STRUCTURE OF THE DECISION SUPPORT INFORMATION SYSTEM BY THE NPP OPERATOR

Рассматривается структура системы информационной поддержки процессов принятия решений оператором АЭС в оперативных условиях. Анализируются функциональные возможности системы информационной поддержки оператора (СИПО) на примере Нововоронежской атомной электростанции (НВ АЭС). Данная система дает возможность оператору, управляющему распределенным комплексом технологических объектов АЭС, проводить качественный анализ и обработку больших объемов сложностpуктурированной информации и принимать своевременные адекватные решения в темпе реального времени. Кроме того, рассматривается объект управления и его структура, приводятся рекомендации, направленные на увеличение функциональных возможностей СИПО на базе искусственных нейронных сетей. Одной из многочисленных функций СИПО является прогнозирование состояния объекта управления на основе реализации программно-технологического комплекса модели энергоблока (ПТК МЭ). Однако существующая модель не способна учесть все факторы, влияющие на производственный процесс. Альтернативой здесь выступает искусственная нейронная сеть, которая в процессе обучения может сформировать искомые зависимости между большим числом параметров объекта управления и получить более полный и достоверный прогноз. Предложена структура искусственной нейронной сети на базе нечёткой системы вывода, которая реализует возможности нейронных сетей и нечеткой логики We considered the structure of the information support system for decision-making by the NPP operator in operational conditions. We analyzed the functional capabilities of the operator information support system (SIPO) using the example of the Novovoronezh nuclear power plant (NV NPP). This system provides the operator managing the distributed complex of NPP technological facilities to carry out high-quality analysis and processing of large volumes of complex structured information and make timely adequate decisions in real time. In addition, we considered the control object and its structure and made recommendations aimed at increasing the functionality of the SIPO based on artificial neural networks. One of the many functions of the SIPO is to predict the state of the control object based on the implementation of the software and technological complex of the power unit model. However, the existing model is not able to take into account all the factors influencing the production process. An alternative here is an artificial neural network, which in the learning process can form the required dependencies between a large number of parameters of the control object and get a more complete and reliable forecast. The proposed structure of an artificial neural network based on a fuzzy inference system, which implements the capabilities of neural networks and fuzzy logic

MULTIFUNCTIONAL DATA COLLECTION SYSTEM FOR MONITORING THE STATE OF TECHNICAL FACILITIES

Представлен комплекс технических средств создания для системы сбора данных. Проведена формализация процессов реализации функций контроля технического объекта. Рассматриваемая система сбора данных состоит из функционально законченных устройств, выполняющих определенные функции в контексте работы системы. Данная система, с одной стороны, может быть одним из узлов распределенной системы сбора данных, с другой стороны, может использоваться автономно. Показана актуальность создания системы. В основе разработки использован RISC микроконтроллер STM32H743VIT6, семейства ARM Cortex-M7, работающий на частоте до 400 МГц. К основным модулям системы относятся 20-входовый распределитель напряжения; модуль питания и настройки; модуль цифрового управления; модуль анализа, хранения и передачи данных в управляющий компьютер. Рассмотрен состав и назначение этих модулей. За сбор данных в рассматриваемой системе отвечает цепочка устройств: датчик - схема согласования - АЦП - микроконтроллер. Поскольку в составе системы имеются не только АЦП, но и ЦАП, то на ее базе может быть реализована система управления объектом. Выбор датчиков для снятия информации обусловлен особенностями объекта контроля. Имеется возможность в ручном режиме измерять электрические параметры контуров связи, в том числе обеспечивать проверку питания IDE и SATA-устройств. Представленная система сбора данных является средством, которое может быть использовано для автоматизации процессов контроля состояния технических объектов We present a set of technical means for creating a data collection system. We carried out the formalization of the processes of implementing the control functions of a technical object. The multifunctional data collection system consists of functionally complete devices that perform certain functions in the context of the system operation. This system, on the one hand, can be one of the nodes of a distributed data collection system, on the other hand, it can be used autonomously. We show the relevance of the system creation. The development is based on the RISC microcontroller STM32H743VIT6, ARM Cortex-M7 family, operating at a frequency of up to 400 MHz. The main modules of the system include: a 20-input voltage distributor; a power supply and settings module; a digital control module; a module for analyzing, storing and transmitting data to a control computer. We considered the composition and purpose of these modules. A chain of devices is responsible for data collection in the system under consideration: sensor - matching circuit - ADC - microcontroller. Since the system includes not only an ADC but also a DAC, an object management system can be implemented on its basis. The choice of sensors for taking information is due to the characteristics of the object of control. It is possible to manually measure the electrical parameters of the communication circuits, including checking the power supply of IDE and SATA devices. The presented data collection system is a tool that can be used to automate the processes of monitoring the condition of technical facilities

