CC BY
18
УДК 519.8
СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕРСПЕКТИВНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
С.И. Золотухин
Разработка сложной технической системы в настоящий момент не может обойтись без решения различного рода оптимизационных задач, размерность которых с ростом вычислительных мощностей также постоянно увеличивается. Настоящая статья посвящена синтезу оптимальной структуры энергетической системы перспективной гидравлической установки для обслуживания самолетов пятого поколения. Повышение их маневренных возможностей неизбежно влечет к увеличению рабочих давлений в гидроприводе. Экономия ресурса самолета осуществляется за счет отработки его гидравлической системы наземной гидравлической установкой. В связи с этим вопрос синтеза оптимальной структуры энергетической системы перспективной гидравлической установки является актуальным.
Автором статьи впервые применяется дифференцированная шкала относительной важности в комплексе с транспонированием матриц для получения правильного отображения локальных векторов приоритетности альтернатив, а также дополнительно вводится индекс достоверности с целью повышения точности локальных векторов приоритетов оценок экспертов. Введение дифференцированной шкалы относительной важности позволяет снизить элементы субъективности вытекающие из оценок экспертов, а транспонирование матриц позволяет в модификации метода, разработанной автором, решить в комплексе задачу максимизации и минимизации характеристик альтернатив по соответствующему критерию. Перед проведением оптимизации необходимо сформировать группу возможных вариантов альтернативных структур. Для решения данной задачи были применены элементы теории вероятности, а именно комбинации по сочетаниям.
В результате получена рациональная структура гидравлической установки, соответствующая варианту с электродвигателем и питанием от сети 380 В. В целом в рамках данной статьи решена важная задача структурного синтеза, положены основы для обоснования перспектив развития
Ключевые слова: оптимизация, энергетическая система, дифференциальная шкала относительной важности
Одной из важных задач, при обосновании структуры сложных технических систем является разработка методики, позволяющей произвести синтез возможных вариантов компоновки и выбрать наиболее оптимальную по ряду критериев, с учетом предпочтений лица принимающего решение (ЛПР) [1].
В данной статье рассматривается применение разработанного авторами методики синтеза оптимальной структуры энергетической системы перспективной гидравлической установки для обслуживания летательных аппаратов. Предметом исследования является гидравлическая установка. Объектом - её энергетическая система. Под энергетической системой гидравлической установки в данном случае понимается система, включающая все элементы преобразующие энергию от первоначального источника до потребителя.
На первоначальном этапе исследований происходит структурирование решаемой задачи, а именно её первой части - поиска всех возможных вариантов компоновки энергетической системы гидроустановки. На данном этапе применяется метод «дерева целей». Он основан на построении по иерархическому принципу совокупности целей системы, программы, в которой выделены генеральная цель; подчиненные ей подцели
первого, второго и последующего уровней (порядков) [2].
В данном случае «дерево целей» представляет собой граф, вершины которого представляются как элементы энергетической системы, а ребра или дуги - как связи между ними (рисунок 1). Такое описание целенаправленного поведения системы имеет два важных достоинства: универсальность и формализуемость [3].
Пусть имеется п различных объектов. Будем выбирать из них г объектов все возможными способами (то есть меняется состав выбранных объектов, но порядок не важен). Получившиеся комбинации называются сочетаниями из п объектов по г, их число равно [4]:
Cr = -
^ и
n!
(n - 1)!-r!
(1)
Посчитаем количество сочетаний, возможных если при рассмотрении в качестве первоначального источника энергии взять электрическую сеть 380 В 50 Гц, соединенную с выпрямительным устройством и электродвигателем. Количество всех возможных сочетаний из перечисленных элементов по два элемента будет определяться по формуле:
Сз2 =
3!
(3 - 2)!-2!
= 3.
(2)
Золотухин Сергей Иванович - ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», адъюнкт, e-mail: sx1188@rambler.ru
Рис. 1. Граф «дерева целей» множества вариантов компоновки энергетической системы гидравлической установки: 380 В - электрическая сеть, ЭД - электродвигатель, ДВС - двигатель внутреннего сгорания, ГТД - газотурбинный двигатель, ВУ - выпрямительное устройство, ЭА - энергоаккумулятор, М - муфта, РК - раздаточная коробка, ЭД1,2 -электродвигатель привода подкачивающего насоса, ГЕН - генератор, НП1,2 - насос аксиально-поршневой (основной
насос), ПН1,2 - подкачивающий насос
Затем необходимо посчитать количество сочетаний между элементами, взаимосвязь между которыми не допустима:
С
2
Ист.2-Пр.12
2!
