Перегляд за Автор "Shmelоv, Yu. M."

Зараз показуємо 1 - 8 з 8

Development of a complex of functional models for the process of control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state at flight modes
(Proceedings of the National Aviation University. - 2019. - no. 4 (81). - pp. 19–28, 2019) Vladov, S. I.; Владов, С. І.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Shmelоv, Yu. M.; Шмельов, Ю. М.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Samoilenko, M. V.; Самойленко, М. В.; Podhornykh, N. V.; Подгорних, Н. В.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1503-6896; Shmelova, T. F.; Шмельова, Т. Ф.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9737-6906
Purpose: The purpose of this article is to develop a set of functional models for control and diagnostics of TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes based on IDEF0 notation. Methods: The article applies the system modeling method at the stage of designing an information system for control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes. Results: An approach is proposed to formalize the processes of information control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes based on the methodology of system analysis and IDEF-technologies. A set of functional models for the control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes based on IDEF0 technology has been developed, which made it possible to single out the optimization problem and formulate the requirements for its implementation as part of the expert system. Discussion: The results obtained are applied within the framework of the concept of intellectualizing the process of control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes, one of the points of which is the intellectual processing and storage of information about the results of flight tests and operation of the TV3- 117 aircraft engine based on the requirements of modern databases and knowledge bases, with the possibility of their integration into modern CASE-technologies. Мета: Метою даної статті є розробка комплексу функціональних моделей контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах на основі нотації IDEF0. Методи: У статті застосовано метод системного моделювання на етапі проектування інформаційної системи контролю та діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах. Результати: Запропоновано підхід щодо формалізації процесу контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 на основі методології системного аналізу і IDEFтехнологій. Розроблено комплекс функціональних моделей процесу контролю і діагностики авіаційного двигуна на основі технології IDEF0, що дозволило виділити основний спектр завдань і сформулювати вимоги щодо їх реалізації в складі експертної системи контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117. Обговорення: Отримані результати застосовуються в рамках концепції інтелектуалізації процесу контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах, одним з пунктів якої є інтелектуальна обробка і зберігання інформації результатів льотних випробувань та експлуатації авіаційного двигуна ТВ3-117 на основі вимог сучасних баз даних і баз знань, з можливістю їх інтеграції в сучасні CASE-технології. Цель: Целью данной статьи является разработка комплекса функциональных моделей контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах на основе нотации IDEF0. Методы: В статье применен метод системного моделирования на этапе проектирования информационной системы контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах. Результаты: Предложен подход к формализации процессов контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 на основе методологии системного анализа и IDEF-технологий. Разработан комплекс функциональных моделей процессов контроля и диагностики авиационного двигателя на основе технологии IDEF0, что позволило выделить основной спектр задач и сформулировать требования к их реализации в составе экспертной системы контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117. Обсуждение: Полученные результаты применяются в рамках концепции интеллектуализации процесса контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах, одним из пунктов которой является интеллектуальная обработка и хранение информации о результатах летных испытаний и эксплуатации авиационного двигателя ТВ3-117 на основе требований современных баз данных и баз знаний, с возможностью их интеграции в современные CASE-технологии.
