Аэродинамика, динамика, баллистика и управление полётом летательных аппаратов 15 УДК 533.697.3 Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ», Украина ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА РАНКА-ХИЛША ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВИХРЕВЫМИ ЭНЕРГОРАЗДЕЛИТЕЛЯМИ Предметом изучения в статье являются процессы в системах управления с использованием вихревых энергоразделителей. Целью является анализ вихревых энергоразделителей, в которых наблюдается эффект Ранка-Хилша. Задачи: рассмотрение истории открытия, сущность и применение эффекта Ранка-Хилша; обзор основных конструкций вихревых энергоразделителей; рассмотрение возможностей вихревых энергоразделителей и особенностей управления ими; выделение актуальных направлений исследований. Получены следующие результаты. В работе рассмотрено устройство вихревого энергоразделителя, в котором проявляется эффект Ранка-Хилша. Описан ряд основных параметров, по которым определяют эффективность работы вихревого энергоразделителя и производятся расчеты для повышения его КПД. Представлены результаты исследования, связанные с влиянием габаритных размеров вихревого энергоразделителя, формой, размерами и количеством входных сопел на его эффективность. Описаны основные виды конструкций вихревых энергоразделителей: противоточный и прямоточный. Наиболее популярным вариантом получения описательной модели вихревого энергоразделителя является использование уравнений термо-и гидродинамики. Однако для дальнейшего управления системами, базирующимися на использовании эффекта Ранка-Хилша, такой подход не является практичным. Для этого применяются иные способы определения математического модели вихревого энергоразделителя, связанные обработкой его экспериментальных частотных характеристик. С целью получения точных и адекватных результатов коррекции системы с вихревым энергоразделителем применяется метод интервальных логарифмических амплитудно-частотных характеристик, причем структура его математической модели имеет дробные показатели степени. Представлены актуальные направления исследований вихревых энергоразделителей и варианты их практического использования в двигателестроении, медицине, акустических системах, промышленности, системах терморегуляции, авиации. Выводы. Научная значимость приведенного обзора состоит в следующем: определение актуальных направлений различного рода научных исследований. Ключевые слова: эффект Ранка-Хилша; вихревой энергоразделитель; система управления; математическая модель.

The subject of study in the article is the forming models' process for the angular motion of the rocker with screw electric actuators. The purpose is to develop the approach to the simplest models formation for the angular motion of the rocker with screw electric actuators as the automatic control object. Tasks: to form the physical model of rocker with screw electric actuators. Using the Lagrangian formalism develop the non-linear mathematical description of the angular motion process of a rocker with screw electric actuators. To obtain the linearized mathematical description of the automatic control object in form of state space in the cases when one sensor (angular position) and two sensors (angular position and angular velocity of the rocker) are used. To obtain the description of the automatic control object in the frequency domain using Laplace transforms. To form graphic models of the automatic control object using structural diagrams in the time and frequency domains. To analyze the functional properties of the automatic control object: stability, controllability, observability, structural and signal diagnosability in the cases when one sensor (angular position) and two sensors (angular position and angular velocity of the rocker) are used. To formulate the conditions for using mathematical descriptions as mathematical models of the automatic control object. The methods used are the Lagrange method, analytical linearization, state space, Laplace transform, Lypunov, Kalman criteria, diagnosability. The following results were obtained: the approach to the formation of the simplest models for the angular motion of a rocker with screw electric actuators as an object of automatic control for solving specific problems of analysis and synthesis was formed. Conclusions. The scientific novelty lies in the formation of the approach to the formation of the simplest control models for the angular motion of the rocker with screw electric actuators which differs from the known completeness of accounting for the acting forces and moments.

The subject of study in the article is the process of forming algorithms for controlling the angular motion of the rocker with a screw electric actuator. The purpose is to develop approaches to the formation of algorithms for controlling the angular motion of the rocker with a screw electric actuator as the automatic control object. Tasks: to specify the synthesis process of the state control algorithm for a linear mathematical description of the automatic control object in the state space according to the minimum criterion of the integral from the weighted error module. To form the block diagram of the automatic control system by the state. To improve the approach to the development of algorithms for controlling automatic control objects by output for mathematical description in the frequency domain. To illustrate the features of the approach on the specific example of automatic control object represented by transfer functions in terms of references and disturbances. To develop the simulation scheme in Simulink and study the reactions to stepwise references and disturbances. To develop the approach to the formation of control algorithms for the diagnosis of the rocker as the automatic control object. To describe the procedure and means of deep diagnosis of emergency situations of the automatic control object. To develop means of recovery the automatic control object. The methods used are the state space method, transfer function method, integral optimality criteria, methods of diagnosing, and recovering. The following results were obtained: approaches to the formation of algorithms for controlling the angular motion of the rocker with a screw electric actuator using linear mathematical descriptions in time and frequency domains were formed. Conclusions. The scientific novelty lies in the formation of approaches to the development of algorithms for controlling the angular position of the rocker with a screw electric actuator which differs from the known accounting the structural and functional features of the automatic control object.