COMBINED TECHNOLOGIES FOR MANUFACTURING PARTS IN SOLID ELECTROLYTES

Рассмотрены вопросы изготовления открытых и полуоткрытых полостей в труднообрабатываемых деталях путем использования твердого электролита, наносимого на заготовку перед установкой удаляемой вставки. Показаны особенности протекания процесса анодного растворения припуска при статическом состоянии рабочей среды. Такие исследования выполнены впервые. Разработаны и проверены на практике изготовления типовых деталей режимы обработки для реализации процесса. Показано, что твердые электролиты имеют перспективы для дальнейшего использования при проектировании технологических процессов изготовления сложнопрофильных изделий из металлических труднообрабатываемых материалов, в том числе внедряемых на создаваемых образцах ракетно-космической техники. Они расширяют технологические возможности комбинированных методов, в которых одним из воздействующих факторов является электрическое и электромагнитное поле с высокой концентрацией мощности в импульсе. Впервые достигнута возможность разделять сборочные единицы путем образования зазора между сопрягаемыми деталями без доступа в зону обработки жидкой рабочей среды, определяющей возможность локального съема припуска в месте сопряжения и удаления слоя материала, достаточного для разборки узлов. Заложены основы использования для нанесения твердого электролита аддитивных технологий путем наращивания равномерных слоев перед сборкой изделия. Предлагаемая технология перспективна для изготовления сборных конструкций с ограниченным доступом инструмента в зону выполнения операции. Кроме того, новая технология может успешно применяться в процессе ремонта машин We considered the issues of manufacturing open and semi-open cavities in difficult-to-machine parts by using solid electrolyte applied to the workpiece before installing the removable insert. We show the features of the process of anodic dissolution of the allowance at a static state of the working medium. Such studies have been performed for the first time. We developed and tested in practice the processing modes for the implementation of the process for the manufacture of standard parts. We show that solid electrolytes have prospects for further use in the design of technological processes for the manufacture of complex-profile products from metal hard-to-machine materials, including those introduced on the created samples of rocket and space technology. They expand the technological capabilities of combined methods, in which one of the influencing factors is an electric and electromagnetic field with a high concentration of power in a pulse. For the first time, the ability to separate assembly units by forming a gap between mating parts without access to the processing zone of a liquid working medium has been achieved, which determines the possibility of local removal of the allowance at the mating point and removal of a layer of material sufficient for disassembling the units. We laid the foundations for the use of additive technologies for applying solid electrolyte by building up uniform layers before assembling the product. The proposed technology is promising for the manufacture of prefabricated structures with limited tool access to the operation area. In addition, the new technology can be successfully applied in the process of car repair

VISUALIZATION TECHNOLOGY OF AUGMENTED REALITY OBJECTS, DEPENDING ON GEOINFORMATIONAL DATA

Отображение навигационной информации в виде проекции на лобовое стекло автомобиля или стекло мотошлема обеспечивает ее восприятие водителем без переключения внимания с дороги на приборную панель, тем самым повышая безопасность дорожного движения. Используемые в настоящее время технологии визуализации информации для навигационного оснащения автомобиля или мотоцикла достаточно дороги и мало распространены, поэтому создание простого и недорогого в разработке программного обеспечения с открытым кодом, повышающего эффективность обработки и отображения информации, представляется актуальным. Предложена архитектура построения подобной системы навигации с применением технологии подсказок водителю в виде объектов дополненной реальности и использованием открытых геоинформационных сервисов. Рассмотрены применяемые в технологии структуры и типы данных, а также возможный набор аппаратных средств визуализации навигационной информации. Алгоритмы визуализации динамических объектов дополненной реальности и обработки геоданных реализованы в программном коде на языке Python. Разработан интерактивный интерфейс, обладающий интегрированным эффектом от совмещения преимуществ навигационных систем и сервисов геоинформационных данных. Приведены результаты тестирования работы кода при визуализации направления движения по заданному маршруту в режиме реального времени Displaying navigation information in the form of a projection onto the windshield of a car or the glass of a motorcycle helmet ensures its perception by the driver without switching attention from the road to the dashboard, thereby increasing road safety. The currently used information visualization technologies for the navigation equipment of a car or motorcycle are quite expensive and not widely used, therefore, the creation of simple and inexpensive open-source software that increases the efficiency of information processing and display seems to be relevant. The article proposes an architecture for building such a navigation system using the technology of prompting the driver in the form of augmented reality objects and using open geoinformation services. We considered the structures and types of data used in technology, as well as a possible set of hardware for visualization of navigation information. We implemented algorithms for visualization of dynamic objects of augmented reality and processing of geodata in the program code in the Python language. We developed an interactive interface that has an integrated effect of combining the advantages of navigation systems and geoinformation data services. We give the results of testing the code when visualizing the direction of movement along a given route in real time