Development of an information system for decision support and automation of control of TV3-117 aircraft in critical situations based on knowledge engineering
(Proceedings of the National Aviation University. - 2020. - no. 1 (82). - pp. 38–50., 2020) Vladov, S. I.; Владов, С. І.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Shmelоv, Yu. M.; Шмельов, Ю. М.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Dieriabina, I. O.; Дерябина, І. О.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5164-2976; Podhornykh, N. V.; Подгорних, Н. В.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1503-6896; Shmelova, T. F.; Шмельова, Т. Ф.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9737-6906
Purpose: The purpose of this article is to develop an information system for decision support and automation of control of the aircraft engine TV3-117 in critical situations based on knowledge engineering. Methods: The following methods are applied in the article: simulation modeling method at the stage of designing an information system for decision support; special methods and means of object-oriented modeling of the subject area, which are developed for the design of information systems in order to recreate the conceptual model of experts in a formalized model of knowledge representation; hierarchical search method to search for use cases; ontological analysis with the aim of identifying and combining relevant information-logical and functional aspects of the system under study. In the modeling process, paradigmatic relationships are established between the cognitive elements of the process of controlling a complex dynamic object in critical situations (cause-effect, similarities), as well as generalization, association, depending on the implementation, necessary for the development of a complex of object-oriented models of the control process. Results: The conducted studies show that an additional analysis of all the possibilities of the applied knowledge representation models is needed to solve specific problems in the considered problem area. The methodology of object-cognitive analysis is the basis for creating an information system for decision support, including the intellectual component of the acquisition, accumulation, processing, provision, updating and dissemination of knowledge. The obtained objectoriented models of the subject area and ontology of the decision support system are the basis for the development of methods and algorithms for finding management solutions in critical situations. Discussion: The results obtained are applied within the framework of the concept of intellectualizing the process of control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes, one of the points of which is the intellectual processing and storage of information about the results of flight tests and operation of the TV3-117 aircraft engine based on the requirements of modern databases and knowledge bases, with the possibility of their integration into modern CASE-technologies. Мета: Метою даної статті є розробка інформаційної системи підтримки прийняття рішень і автоматизації управління авіаційним двигуном ТВ3-117 в критичних ситуаціях на основі інженерії знань. Методи: У статті застосовано наступні методи: метод імітаційного моделювання на етапі проектування інформаційної системи підтримки прийняття рішень; спеціальні методи і засоби об’єктна-орієнтованого моделювання предметної області, що розроблені для проектування інформаційних систем з метою відтворення концептуальної моделі експертів у формалізованій моделі представлення знань; метод ієрархічного пошуку задля пошуку прецедентів; онтологічний аналіз з метою визначення та об’єднання релевантних інформаційно-логічних і функціональних аспектів досліджуваної системи. У процесі моделювання встановлюються парадигматичні відносини між когнітивними елементами процесу управління складним динамічним об’єктом в критичних ситуаціях (причинно-наслідкові, відносини подібності), а також відносини узагальнення, асоціації, залежно та реалізації, необхідні для розробки комплексу об’єктно-орієнтованих моделей процесу управління. Результати: Проведені дослідження показують, що необхідно додатковий аналіз всіх можливостей застосовуваних моделей подання знань для вирішення конкретних завдань в даній проблемній області. Методологія об’єктно-когнітивного аналізу є основою розробки інформаційної системи підтримки прийняття рішень, що включає інтелектуальну компоненту придбання, накопичення, обробки, надання, поновлення і поширення знань. Отримані об’єктно-орієнтовані моделі предметної області і онтології системи підтримки прийняття рішень є основою для розробки методів і алгоритмів пошуку рішень з управління в критичних ситуаціях. Обговорення: Отримані результати застосовуються в рамках концепції інтелектуалізації процесу контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах, одним з пунктів якої є інтелектуальна обробка і зберігання інформації результатів льотних випробувань та експлуатації авіаційного двигуна ТВ3-117 на основі вимог сучасних баз даних і баз знань, з можливістю їх інтеграції в сучасні CASEтехнології. Цель: Целью данной статьи является разработка информационной системы поддержки принятия решений и автоматизации управления авиационным двигателем ТВ3-117 в критических ситуациях на основе инженерии знаний. Методы: В статье применены следующие методы: метод имитационного моделирования на этапе проектирования информационной системы поддержки принятия решений; специальные методы и средства объектно-ориентированного моделирования предметной области, которые разработаны для проектирования информационных систем с целью воссоздания концептуальной модели экспертов в формализованной модели представления знаний; метод иерархического поиска с целью поиска прецедентов; онтологический анализ с целью определения и объединения релевантных информационно-логических и функциональных аспектов исследуемой системы. В процессе моделирования устанавливаются парадигматические отношения между когнитивными элементами процесса управления сложным динамическим объектом в критических ситуациях (причинно-следственные, отношения сходства), а также отношения обобщения, ассоциации, в зависимости от реализации, необходимые для разработки комплекса объектноориентированных моделей процесса управления. Результаты: Проведенные исследования показывают, что необходим дополнительный анализ всех возможностей применяемых моделей представления знаний для решения конкретных задач в рассматриваемой проблемной области. Методология объектно-когнитивного анализа является основой создания информационной системы поддержки принятия решений, включающей интеллектуальную компоненту приобретения, накопления, обработки, предоставления, обновления и распространения знаний. Полученные объектно-ориентированные модели предметной области и онтологии системы поддержки принятия решений являются основой для разработки методов и алгоритмов поиска решений по управлению в критических ситуациях. Обсуждение: Полученные результаты применяются в рамках концепции интеллектуализации процесса контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах, одним из пунктов которой является интеллектуальная обработка и хранение информации о результатах летных испытаний и эксплуатации авиационного двигателя ТВ3-117 на основе требований современных баз данных и баз знаний, с возможностью их интеграции в современные CASE-технологии
Задача математичного моделювання робочих процесів авіаційного двигуна ТВ3-117 для контролю і діагностики його технічного стану в польотних режимах
(Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих учених : тези доп. учасників наук.-практ. конф. з нагоди святкування Дня науки (м. Харків, 15 трав. 2020 р.). – Харків : ХНУВС, 2020. – С. 339-345, 2020) Владов, С. І.; Vladov, S. I.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Шмельов, Ю. М.; Shmelоv, Yu. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Семенов, В. О.; Semenov, V. O.
