CC BY
64
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 3/2019
2. Кравец, А.С. Характеристики авиационных профилей / А.С.Кравец. - М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1939. - 86 с.
3. Амплитов, П.А. Влияние геометрических параметров экраноплана типа А на его весовые и экономические характеристики: дис. ... канд. тех. наук : 05.07.02 / Амплитов Павел Андреевич. -Комсомольск-на-Амуре., 2013 - 213 с.
4. Амплитов, П.А. Способ оценки подъёмной силы крыла произвольной формы в плане с учётом влияния близости земли // Международный научный журнал «Символ науки» №6, 2018, С. 14-20
5. Ерохин, П.В. Исследование влияния установки щитка на аэродинамические характеристики профиля с закрылком // 9-й Всероссийский межотраслевой молодёжный конкурс научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики». Аннотации конкурсных работ - М.: Типография «Люксор», 2017 - 289 с., С. 51-52
6. Бадягин, А.А. Проектирование легких самолетов / А.А.Бадягин, Ф.А.Мухамедов - М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.
7. Амплитов, П.А. Проект лёгкого экраноплана типа А с массой коммерческой нагрузки до 1300 кг // Международный научный журнал «Символ науки» №12-2, 2016, С. 29-35
© Амплитов П.А., 2019
УДК 004.942
Л.Р. Вотякова
канд.пед.наук, доцент НХТИ ФГБОУ ВО «КНИТУ»,
davletovalr @ mail.ru Л.А. Плотникова,
студент кафедры электротехники и энергообеспечения предприятий НХТИ ФГБОУ ВО «КНИТУ»
plotnikova_1999_lada @ mail .ru г. Нижнекамск, РФ
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПАКЕТА MATLAB В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
Аннотация
В данной статье исследуются различные возможности использования пакета MATLAB при подготовке студента к трудовой профессиональной деятельности. В статье рассматриваются характеристики пакета MATLAB, его преимущества и особенности использования. Приведен подробный разбор примера решения электротехнической задачи с помощью матриц в MATLAB с целью изучения данной среды и приобретения новых навыков работы с данным пакетом.
Ключевые слова:
математический пакет, MATLAB, электротехническая задача, цепи постоянного тока по уравнениям, закон Кирхгофа.
Процесс внедрения программных и технических средств в преподавание различных дисциплин протекает интенсивно. Использование тех или иных программных продуктов в обучении студентов широко распространено. Математические пакеты применяются в большинстве российских вузов при изучении дисциплин естественнонаучного цикла.
С началом развития компьютерных технологий для технических расчетов, вычислительных операций и разработки алгоритмов создавались различные программные среды с математическими пакетами. Наряду со средой MathCAD пользователи очень часто используют пакет прикладных программ MATLAB.
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 3/2019
Математический пакет MATLAB появился давно и как язык программирования был разработан Кливом Моулером. История MATLAB начинается с конца 1970 года. MATLAB входит в состав продуктов компании MathWorks, и представляет собой их основу. Она применяется для моделирования меняющихся со временем объектов, разработки систем управления, решения задач и технических вычислений. Название среды MATLAB - «Matrix Laboratory» - связано с тем, что принцип ее работы организован на расширенном представлении и использовании матричных операций для реальных, комплексных и аналитических данных.
В среде MATLAB пользователь получает возможность использовать различные встроенные математические функции линейной алгебры, затрагивающие чуть ли не все области математики, быстрое преобразование Фурье, также пользователь может анализировать данные. Уникальность данной среды состоит в том, что пользователь не ограничивается этими возможностями, также ему доступны средства для реализации вычислительных алгоритмов, средства для конструирования графического интерфейса пользователя для решения специфических задач и функции для визуализации математических и экспериментальных данных.
В данном пакете прикладных программ используется одноименный язык программирования. В отличие от других языков программирования, таких как Pascal, Java и т.п, MATLAB способствует сокращению времени, которое затрачивается пользователем для решения задач, и упрощению разработок алгоритмов.
Разберем на примере принцип работы MATLAB.
Расчет цепи постоянного тока по уравнениям, описывающим цепь по законам Кирхгофа.
Рассмотрим разветвленную цепь постоянного тока (рисунок 1).
Рисунок 1 - Разветвленная цепь постоянного тока
Данная цепь содержит 5 узлов, 9 ветвей, из них 2 ветви с идеальными источниками тока. Значит, для описания цепи необходимо составить 4 уравнения по I закону Кирхгофа и 3 уравнения по II закону Кирхгофа. Составим уравнения по I закону Кирхгофа для 1, 2, 3 и 5 узлов и для 3-х контуров, указанных на рисунке. Уравнения примут следующий вид:
Зададим численные значения параметров цепи.
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 3/2019
» R1=310;R2=150;R3=540;R4=42 0;R5=880;R6=2 40;R7=450;E1=400;E6=500;J1=6;J3=2
» A=[-l 0 0 0 11 0;1 -10 0 0 0 -1;0 1-10 0-1 0;0 01-100 0;R1 0 0 0 R5 0 R7;0 R2 R3 R4 0 0 -R7;R1 R2 0 0 0 R6 0]
Рисунок 2 - Численные значения параметров цепи в MATLAB Составим матрицы A и B, состоящие из полученных данных.