METHOD OF FINDING LOSSES IN THE THROTTLE WINDING AS A RESULT OF THE SKIN EFFECT AND THE PROXIMITY EFFECT

Представлен метод использования расчетных методик и моделирования магнитных полей в двухмерном пространстве для нахождения высокочастотных потерь в обмотке моточных изделий, таких как дроссель или трансформатор. Была проведена работа по анализу литературы по данной теме, а также поднят вопрос оптимизации и адаптации аналитических формул для случая использования проводников круглого сечения и намотки, имеющей неоднородное распределение слоев в окне сердечника. Был также поднят вопрос об аналитическом нахождении длины обмоточного провода намотки с различным количеством слоев и переменного количества используемых при этом витков. Для проведения автоматизации расчета с помощью формул был написан скрипт, строящий зависимость сопротивления переменному току относительно частоты, используя аналитические формулы. Была написана программа для автоматической постановки начальных условий и граничных значений параметров моделирования, процесса самого моделирования электромагнитных полей, анализа полученных данных, а также формирования массива для построения графика полученной при этом зависимости сопротивления от частоты. В данном методе используется свободно распространяемое программное обеспечение как для математических расчетов, так и моделирования электромагнитных полей. Итогом данной работы стало сравнение полученных результатов, которые показали хорошую сходимость и преемственность этапов данного метода Here we present a method for using computational methods and modeling magnetic fields in two-dimensional space to find high-frequency losses in the winding of winding products, such as a choke or transformer. We analyzed the literature on this topic, as well as the issue of optimization and adaptation of analytical formulas for the case of using round-section conductors and winding having a non-uniform distribution of layers in the core window. We discussed the analytical finding of the length of the winding wire of the winding with a different number of layers and a variable number of turns used in this case. To automate the calculation using formulas, we wrote a script that builds the dependence of the resistance to alternating current relative to the frequency using analytical formulas. In addition, we wrote a program for automatically setting the initial conditions and boundary values of the modeling parameters, the process of modeling electromagnetic fields itself, analyzing the data obtained, as well as forming an array for plotting the resulting dependence of resistance on frequency. This method uses freely distributed software for both mathematical calculations and modeling of electromagnetic fields. The result of this work was a comparison of the results obtained, which showed good convergence and continuity of the stages of this method

USING BLOCK PSEUDOREVERSION IN SEQUENTIAL DATA PROCESSING

Предложен алгоритм последовательной обработки данных на основе блочного псевдообращения матриц полного столбцового ранга. Показывается, что формула блочного псевдообращения, лежащая в основе алгоритма, является обобщением одного шага алгоритма Гревиля псевдообращения в невырожденном случае и потому может быть использована для обобщения метода нахождения весов нейросетевой функции LSHDI (linear solutions to higher dimensional interlayer networks), основанного на алгоритме Гревиля. Представленный алгоритм на каждом этапе использует найденные на предыдущих этапах псевдообратные к блокам матрицы и, следовательно, позволяет сократить вычисления не только за счет работы с матрицами меньшего размера, но и за счет повторного использования уже найденной информации. Приводятся примеры применения алгоритма для восстановления искаженных работой фильтра (шума) одномерных сигналов и двумерных сигналов (изображений). Рассматриваются случаи, когда фильтр является статическим, но на практике встречаются ситуации, когда матрица фильтра меняется с течением времени. Описанный алгоритм позволяет непосредственно в процессе получения входного сигнала перестраивать псевдообратную матрицу с учетом изменения одного или нескольких блоков матрицы фильтра, и потому алгоритм может быть использован и в случае зависящих от времени параметров фильтра (шума). Кроме того, как показывают вычислительные эксперименты, формула блочного псевдообращения, на которой основан описываемый алгоритм, хорошо работает и в случае плохо обусловленных матриц, что часто встречается на практике The paper proposes an algorithm for sequential data processing based on block pseudoinverse of full column rank matrixes. It is shown that the block pseudoinverse formula underlying the algorithm is a generalization of one step of the Greville’s pseudoinverse algorithm in the nonsingular case and can also be used as a generalization for finding weights of neural network function in the LSHDI algorithm (linear solutions to higher dimensional interlayer networks). The presented algorithm uses the pseudoinversed matrixes found at each step, and therefore allows one to reduce the computations not only by working with matrixes of smaller size but also by reusing the already found information. Examples of application of the algorithm for signal and image reconstruction are given. The article deals with cases where noise is static but the algorithm is similarly well suited to dynamically changing noises, allowing one to process input data in blocks on the fly, depending on changes. The block pseudoreverse formula, on which the described algorithm is based, works well in the case of ill-conditioned matrixes, which is often encountered in practice