Визначено, що для розробки бортового обладнання сучасних повітряних суден необхідні принципові нові технічні рішення. Такі розробки неможливі без проведення широкомасштабних експериментаторів на базі виробничої техніки, технологій та технологій математичних моделей фізичних процесів авіаційного обладнання, в тому числі, й авіаційних двигунів.
Контроль технічного стану авіаційних двигунів вертольотів у польотних режимах за допомогою нейронних мереж зі змінною пам’яттю
(Авіація, промисловість, суспільство : матеріали ІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (м. Кременчук, 12 трав. 2022 р.) / МВС України, Харків. нац. ун-т внутр. справ, Кременчуц. льотний коледж, Наук. парк «Наука та безпека». – Харків : ХНУВС, 2022. – С. 184-187., 2022) Шмельов, Ю. М.; Shmelоv, Yu. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Владов, С. І.; Vladov, S. I.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Ходін, Д. С.; Khodin, D. S.
У межах задачі контролю технічного стану авіаційних двигунів вертольотів у польотних режимах (у режимі реального часу) розроблено нейромережеві алгоритми, наводиться формалізована постановка задач, формуються рекомендації щодо розв’язання даного спектра задач, пропонується інженерна методика, узагальнена схема. В рамках задачи контроля технического состояния авиационных двигателей вертолетов в полетных режимах (в режиме реального времени) разработаны нейросетевые алгоритмы, приводится формализованная постановка задач, формируются рекомендации по решению данного спектра задач, предлагается инженерная методика, обобщенная схема. As part of the task of monitoring the technical condition of aircraft engines of helicopters in flight modes (in real time), neural network algorithms have been developed, a formalized problem statement is given, recommendations are made for solving this range of problems, an engineering technique and a generalized scheme are proposed.
Контроль і діагностика технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 із застосуванням модернізованих методів найменших квадратів й зрівнювання
(Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. - Серія: Технічні науки. - 2020. - Том 31 (70). - № 1. - Частина 1. - С. 14–20., 2020) Владов, С. І.; Vladov, S. I.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Шмельов, Ю. М.; Shmelоv, Yu. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Пилипенко, Л. М.; Pylypenko, L. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5221-0921; Подгорних, Н. В.; Podhornykh, N. V.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1503-6896; Назаренко, Н. П.; Nazarenko, N. P.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9745-2430; Тутова, Н. В.; Tutova, N. V.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5609-5502; Дєрябіна, І. О.; Dieriabina, I. O.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5164-2976
Предметом дослідження в статті є авіаційний двигун ТВ3-117 та методи контролю і діагностики його технічного стану. Мета роботи – розроблення методу контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах із застосуванням модернізованого методу найменших квадратів й зрівнювання. В статті вирішуються такі завдання: розв’язок завдань контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах із застосуванням модернізованих методів найменших квадратів й зрівнювання. Використовуються такі методи: методи математичного моделювання, метод найменших квадратів, метод зрівнювання, статистичні методи обробки інформації. Отримано такі результати: розроблений метод контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах із застосуванням модернізованих методів найменших квадратів й зрівнювання дає змогу оцінити фактичне відхилення параметрів двигуна від розрахункових, зумовлених похибкою виготовлення і деформацією елементів проточної частини у процесі напрацювання, й підвищити інформативність і скоротити загальний час контролю і діагностики в 2…3 рази завдяки використанню індивідуальної моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 і розширеної експертної бази знань про його характеристики. Висновки: розроблено метод контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах із застосуванням модернізованих методів найменших квадратів й зрівнювання, що дає змогу проводити контроль і діагностику технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 за обмеженого обсягу вихідної інформації, а також виявити і локалізувати дефекти проточної частини двигуна з точністю до вузла; практичне використання отриманих результатів. Розроблений метод контролю і діагностики проточної частини авіаційного двигуна ТВ3-117 є доповненням до нечіткої експертної системи, який може служити конкретизацією, підтвердженням або спростуванням вихідної інформації щодо поточного