(2 - 2)!-2!
= 1.
(3)
Теперь из первоначально полученных сочетаний необходимо исключить комбинации, которые не допустимы:
С
3!
2!
Ист.1-Ист.2/ Пр. 14
(3 - 2)!-2! (2 - 2)!-2!
= 2. (4)
Таким образом, получается два сочетания:
380В-ВУ;
380В-ЭД.
Аналогичным образом в результате проведенных вычислений, двигаясь от источников 1-го порядка к потребителям 2-го порядка, получили 26 вариантов компоновки или структуры энергетической системы гидроустановки:
380В(-ВУ-ПН)-ЭД-НП;
380В-ЭД-ГЕН(-ВУ-ПН1,2)-ЭД1,2-НП1,2;
380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-ГЕН-ЭД1,2-НП1,2;
380В-ЭД-М-ГЕН(-ВУ-ПН1,2)-ЭД1,2-НП1,2;
380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-М-ГЕН-ЭД1,2-НП1,2;
380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-М-РК-НП1,2;
380В-ЭД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
380В-ЭД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
380В-ЭД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
380В-ЭД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
380В-ЭД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
380В-ЭД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ГТД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ГТД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ГТД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ГТД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ГТД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ГТД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ДВС-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ДВС-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ДВС-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ДВС-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-ВУ-ПН1,2;
ДВС-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-ЭД1,2-ПН1,2;
ДВС-М-РК(//ЭА//НП 1,2)-ГЕН-ВУ-ПН 1,2;
ДВС-ГЕН(-ВУ-ПН1,2)-ЭД1,2-НП1,2;
ГТД-М-ГЕН(-ВУ-ПН1,2)-ЭД1,2-НП1,2.
Представленные варианты компоновки обладают различными характеристиками в связи с вариативностью, как элементов в структуре энергетической системы, так и самой организацией указанной структуры. Полученное разнообразие альтернативных вариантов компоновки
энергетической системы гидроустановки позволяет обеспечить более широкую выборку для последующих исследований.
Проведя анализ множества полученных альтернатив и на основе заключений экспертов, принято решении убрать варианты структур, в которых происходит тройное преобразование энергии от её источника до потребителя, а также дублирование структур с незначительными отличиями [5]. В результате для проведения структурной оптимизации было представлено 11 альтернатив:
2
380В(-ВУ-ПН)-ЭД-НП;
380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-М-РК-НП1,2;
380В-ЭД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
380В-ЭД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
380В-ЭД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ГТД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ГТД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ГТД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ДВС-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ДВС-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2);
ДВС-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2).
В качестве дальнейшего пути решения выбран метод анализа иерархий (МАИ), разработанный американским математиком Томасом Саати. Суть данного метода заключается в декомпозиции проблемы на более простые составляющие части [6]. Затем в выражении относительной степени (интенсивности) взаимодействия в иерархии, обработке в матрице парных сравнений показателей сравниваемых элементов на каждом уровне иерархии, а также обработке суждений лица, принимающего решение (ЛИР). И в заключении в формировании локальных приоритетов и нахождение глобального приоритета соответствующего оптимальному решению.
Выбранный метод анализа иерархии включает принцип идентичности и декомпозиции, дискриминации, сравниваемого суждения и синтезирования. Такой подход систематизирует процесс решения многокритериальной задачи.
Принцип идентичности и декомпозиции предусматривает структурирование задачи в виде иерархии или сети, что является первым этапом МАИ [7]. В общем виде иерархия строится из вершины - цели, промежуточных уровней -критериев, от которых зависят последующие уровни и самого низшего уровня - варианты, альтернативы (рис. 2).
В нашем случае на первом (высшем) уровне находится цель - структура. На втором уровне находится пять критериев (факторов), уточняющих цель, и на третьем уровне располагаются альтернативные варианты структур, которые будут оценены по отношению к критериям второго уровня. В результате будет выбрана оптимальная структура в соответствии с предложенными критериями и предпочтениями ЛПР.
