтного напряжения, эффект электрогирации, кристаллы двойного молибдата натрия висмута, эффект Фарадея, акустооптика.
Arkhangelsky V. B., Bestugin A. R., Kazakov V. I., Shakin O. V.
ELECTROGYRATING HIGH VOLTAGE METER
Abstract: Issues related to devices for measuring voltage in high-voltage power transmission lines, based on the effect of electrogyration, are considered. Models of devices protected by patents of the Russian Federation are given.
Keywords: electrogyration meter of alternating high voltage, electrogyration effect, double sodium bismuth molybdate crystals, Faraday effect, acousto-optics.
Епифанцев К. В., Петров Г. А., Коновалов А. С., Егоров А. Э., Наумов С. А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАМЕЩЕНИЯ КОНТАКТНОГО ЩУПА КРУГЛОМЕРА ОПТИЧЕСКИМ ДАТЧИКОМ … 56
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.9
Аннотация: Рассмотрены вопросы разработки аналога контактного щупа кругломера – оптического датчика, который может быть использован для измерения дефектов формы. Представлена методика расчета контура поверхности, сканируемой лазером. Показаны способы минимизации погрешностей, влияющих на точность измерений в лазерном оптическом датчике.
Ключевые слова: кругломер, оптический датчик, точность измерения, когерентный прием, измерение, импортозамещение.
Epifantsev K. V., Petrov G. E., Konovalov A. S., Egorov A. E., Naumov S. A.
INVESTIGATION OF THE PROCESS OF APPROBATION OF AN OPTICAL SENSOR TO REPLACE THE CONTACT PROBE OF A ROUND GAUGE
Abstract: The issues of development of an analogue of the contact probe of a round gauge – an optical sensor, which can be used to measure shape defects, are considered. A technique for calculating the contour of a surface scanned by a laser is presented. Methods are shown for minimizing errors that affect the accuracy of measurements in a laser optical sensor.
Keywords: round gauge, optical sensor, measurement accuracy, coherent reception, measurements, import substitution.
Казаков В. И., Кулаков С. В.
КОМБИНИРОВАННАЯ ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗГОРАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛОКОННОЙ ОПТИКИ … 65
DOI: https://doi.org/10.25728/datsys.2023.4.1.10
Аннотация: Предложена лазерная система обнаружения ранних признаков начала возгорания – появления дыма и теплового конвективного потока. Рассмотрена структурная схема комбинированной системы обнаружения. Установлено, что регистрация и обработка пространственных и мощностных характеристик оптического лазерного пучка при взаимодействии с тепловым конвективным потоком и дымом является эффективным методом обнаружения начала возгорания. Рассмотрено формирование информационных сигналов в различных блоках структурной схемы сенсора. На примере временной диаграммы сигналов, формируемых в блоке регистрации и обработки, рассмотрено обнаружение дыма и теплового конвективного потока. Описаны способы минимизации ложных срабатываний системы.
Ключевые слова: пожарный извещатель, тепловой конвективный поток, дым, оптический пучок, возгорание, лазер, волоконная оптика.
Kazakov V. I., Kulakov S. V.
COMBINED LASER FIRE DETECTION SYSTEM WITH FIBER-OPTIC ELEMENTS
Abstract: A block diagram of a system for registering early signs of the onset of a fire: smoke and thermal convective flow is proposed. It has been established that the registration and processing of the spatial and power characteristics of optical laser beams when interacting with a thermal convective flow and smoke is an effective method for detecting the onset of ignition. The formation of information signals in various blocks of the structural diagram of the system is provided. On the example of the timing diagram of signals generated in the registration and processing unit, the logic of detecting smoke and thermal convective flow is considered. Through the use of a reference channel and the formation of a difference signal, methods are described for minimizing false sensor responses.
Keywords: fire detector, thermal convective flow, smoke, optical beam, ignition, laser, fiber optic.