Com iii-iiiiI Window
» R1-310;R2-15D;R3-54D;R4-42 0; ES-SSD;ES-240;E7-4S0;El-400;E6-S00;Jl-6;J3-2 J3 -
2
» A=[-1 0 0 □ 1 1 0; 1 -1 0 0 0 0 -1;0 1-10 0-1 0;0 0 1 -1 0 0 0;R1 0 0 0 R5 0 R7;0 R2 R3 R4 0 0 -R7;R1 R2 0 0 0 R6 0]
-1 0 0 0 1 1 0
1 -1 0 0 0 0 -1
□ 1 -1 0 0 -1 0
0 0 1 -1 0 0 0
31П 0 0 0 880 0 450
0 150 540 420 0 0 -450
310 ISO 0 0 0 240 0
» Е-[J1; : - J1; ЛЗ; -J3. :El;0; Е1+Е6]
В
6 -ь 2 -2 400 G
900
Рисунок 3 - Матрицы A и B Процедура вычисления неизвестных токов и размещение их в матрице-столбце x сводится к умножению обратной матрицы А-1 на матрицу B.
Com mand Window
О
310
150 150
540
О
420 О
О -450 240 О
» B=[J1;-J1;J3;-J3;E1;0;E1+E6] В =
6 -6 2 -2 400 О
900 » А"(-1)
-0. .3212 0. . 1718 -0. .0162 -0. .0071 0. .0004 -0. .0000 0 .0013
0 . . 1175 -0 . .2712 0 . . 4504 0 . . 1970 -0 . . 0001 0. . 0005 0 .0014
-0. .2240 -0. .2187 -0. .2891 0. .3110 0. .0003 0. .0007 -0 .0003
-0. .2240 -0. .2187 -0. .2891 -0. . 6890 0. .0003 0. .0007 -0 .0003
0. .3374 0. .2243 0. .2443 0. . 1069 0. .0008 0. .0003 -0 .0004
0. .3414 -0. .0525 -0. .2 605 -0. . 1140 -0. .0004 -0. .0003 0 .0017
-0. .4386 -0. .5570 -0. .4666 -0. .2041 0. .0005 -0. .0005 -0 .0001
>> Х-А"(-1)■
-1.63 67 4.0336 -1.3741 О.6259 0.9057 3.4077 0.2798
Рисунок 4 - Результат решения системы
15
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 3/2019
Метод решения данной задачи на расчет цепи постоянного тока является примером, который можно применять при решении подобных электротехнических задач. Список использованной литературы:
1. В.В. Регеда. Работа с MATLAB и Simulink. - Пенза: Издательство ПГУ, 2014.
2. В.М.Коваленко. Применение MathCAD в электротехнических расчетах. - Минск: УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», 2008.
© Вотякова Л.Р., Плотникова Л.А., 2019
УДК 65.011.56
Н.О. Кузнецов
Магистр 1 курса БГТУ г. Брянск, РФ E-mail: [email protected] Научный руководитель: А.В. Агеенко Канд. техн. наук, БГТУ г. Брянск, РФ
СПОСОБ ВВОДА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В СИСТЕМУ АВТОМАТИЗАЦИИ НА БАЗЕ УЧЕБНОГО ЦЕНТРА «БГТУ - АО «ТРАНСНЕФТЬ - ДРУЖБА»
Аннотация
Рассмотрены вопросы проектирования учебного стенда, позволяющего вносить неисправности в измерительные каналы и каналы управления существующих лабораторных стендов в Учебном центре «БГТУ - АО «Транснефть-Дружба», а также разработки программного обеспечения для него.
Ключевые слова: Контроллер, стенд, АСУ ТП, программа, Транснефть-Дружба
В связи с растущими потребностями в автоматизации нефтетрубопроводов и нефтеперекачивающих станций и растущей сложностью автоматизации компанией АО «Транснефть-Дружба» в целях подготовки и повышения квалификации специалистов по автоматизированным системам управления технологическим процессом на базе БГТУ был создан Учебный центр «БГТУ - АО «Транснефть - Дружба».
На базе данного Учебного центра располагаются учебные стенды для изучения контроллеров различных производителей и SCADA-систем, а также различные учебные стенды.
Специалисты в области АСУТП должны уметь определять причины отказов систем, используя оптимальные алгоритмы их поиска, а также устранять отказы. Поэтому для получения навыков поиска причин отказов и их устранения необходимо принудительно вносить неисправности в аппаратную и программную части учебных стендов.
Для реализации возможности внесения неисправностей в измерительные каналы и каналы управления необходимо доработать, имеющиеся в учебном центре, стенды, а также разработать методику поиска и устранения неисправностей.
Процесс внесения неисправностей должен быть автоматизирован и осуществляться с рабочего места преподавателя. Для этого был спроектирован и реализован стенд по введению неисправностей измерительных каналов и каналов управления на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) производства ООО «Б+Р».
В связи с этим было решено создать автоматизированное рабочее место (АРМ) преподавателя с установленной SCADA-системой, с помощью которой преподаватель сможет посылать команды в ПЛК, где