Построив иерархию рассматриваемого вопроса, необходимо установить приоритеты критериев, оценить каждую из альтернатив и определить самую важную.
Уровень 1
Уровень 2
Уровень 3
Рис. 2. Декомпозиция решаемой задачи на уровни и представление в виде доминантной иерархии
Сравним элементы задачи попарно по отношению к их воздействию («весу» или «интенсивности») на общую для них характеристику. Парные сравнения приведем к матричной форме типа:
^21
12
л22
1 п
*2п
(5)
Для проведения субъективных парных сравнений Томасом Саати разработана шкала относительной важности. [8, 9].
Составляем матрицу парных сравнений 2-го уровня по пяти критериям. Коллективом экспертов
а
11
V ап1
а
а
из пяти человек, согласно описанным в [8, 9] правилам были выставленные следующие оценки важности относительной величины (показателя, критерия), представленные на рис. 3.
К1 К2 КЗ К4 К5
К1 1 7 3 2 3
К2 1/7 1 1/2 1/3 1/4
КЗ 1/3 2 1 1/2 3
К4 1/2 3 2 1 1/3
К5 1/3 4 1/3 3 1
Рис. 3. Матрица парных сравнений 2-го уровня: К1 - мощность, К2 - масса, К3 - удельная мощность, К4 - КПД, К5 - стоимость
Аналогично на третьем уровне строится пять матриц, в которых производится оценивание превосходства одного варианта структуры энергетической системы над другим по конкретному показателю (характеристике) в соответствии с выбранным критерием. Однако здесь применим дифференцированную шкалу относительной важности рассмотренную в [10]. Для большей наглядности представим одну из таких матриц в следующем образом (рис. 4):
В1
В2
В3
В4
В5
В6
В7
В8
В9
В10
В11
148,96 148,96 144,16 144,16 144,16 161,16 161,16 161,16 204,9 204,9 204,9
В1 148,96 1,00 1,00 1,03 1,03 1,03 0,92 0,92 0,92 0,73 0,73 0,73
В2 148,96 1,00 1,00 1,03 1,03 1,03 0,92 0,92 0,92 0,73 0,73 0,73
В3 144,16 0,97 0,97 1,00 1,00 1,00 0,89 0,89 0,89 0,70 0,70 0,70
В4 144,16 0,97 0,97 1,00 1,00 1,00 0,89 0,89 0,89 0,70 0,70 0,70
В5 144,16 0,97 0,97 1,00 1,00 1,00 0,89 0,89 0,89 0,70 0,70 0,70
В6 161,16 1,08 1,08 1,12 1,12 1,12 1,00 1,00 1,00 0,79 0,79 0,79
В7 161,16 1,08 1,08 1,12 1,12 1,12 1,00 1,00 1,00 0,79 0,79 0,79
В8 161,16 1,08 1,08 1,12 1,12 1,12 1,00 1,00 1,00 0,79 0,79 0,79
В9 204,9 1,38 1,38 1,42 1,42 1,42 1,27 1,27 1,27 1,00 1,00 1,00
В10 204,9 1,38 1,38 1,42 1,42 1,42 1,27 1,27 1,27 1,00 1,00 1,00
В11 204,9 1,38 1,38 1,42 1,42 1,42 1,27 1,27 1,27 1,00 1,00 1,00
