Методы оперативной идентификации тепловых режимов в конструкциях летательных аппаратов

• Автор: Геджадзе, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 05.07.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Алгоритм наблюдения (линейная модель)
1.1. Постановка задачи
1.2. Метод решения линейной ОЗТ
1.3. Анализ точности решения и правило выбора параметра регуляризации
1.4. Описание алгоритма и моделирование
1.5. Основные результаты главы
Глава 2. Задача наблюдения: особенности измерительной
схемы
2.1. О необходимости планирования
2.2. О практических условиях единственности
2.3. Оптимизация измерительной схемы
2.4. Границы адекватности одномерной постановки
2.5. Основные результаты главы
Глава 3. Алгоритм наблюдения (квазилинейная модель)
3.1. Постановка задачи
3.2. Метод последовательных приближений
3.3. О сходимости метода последовательных приближений
3.4. Особенности практической реализации
3.5. Алгоритм и результаты моделирования
3.6. Обработка данных теплового эксперимента
3.7. Основные результаты главы
Глава 4. Безитерационный метод решения нелинейной ОЗТ
4.1. Постановка задачи
4.2. Решение расширенной линейной ОЗТ
4.3. Численный анализ
4.4. О выборе параметров
4.5. Основные результаты главы
Заключение
Приложение А. Экономичный алгоритм решения двухпараметрической задачи наименьших квадратов
А.1. Постановка задачи
А.2. Декомпозиция
А.З. Задача наименьших квадратов
А.4. Алгоритм
Список литературы
Список публикаций автора, в которых изложено основное содержание диссертации

Введение
Прогресс во многих отраслях современной промышленности, таких как машиностроение, атомная энергетика, металлургия и химическая промышленность связан с интенсификацией теплоэнергетических процессов, оптимизацией тепловых режимов изделий, их тепловыми испытаниями. Для многих технических объектов характерно наличие элементов конструкций и агрегатов, работающих в условиях экстремального теплового нагружения, при этом тенденция состоит в дальнейшем ужесточении условий их функционирования при одновременном повышении требований к надежности и ресурсу. В первую очередь сказанное относится к объектам авиационной и ракетно-космической техники. Например, для спускаемых аппаратов, или для многоразовых аэрокосмических систем тепловое проектирование является одним из ключевых этапов разработки, определяющим основные проектно-конструкторские решения.
Перспективным направлением в исследовании и отработке теплонагруженных конструкций, а также технологий производства, связанных с реализацией требуемых тепловых процессов, является методология, основанная на решении обратных задач теплообмена (ОЗТО) [1]. В дальнейшем под ОЗТО будем понимать в основном задачи диагностики и идентификации параметров тепловых процессов. Соответственно трем основным способам теплообмена рассматриваются обратные задачи: теплопроводности (ОЗТ), конвективного теплообмена, радиационного теплообмена. ОЗТ, в свою очередь, делятся на граничные, ретроспективные, геометрические и коэффициентные. Граничные задачи заключаются в нахождении функций и параметров, входящих в граничные условия, ретроспективные - в нахождении начальных условий, геометрические - в реконструировании геометрических характеристик границы области, коэффициентные - в нахождении коэффициентов уравнений в частных производных, описывающих процесс тепло-

обмена. Данная методология успешно развивается на протяжении двух последних десятилетий и нашла практическое применение в различных областях техники. Основная причина столь широкого применения связана, в частности, с возможностью учета эффектов нестационарное-ти, нелинейности, и пространственного характера теплообменных процессов. Кроме того, данный подход позволяет проводить экспериментальные исследования в условиях, близких к натурным или непосредственно на этапе эксплуатации, является более информативным по сравнению с классическими методами, что позволяет ускорить проведение экспериментальных работ и тем самым уменьшить цикл отработки нового изделия. В последние годы проводится также работа по созданию автоматизированных систем, реализующих методологию О ЭТО, объединенных под управлением единого монитора в рамках персонального автоматизированного рабочего места (ПАРМ) инжене-ра-исследователя тепловых процессов [30].
За последнее десятилетие произошел беспрецендентный скачок в развитии вычислительных средств. Так, на сегодняшний день, большинство алгоритмов ОЗТО, требующих (по понятиям десятилетней давности) немалых вычислительных ресурсов, могут быть легко реализованы на персональном компьютере. Весьма впечатляют и возможности современных спецвычис лите лей, в частности, сигнальных процессоров 3-го поколения. Поэтому, не вызывает удивления тот факт, что одна из наиболее значимых тенденций в развитии современной техники заключается в насыщении технических объектов электронными системами, осуществляющими управление на всех уровнях и по все более сложным алгоритмам, т.е. в общем повышении уровня “интеллекта” технических систем. С учетом этой тенденции можно говорить также о системах автоматического управления (САУ) тепловыми процессами, в том числе о замкнутых, т.е. реализующих принцип обратной связи. Уточним, что речь идет о существенно нестационарных, быстротекущих тепловых процессах, несводимых к регулярным режи-

г. X
2 і

2.0 1.0 0.0 1

к2(і}а

V 3 /' \
1X2

Рис. 5(а,б). Дискретные импульсные характеристики системы оценивания для различных значений параметра регуляризации: а = {0.002, 0.02, 0.2}; параметры алгоритма: N - 1, хх ~ 1.0, сі, = 0.32, сіе = 0.16, т

7 9
-7', /к

-а ъ та
0.00 0.003 0.012 0,042 0

У#2(та, а)
/зі
У1' * и ✓'"'Г 11

а ь со
0.0 0.003 0.012 0.042 0

Рис. 6(а,б). Передаточные функции системы оценивания для различных значений параметра регуляризации: а = {0.0002, 0.002, 0.02, 0.2} ; параметры алгоритма: М = 1, х, = 1.0, сі, = 0.32, йе~ 0.16, т- 64.