стану авіаційного двигуна ТВ3-117, отриманої за допомогою нечіткої експертної системи. UALIZATION METHODS The subject matter of the article is TV3-117 aircraft engine and methods for monitoring and diagnosing its technical condition. The goal of the work is development of control and diagnostics method of TV3-117 aircraft engine technical condition in flight modes with the use of the modernized methods of the least squares and equalization. The following tasks were solved in the article: solution of control and diagnostics problems of TV3-117 aircraft engine technical condition in flight modes with the use of modernized methods of the least squares and equalization. The following methods used are – mathematical modeling methods, least squares method, equalization method, statistical methods of information processing. The following results were obtained – The developed control and diagnostics method of TV3-117 aircraft engine technical condition in flight modes with the use of modernized methods of the least squares and equalization allows to estimate the actual deviation of the engine parameters from the calculation caused by the manufacturing error and deformation of elements of the flowing part in the process of development and to increase the information and control time and speed. diagnostics 2…3 times due to the use of the individual model of the aircraft engine TV3-117 and the expanded expert knowledge base to its characteristics. Conclusions: The control and diagnostics method of TV3-117 aircraft engine technical condition in flight modes with the use of modernized methods of the least squares and equalization is developed, which allows to carry out the control and diagnostics of the technical state of the TV3-117 aircraft engine with a limited amount of initial information, as well as to identify and localize defects of the flowing part of the engine with precision to the node. Practical use of the results obtained. The developed method of control and diagnostics of the flowing part of the TV3-117 aircraft engine is an addition to the fuzzy expert system, which can serve to specify, confirm or refute the initial information regarding the current state of the TV3-117 aircraft engine obtained with the fuzzy expert system.
Математичне моделювання робочих процесів авіаційного газотурбінного двигуна ТВ3-117 для контролю і діагностики його технічного стану
(Вісник Херсонського національного технічного університету. - 2020. - № 1 (72). - Частина 1. -С. 18–34, 2020) Vladov, S. I.; Владов, С. І.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Shmelоv, Yu. M.; Шмельов, Ю. М.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Pylypenko, L. M.; Пилипенко, Л. М.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5221-0921; Podhornykh, N. V.; Подгорних, Н. В.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1503-6896; Nazarenko, N. P.; Назаренко, Н. Р.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9745-2430; Tutova, N. V.; Тутова, Н. В.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5609-5502; Dieriabina, I. O.; Дєрябіна, І. О.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5164-2976
Предметом дослідження в статті є авіаційний двигун ТВ3-117 та методи контролю і діагностики його технічного стану. Мета роботи – математичне моделювання робочих процесів авіаційного двигуна ТВ3-117 для контролю і діагностики його технічного стану в польотних режимах. В статті вирішуються наступні завдання: отримання системи рівнянь, що описують робочі процеси авіаційного двигуна ТВ3-117; різницева апроксимація рівнянь, що описують робочі процеси авіаційного двигуна ТВ3-117; розробка алгоритму реалізації різницевої апроксимації рівнянь робочих процесів, що протікають в авіаційному двигуні ТВ3-117. Використовуються такі методи: методи математичного моделювання, метод різницевої апроксимації (перехід до безрозмірного вигляду рівнянь, різницева апроксимація, перехід до лінійної моделі в просторі і математичний опис відстані між двома сусідніми точками). Отримано наступні результати: Розроблений алгоритм реалізації різницевої апроксимації рівнянь робочих процесів, що протікають в авіаційному двигуні ТВ3-117, що дозволяє моделювати ситуації, які могли б статися під час експлуатації авіаційного двигуна ТВ3-117, що надає можливості проаналізувати вже минулі або передбачити розвиток майбутніх подій в тій чи іншій ситуації. Висновки: Розроблений алгоритм реалізації різницевої апроксимації рівнянь робочих процесів, що протікають в авіаційному двигуні ТВ3-117, можливо використовувати для динамічного відображення стану авіаційного двигуна в режимі реального часу, тобто застосувати його для створення програмного комплексу, який здійснює моніторинг динамічних (перехідних) процесів в авіаційному двигуні ТВ3-117. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: вперше розроблено метод контролю і діагностики інформаційних показників технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117, який базується на різницевій апроксимації рівнянь, що описують робочі процеси, що протікають в авіаційному двигуні ТВ3-117, що дозволить здійснювати контроль і діагностику термогазодинамічних показників в режимі реального часу. Предметом исследования в статье является авиационный двигатель ТВ3-117 и методы контроля и диагностики его технического состояния. Цель работы – математическое моделирование рабочих процессов авиационного двигателя ТВ3-117 для контроля и диагностики его технического состояния в полетных режимах. В статье решаются следующие задачи: получение системы уравнений, описывающих рабочие процессы авиационного двигателя ТВ3-117; разностная аппроксимация уравнений, описывающих рабочие процессы авиационного двигателя ТВ3-117; разработка алгоритма реализации разностной аппроксимации уравнений рабочих процессов, протекающих в авиационном двигателе ТВ3-117. Используются следующие методы: методы математического моделирования, метод разностной аппроксимации (переход к безразмерному виду уравнений, разностная аппроксимация, переход к линейной модели в пространстве и математическое описание расстояния между двумя соседними точками). Получены следующие результаты: Разработан алгоритм реализации разностной аппроксимации уравнений рабочих процессов, протекающих в авиационном двигателе ТВ3- 117, который позволяет моделировать ситуации, которые могли бы произойти при эксплуатации авиационного двигателя ТВ3-117, что дает возможность проанализировать уже прошедшие или предсказать развитие будущих событий в той или иной ситуации. Выводы: Разработанный алгоритм реализации разностной аппроксимации уравнений рабочих процессов, протекающих в авиационном двигателе ТВ3-117, возможно использовать для динамического отображения состояния авиационного двигателя в режиме реального времени, то есть применить его для создания программного комплекса, который осуществляет мониторинг динамических (переходных) процессов в авиационном двигателе ТВ3-117. Научная новизна полученных результатов заключается в следующем: впервые разработан метод контроля и диагностики информационных показателей технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117, основанный на разностной аппроксимации уравнений, описывающих рабочие процессы, протекающие в авиационном двигателе ТВ3-117, что позволит осуществлять контроль и диагностику термогазодинамических показателей в режиме реального времени. The subject matter of the article is TV3-117 aircraft engine and methods for monitoring and diagnosing its technical condition. The goal of the work is mathematical modeling of the working processes of the TV3-117 aircraft engine for control and diagnostics of its technical state in flight modes. The following tasks were solved in the article: getting the system of equations describing the workflows of the aircraft engine TV3-117; differential approximation of equations describing the workflows of the aircraft engine TV3-117; development of algorithm for implementation of differential approximation of the equations of work processes occurring in the aircraft engine TV3-117. The following methods used are – mathematical modeling methods, difference approximation method (transition to dimensionless form of equations, difference approximation, transition to linear model in space and mathematical description of the distance between two adjacent points). The following results were obtained – An algorithm for the implementation of the difference approximation of the equations of workflows occurring in TV3-117 aircraft engine has been developed, which allows to simulate situations that could occur during the operation of TV3-117aircraft engine, which provides an opportunity to analyze the past or predict the development of future events in that or other situation. Conclusions: The algorithm for implementing the differential approximation of the equations of workflows flowing in TV3-117aircraft engine, can be used to dynamically display the state of the aircraft engine in real time, that is, to apply it to create a software complex that monitors the dynamic (transient) processes in TV3-117aircraft engine. The scientific novelty of the obtained results is the following: for the first time the method of control and diagnostics of information indicators of TB3-117 aircraft engine technical state was developed, based on the differential approximation of equations describing the workflows occurring in TB3-117 aircraft engine, which will allow to control and real-time diagnostics of thermodynamic parameters.