Рис. 4. Матрица парных сравнений 3-го уровня по мощности: В1 - 380В(-ВУ-ПН)-ЭД-НП; В2 - 380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-М-РК-НП1,2; В3 - 380В-ЭД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В4 - 380В-ЭД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В5 - 380В-ЭД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В6 - ГТД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В7 - ГТД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В8 - ГТД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В9 -ДВС-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В10 - ДВС-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2); В11 - ДВС-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2)
Оставшиеся 4 матрицы третьего уровня рассмотрим в общем виде:
а) матрица парных сравнений 3-го уровня по
массе:
1 0,64 0,52 0,46 0,46 0,77 0,63 0,63 0,44 0,39 0,39
1,56 1 0,81 0,71 0,71 1,21 0,99 0,99 0,68 0,61 0,61
1,91 1,23 1 0,87 0,87 1,48 1,21 1,21 0,84 0,74 0,74
2,2 1,41 1,15 1 1 1,7 1,39 1,39 0,96 0,85 0,85
2,2 1,41 1,15 1 1 1,7 1,39 1,39 0,96 0,85 0,85
1,29 0,83 0,68 0,59 0,59 1 0,82 0,82 0,57 0,5 0,5
1,58 1,01 0,83 0,72 0,72 1,22 1 1 0,69 0,61 0,61
1,58 1,01 0,83 0,72 0,72 1,22 1 1 0,69 0,61 0,61
2,28 1,47 1,2 1,04 1,04 1,77 1,45 1,45 1 0,89 0,89
2,57 1,65 1,35 1,17 1,17 1,99 1,63 1,63 1,13 1 1
2,57 1,65 1,35 1,17 1,17 1,99 1,63 1,63 1,13 1 1
б) матрица парных сравнений 3-го уровня по удельной мощности:
1 0,66 0,36 0,25 0,25 0,16 0,13 0,13 0,27 0,21 0,21
1,52 1 0,55 0,38 0,38 0,24 0,2 0,2 0,42 0,32 0,32
2,79 1,83 1 0,7 0,7 0,44 0,37 0,37 0,76 0,58 0,58
3,97 2,6 1,42 1 1 0,63 0,53 0,53 1,09 0,82 0,82
3,97 2,6 1,42 1 1 0,63 0,53 0,53 1,09 0,82 0,82
6,32 4,14 2,27 1,59 1,59 1 0,84 0,84 1,73 1,31 1,31
7,5 4,92 2,69 1,89 1,89 1,19 1 1 2,05 1,55 1,55
7,5 4,92 2,69 1,89 1,89 1,19 1 1 2,05 1,55 1,55
3,65 2,39 1,31 0,92 0,92 0,58 0,49 0,49 1 0,76 0,76
4,83 3,17 1,73 1,22 1,22 0,76 0,64 0,64 1,32 1 1
4,83 3,17 1,73 1,22 1,22 0,76 0,64 0,64 1,32 1 1
в) матрица парных сравнений 3-го уровня по
КПД:
1 1,56 1,98 2,27 2,27 1,2 1,46 1,46 1,66 1,87 1,87
0,64 1 1,27 1,45 1,45 0,77 0,94 0,94 1,06 1,2 1,2
0,5 0,79 1 1,14 1,14 0,6 0,74 0,74 0,84 0,94 0,94
0,44 0,69 0,88 1 1 0,53 0,65 0,65 0,73 0,82 0,82
0,44 0,69 0,88 1 1 0,53 0,65 0,65 0,73 0,82 0,82
0,84 1,3 1,66 1,89 1,89 1 1,22 1,22 1,39 1,56 1,56
0,68 1,07 1,36 1,55 1,55 0,82 1 1 1,14 1,28 1,28
0,68 1,07 1,36 1,55 1,55 0,82 1 1 1,14 1,28 1,28
0,6 0,94 1,19 1,36 1,36 0,72 0,88 0,88 1 1,12 1,12
0,54 0,84 1,06 1,21 1,21 0,64 0,78 0,78 0,89 1 1
0,54 0,84 1,06 1,21 1,21 0,64 0,78 0,78 0,89 1 1
d
Хд — -
г) матрица парных сравнений 3-го уровня по стоимости:
1 1,18 1,17 1,21 1,21 3,17 3,28 3,28 3,13 3,23 3,23
0,85 1 0,99 1,02 1,02 2,69 2,78 2,78 2,65 2,74 2,74
0,86 1,01 1 1,03 1,03 2,71 2,8 2,8 2,67 2,76 2,76
0,83 0,98 0,97 1 1 2,63 2,72 2,72 2,59 2,67 2,67
0,83 0,98 0,97 1 1 2,63 2,72 2,72 2,59 2,67 2,67
0,32 0,37 0,37 0,38 0,38 1 1,03 1,03 0,98 1,02 1,02
0,31 0,36 0,36 0,37 0,37 0,97 1 1 0,95 0,98 0,98
0,31 0,36 0,36 0,37 0,37 0,97 1 1 0,95 0,98 0,98
0,32 0,38 0,37 0,39 0,39 1,02 1,05 1,05 1 1,03 1,03
0,31 0,37 0,36 0,37 0,37 0,98 1,02 1,02 0,97 1 1
0,31 0,37 0,36 0,37 0,37 0,98 1,02 1,02 0,97 1 1
Матрицы 3-го уровня по критерию стоимости и массы необходимо транспонировать, так как они имеют в приоритете альтернативы с максимальными значениями характеристик (показателей). Другими словами в выигрыше самая дорогая и тяжелая структура. Для изменения приоритетности в сторону легкой и недорогой нам и понадобилось транспонирование. Из группы матриц 2-го и 3-го уровня с учетом транспонирования формируем набор векторов локальных приоритетов, которые выражают относительное влияние множества элементов на элемент примыкающего сверху уровня. Рассмотрим расчет вектора локального приоритета из матрицы 2-го уровня. Для начала найдем компоненты векторов:
a:= 5/1*7*3*2*3 — 2,63 ; (6)
b:= 51/7*1*1/2*1/3*1/4 — 0,36; (7)
c:= 5/1/3*2*1*1/2*3 —1,00 ; (8)
d:= 5/1/2*3*2*1*1/3 —1,00 ; (9)
e:= 5/1/3*4*1/3*3*1 —1,06. (10)
Далее получаем нормированный к единице вектор приоритетов:
x2 —-
Е(компонент) b
Ъ(компонент) c
Ъ(компонент)
— 0,43 ;
— 0,06 ; — 0,17 ;
(11) (12) (13)
Е(компонент) e
Ъ(компонент)
— 0,17 ;
— 0,18.
(14)
(15)
После этого умножаем матрицу парных сравнений 2-го уровня на нормированный вектор приоритетов и получаем локальный вектор приоритета: 1 7
1/7 1/3 1/2 1/3
3 1/2 1 2
1/3
2
1/3 1/2 1 3
3
1/4 3
1/3 1
0,43 2,20
0,06 0,30
* 0,17 — 1,04
0,17 0,95
0,18 1,11
(16)
Аналогичным образом строятся локальные по пяти матрицам 3-го
МАИ присущ выражается в приоритеты
векторы приоритетов уровня.
Как указывалось выше принцип синтеза, который следующем: локальные
перемножаются на приоритет соответствующего критерия, стоящий на вышестоящем уровне и суммируются по каждому элементу в соответствии с критерием, на который воздействует этот элемент [11]:
0,90 1,74 1,59 1,77 3,03" "9,191 "
0,90 1,12 1,02 1,50 1,99 6,997
0,87 0,91 0,80 1,51 1,09 5,657
0,87 0,79 0,70 1,46 0,76 "2,20" 5,114
0,87 0,79 0,70 1,46 0,76 0,30 5,114
0,97 1,35 1,33 0,56 0,48 * 1,04 — 4,983
0,97 1,10 1,09 0,54 0,40 0,95 4,556
0,97 1,10 1,09 0,54 0,40 1,11 4,556
1,23 0,76 0,96 0,57 0,83 5,393
1,23 0,68 0,85 0,55 0,63 5,017
1,23 0,68 0,85 0,55 0,63 5,017
(17)
Для более наглядного представления конечного результата рассмотрим фрагмент программы Microsoft Excel, в которой и производились все вычисления (рис. 5).
ВЫВОДЫ
Таким образом, анализ полученных результатов показал превосходство варианта структур энергетической системы с электродвигателем и питанием от сети 380 В.