Метод підвищення робасності нейромережевої моделі контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 в польотних режимах
(Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. - 2020. - Вип. 1/2020 (120). - С. 113–119., 2020) Владов, С. І.; Vladov, S. I.; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Шмельов, Ю. М.; Shmelоv, Yu. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Грибанова, С. А.; Hrybanova, S. A.; ORCID:https://orcid.org/0000-0001-5831-2363; Гусарова, О. В.; Husarova, O. V.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9823-0044; Подгорних, Н. В.; Podhornykh, N. V.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1503-6896
Розроблено метод підвищення робастності нейромережевої моделі контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 у польотних режимах, який дозволяє зменшити помилки під час розрахунків контрольованих параметрів зазначеного авіаційного двигуна. При цьому застосовано метод нейроноінформатики при розробці нейромережевої моделі авіаційного двигуна ТВ3-117, градієнтний метод з адаптивним кроком під час навчання нейронної мережі, метод зворотного поширення задля навчання нейрорегулятора, метод зворотного поширення помилки задля навчання нейромодулятора. Для розв’язання задачі редукції нейромережевої моделі розроблено алгоритм на основі багатокритеріального навчання. У роботі здійснено оцінку робастності (здатність до узагальнення нейромережевої моделі) на основі обчислення специфічної міри складності мережі – «міри Вапніка–Червоненкіса» (VCdim), за допомогою якої задля збільшення робастності моделі необхідно зменшити кількість міжнейронних зв’язків при збереженні точності обчислень. У ході досліджень проведено обчислювальні експерименти, в яких нейронні мережі початково однакової топології піддавалися редукції трьома методами – запропонованим алгоритмом і двома стандартними, а саме, методом Optimal Brain Damage (OBD) й методом штрафних функцій. Розрахунково-експериментальним шляхом доведено, що розроблений алгоритм редукції нейронних мереж підвищує робастність побудованої на її основі моделі, та алгоритм перевершує стандартні методи за точністю і швидкістю навчання. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що удосконалено метод підвищення робастності нейромережевої моделі контролю і діагностики технічного стану авіаційних газотурбінних двигунів за рахунок комбінації системи нейромережевого контролю з емулятором і контролером, що застосовується для контролю і діагностики технічного стану авіаційного двигуна ТВ3-117 у польотних режимах. Це дозволило з алгоритмом на основі багатокритеріального навчання зменшити середні помилки навчання нейронної мережі приблизно на 80 та 70 % відповідно порівняно з методом Optimal Brain Damage (OBD) й методом штрафних функцій відповідно. Разработан метод повышения робастности нейросетевой модели контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах, который позволяет уменьшить ошибки в расчетах контролируемых параметров указанного авиационного двигателя. При этом применен метод нейроинформатики при разработке нейросетевой модели авиационного двигателя ТВ3-117, градиентный метод с адаптивным шагом при обучении нейронной сети, метод обратного распространения для обучения нейрорегулятора, метод обратного распространения ошибки для обучения нейромодулятора. Для решения задачи редукции нейросетевой модели разработан алгоритм на основе многокритериального обучения. В работе осуществлена оценка робастности (способность к обобщению нейросетевой модели) на основе вычисления специфической степени сложности сети – «меры Вапника–Червоненкиса» (VCdim), с помощью которой для увеличения робастности модели необходимо уменьшить количество межнейронных связей при сохранении точности вычислений. В ходе исследований проведены вычислительные эксперименты, в которых нейронные сети первоначально одинаковой топологии подвергались редукции тремя методами – предложенным алгоритмом и двумя стандартными, а именно, методом Optimal Brain Damage (OBD) и методом штрафных функций. Расчетноэкспериментальным путем доказано, что разработанный алгоритм редукции нейронных сетей повышает робастность разработанной на ее основе модели, и алгоритм превосходит стандартные методы по точности и скорости обучения. Научная новизна полученных результатов заключается в том, что усовершенствовано метод повышения робастности нейросетевой модели контроля и диагностики технического состояния авиационных газотурбинных двигателей за счет комбинации системы нейросетевого контроля с эмулятором и контроллером, который применяется для контроля и диагностики технического состояния авиационного двигателя ТВ3-117 в полетных режимах. Это позволило с алгоритмом на основе многокритериального обучение уменьшить средние ошибки обучения нейронной сети примерно на 80 и 70 % соответственно по сравнению с методом Optimal Brain Damage (OBD) и методом штрафных функций соответственно. The purpose of this work is to develop the method for increase the robustness of the neural network model for control