Представленная методика структурного синтеза, объединяющая в комплекс ряд методов: модифицированный метод анализа иерархий, элементы теории комбинаторного исчисления, метод «экспертных оценок» и «дерева целей» позволяет определить прогнозируемые
Хс =
5
a
x =
ja
ь
о
CD 3 >
^ О ^
s
¡j * | ¡j Обобщенный или
а- 8 i I глобальный
О £ 5 4 о
| | £ 5= н приоритет
К1 К2 К3 К4 К5
2,20 0,30 1,04 0,95 1,11
380В(-ВУ-ПН)-ЭД-НП В1 0,90 1,74 1,59 1,77 3,03 9,191
380В(-ВУ-ПН1,2)-ЭД-М-РК-НП1,2 В2 0,90 1,12 1,02 1,50 1,99 6,997
380В-ЭД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В3 0,87 0,91 0,80 1,51 1,09 5,657
380В-ЭД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В4 0,87 0,79 0,70 1,46 0,76 5,114
380В-ЭД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В5 0,87 0,79 0,70 1,46 0,76 5,114
ГТД-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В6 0,97 1,35 1,33 0,56 0,48 4,983
ГТД-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В7 0,97 1,10 1,09 0,54 0,40 4,556
ГТД-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В8 0,97 1,10 1,09 0,54 0,40 4,556
ДВС-М-РК(-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В9 1,23 0,76 0,96 0,57 0,83 5,395
ДВС-М-РК(-ЭА-НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В10 1,23 0,68 0,85 0,55 0,63 5,017
ДВС-М-РК(//ЭА//НП1,2)-ГЕН-(ЭД1,2-ПН1,2) В11 1,23 0,68 0,85 0,55 0,63 5,017
Рис. 5. Матрица глобального приоритета
перспективы развития сложных технических систем. В данной работе в качестве примера рассматривалось решение оптимизационной задачи по поиску рациональной структуры энергетической системы гидравлических установок для обслуживания летательных аппаратов.
Предложенная методика является особенно эффективной на начальных этапах проектирования. Она позволяет разработчику оценить слабые места проекта, а инвестору определить свои потенциальные возможности по реализации.
В целом представленная методика позволяет решить важную задачу структурного синтеза, осуществить выбор наиболее рациональной альтернативы, обосновать перспективы развития.
Литература
1. Попов, С.И. Анализ современных методов и алгоритмов оптимизации на этапе формирования структуры и состава комплекса технических средств защиты информации на объекте информатизации [Текст] / С.И. Попов, Е.А. Рогозин, С.Ю. Рослов // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. - Т. 5. - № 6. - С. 83-85.
2. Селюков, М.В. Процесс постановки целей в системе менеджмента организации [Текст] / М.В. Селюков // Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 3
3. Студопедия [Электронный ресурс] - Режим доступа: http:// studopedia. ru/3_172445_metod-dereva-tseley.html (дата обращения 02.06.2016).
4. Бродский, Я.С. Статистика. Вероятность. Комбинаторика [Текст] / Я.С. Бродский. - М.: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2008. - 544 с.
5. Верескун, В.Д. Экспертные оценки в производственно-транспортных процессах: вопросы организации, моделирования и управления [Текст] / В.Д. Верескун // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 4-3. - С. 485-489.
6. Оценка перспективности гидроэнергетического строительства в регионах РФ на основе метода анализа иерархий [Текст] / Н. В. Баденко и др. // Инженерно-строительный журнал. - 2014. - №4(48). - С. 39-48.
7. Саати, Т. Аналитическое планирование. Организация систем [Текст] / Т. Саати, К. Кернс; пер. с англ. Р.Г. Вачнадзе - М.: Радио и связь, 1991. - 224 с.
8. Саати, Т.Л. Принятие решений при зависимостях и обратных связях [Текст] / Т. Саати // Аналитические сети. - М.: Либроком, 2011. - 357 с.
9. Малин, А.С. Исследование систем управления [Текст]: учебник для вузов / А.С. Малин, В.И. Мухин. -М.: ГУ ВШУ, 2002. - 400 с.
10. Золотухин, С.И. Модификация метода анализа иерархий Т. Саати для расчета весов альтернатив при синтезе оптимальной структуры энергетической системы гидравлической установки [Текст] / С.И. Золотухин, М.Ю. Синёв, А.О. Шмойлов // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 12-2. - С. 284-290.
11. Методология создания информационно-аналитической системы учета и контроля использования интеллектуальной собственности [Текст] / А.А. Морозов и др. // Математические машины и системы. - 2004. - № 2. - С. 114-133.
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
SYNTHESIS OF OPTIMAL STRUCTURE OF THE ENERGY SYSTEM LONG-TERM
HYDRAULIC SYSTEMS
S.I. Zolotukhin, graduated, Military educational and scientific center of the Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin, Voronezh, Russian Federation, e-mail: vaiu@mil.ru
Development of complex technical system at the moment can not do without solving various optimization problems. The dimension that with the growth of computing power and is constantly increasing. This article focuses on the synthesis of the optimal structure of the energy system perspective hydraulic system for maintenance fifth-generation aircraft. Increasing their maneuvering capabilities inevitably leads to an increase in working pressure in the hydraulic drive. Saving resource aircraft carried out by mining its hydraulic system ground hydraulic unit. In this connection the question of synthesis of the optimal structure of the energy system perspective the hydraulic system is important.
The author of the article for the first time applies a differentiated scale of relative importance in the complex transposition of matrices to obtain the correct display of local alternatives to priority vectors, and additionally introduces reliability index to improve the accuracy of local priority vectors expert evaluations. The introduction of the relative importance of scale reduces the differentiated elements of subjectivity arising from expert evaluations, and the transposition of matrices allows modification of the method developed by the author to solve the complex task of maximizing performance and minimizing alternatives under the relevant criteria. Before the optimization necessary to form a group of possible options for alternative structures. To solve this problem we have been applied elements of probability theory, namely the combination in combinations.
The result is a rational structure of the hydraulic system according to an embodiment with an electric motor and the power supply of 380 V. In general, in this article solved an important problem of structural synthesis, laid the foundations for the study of development prospects
Key words: optimization, energy system, differential scale of relative importance
References
1. Popov S.I., Rogozin E.A., Roslov S.YU. Analiz sovremennyh metodov i algoritmov optimizacii na ehtape formirovaniya struktury i sostava kompleksa tekhnicheskih sredstv zashchity informacii na ob"ekte informatizacii [Analysis of modern methods and algorithms for optimization at the stage of formation of the structure and composition of the technical means of information protection in the information of the object]// Vestnik VGTU. - 2009. - T. 5. № 6. S. 83-85.
2. Selyukov M.V. Process postanovki celej v sisteme menedzhmenta organizacii [The process of setting the organization management system goals]// Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2011. - № 3
3. Studopediya - Rezhim dostupa: http://studopedia.ru/3_172445_metod-dereva-tseley.html (data obrashcheniya 02.06.2016).
4. Brodskij YA.S. Statistika. Veroyatnost'. Kombinatorika. [Statistics. Probability. Combinatorics.] - Moskva: OOO «Izdatel'stvo «Mir i Obrazovanie», 2008. - 544 s.
5. Vereskun V.D. EHkspertnye ocenki v proizvodstvenno-transportnyh processah: voprosy organizacii, modelirovaniya i upravleniya [Expert evaluation of production and transport processes: organization, Modelling and Management]// Fundamental'nye issledovaniya. - 2016. - № 4-3. - S. 485-489.
6. Badenko N. V. i dr. Ocenka perspektivnosti gidroehnergeticheskogo stroitel'stva v regionah RF na osnove metoda analiza ierarhij [Assessment of the prospects of the hydropower construction in the regions of Russia on the basis of the analytic hierarchy process]// Inzhenerno-stroitel'nyj zhurnal. - 2014. - №4(48). - S. 39-48.
7. T. Saati, K. Kerns Analiticheskoe planirovanie. Organizaciya sistem [Analytical planning. systems Organization] - Moskva: Izdatel'stvo «Radio i svyaz'», 1991. - 224 s.
8. Saati T.L. Prinyatie reshenij pri zavisimostyah i obratnyh svyazyah [Decision-making at the dependencies and feedbacks]// Analiticheskie seti. - Moskva: Librokom, 2011. - 357 s.
9. Malin A.S., Muhin V.I. Issledovanie sistem upravleniya [Research of management systems]// Uchebnik dlya vuzov. - Moskva: GU VSHU, 2002. - 400 s.
10. Zolotuhin S.I., Sinyov M.YU., SHmojlov A.O. Modifikaciya metoda analiza ierarhij T. Saati dlya rascheta vesov al'ternativ pri sinteze optimal'noj struktury ehnergeticheskoj sistemy gidravlicheskoj ustanovki [Modification of hierarchies analysis method T. Saaty for calculating weights of alternatives in the synthesis of the optimal structure of the energy system of the hydraulic system]// Fundamental'nye issledovaniya. - 2016. - № 12-2. - S. 284-290
11. Morozov A.A. i dr. Metodologiya sozdaniya informacionno-analiticheskoj sistemy ucheta i kontrolya ispol'zovaniya intellektual'noj sobstvennosti [Methodology of creation of information-analytical intellectual property registration and control of use of the system]// Matematicheskie mashiny i sistemy. 2004. - № 2. S. 114-133.