and diagnostics of the TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes, which allows to reduce errors in the calculation of the controlled parameters of the specified aircraft engine. Methodology. The work is based on neuroinformatics method in developing a neural network model of the TV3-117 aircraft engine, gradient method with adaptive step in training a neural network, back propagation method for training a neuroregulator, back propagation method for training a neuromodulator. To solve the problem of reducing the neural network model, an algorithm based on multicriteria training has been developed. The work estimates robustness (the ability to generalize a neural network model) based on the calculation of a specific degree of network complexity – “Vapnik-Chervonenkis measures” (VCdim), with which to increase the robustness of the model it is necessary to reduce the number of interneuron connections while maintaining the accuracy of calculations. Results. During the research, computational experiments were carried out in which neural networks of initially the same topology were subjected to reduction by three methods – the proposed algorithm and two standard ones, namely, the Optimal Brain Damage (OBD) method and the penalty function method. It is proved by calculation and experiment that the developed algorithm for reducing neural networks increases the robustness of the model developed on its basis, and the algorithm surpasses standard methods in accuracy and speed of training. Originality. The method of increasing the robustness of the neural network model for monitoring and diagnosing of aircraft gas turbine engines technical state has been improved by combining the neural network control system with an emulator and a controller, which is used to control and diagnose of TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes. This allowed using the algorithm based on multicriteria training to reduce the average neural network learning errors by about 80 and 70 %, respectively, compared to the Optimal Brain Damage (OBD) method and the penalty function method, respectively. Practical value. The developed method is a component of the intelligent system of control and diagnostics of TV3-117 aircraft engine technical state in flight modes. References 14, table 1, figure 2.
Підвищення надійності системи автоматичного управління авіаційним двигуном ТВ3-117 з використанням його бортової нейромережевої моделі
(Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. - 2020. - Вип. 2(121). - С. 91-96, 2020) Владов, С. І.; Vladov, S. I.; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8009-5254; Шмельов, Ю. М.; Shmelоv, Yu. M.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3942-2003; Сіора, А. С.; Siora, A. S.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2934-7281; Яніцький, А. А.; Yanitskyi, A. A.; ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5318-1915; Пономаренко, А. В.; Ponomarenko, A. V.
Проаналізовано підходи до вирішення проблеми підвищення надійності систем автоматичного управління авіаційними газотурбінними двигунами, в тому числі, і ТВ3-117, на основі алгоритмічного резервування. Визначено основні труднощі застосування алгоритмічного резервування в умовах льотної експлуатації повітряного судна. Розглянуто особливості застосування лінійних і нелінійних математичних моделей, виділені їх основні переваги та недоліки. Виявлено основні вимоги до математичної моделі задля ефективного застосування в системі автоматичного управління авіаційного двигуна ТВ3-117. Розроблено і представлено лінійну адаптивну бортову нейромережеву модель, призначену для роботи спільно з системою автоматичного управління авіаційного двигуна ТВ3-117. Описано методи вирішення проблеми адаптації нейромережевої моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 до можливої зміни його технічного стану. Розглянуто питання реалізації детермінованих, стохастичних і випадкових поправок для корекції моделі під час експлуатації двигуна. Оцінено застосування одновимірної і багатовимірної фільтрації Калмана вхідних і вихідних параметрів нейромережевої моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 для підвищення її точності і надійності. Представлений приклад успішної реалізації фільтрації Калмана вхідного сигналу положення поршня дозувальної голки в результаті моделювання за даними, отриманими в результаті льотних випробувань повітряного судна. Визначена область застосування нейромережевої моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 і ситуації, в яких модель функціонувати не може. Проведено оцінку похибки моделі для основних режимів експлуатації двигуна: похибка частоти обертання ротора турбокомпресора не перевищила 1,25 %, тиску повітря за турбокомпресором – 3,5 %, температури газів за турбіною компресора – 2,2%. Отримані дані свідчать про можливе впровадження нейромережевої моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 в бортову систему контролю і діагностики його технічного стану в польотних режимах.