MODERN APPROACHES TO DIAGNOSTICS AND REPAIR OF LOW-POWER SWITCHING POWER SUPPLIES

Рассмотрены вопросы оптимизации технологических процессов поиска и устранения неисправностей маломощных DC-DC преобразователей, изготавливаемых ООО «АЕДОН». Перечислены наиболее характерные неисправности, встречающиеся у импульсных источников питания малой мощности. Рассмотрены основные методы поиска и устранения неисправностей, применяемые в процессе диагностики импульсных преобразователей. Предложен подход, основывающийся на комбинировании различных методов диагностики и ремонта, позволяющий увеличить эффективность поиска и устранения неисправностей импульсных DC-DC преобразователей. Рассматриваемый подход позволил повысить оперативность технической диагностики и ремонта в условиях серийного производства, а также был эффективно использован при первоначальной подготовке молодых специалистов участка регулировки и тестирования. В качестве примера представлена процедура поиска и устранения причин повышенного напряжения холостого хода в маломощных импульсных источниках питания. Рассмотрены причины появления дефекта как в одиночных модулях, так и во всей партии. Проведено экспериментальное исследование влияния обратной связи на выходное напряжение модуля в режиме холостого хода, показано влияние возможных неисправностей. В результате применения данной процедуры в короткий срок была произведена диагностика и ремонт маломощного импульсного источника питания (ИИП), выполнена регулировка обратной связи по напряжению The article considers the issues of optimization of technological processes for troubleshooting low-power DC-DC converters manufactured by company AEDON. We listed the most typical malfunctions that occur in low-power switching power sources. We considered the main methods of troubleshooting used in the process of diagnostics of pulse converters. We propose an approach based on the combination of various diagnostic and repair methods, which allows one to increase the efficiency of troubleshooting of pulsed DC-DC converters. The considered approach allowed us to increase the efficiency of technical diagnostics and repair in the conditions of mass production, and was also effectively used in training of young specialists of the adjustment and testing subdivision. As an example, we present the procedure for finding and eliminating the causes of increased idle voltage in low-power switching power sources. We considered the reasons for the appearance of the defect both in single modules and in the entire batch. We carried out an experimental study of the effect of feedback on the output voltage of the module in the idle mode. We showed the influence of possible failures. As a result of the application of this procedure, we performed diagnostics and repair of a low-power switching power supplies in a short time and adjusted the voltage feedback

APPLICATION OF PLASMA ANTENNA TECHNOLOGY TO IMPROVE RADIO COMMUNICATION STEALTH IN VHF BAND

Рассматривается плазменная вибраторная антенна, которая предназначена для работы в VHF диапазоне на частоте 140 МГц. Вибраторные плазменные антенны отличаются от обычных вибраторных антенн тем, что металлический проводник заменяется плазмой в газоразрядной трубке. Плазменный вибратор, создаваемый разрядом в трубке, способен включаться и выключаться за время порядка микросекунд. Применение плазменной антенны позволяет обеспечить два режима работы: активный, когда плазма индуцирует проводящую поверхность, и скрытый, когда антенна становится практически невидимой для электромагнитных волн, а плазменное облако отсутствует. Для определения характеристик антенны использовалось электродинамическое моделирование. Полученные результаты показывают, что характеристики плазменной вибраторной антенны близки к характеристикам эквивалентного ей металлического диполя, при этом длина плазменной антенны меньше. Для определения эффективности скрытного режима антенны производилось сравнение характеристик эффективной площади рассеяния плазменной антенны с выключенным плазменным облаком и эквивалентного металлического диполя. Полученные результаты показывают, что плазменная антенна обладает высокой эффективностью излучения, диаграммами направленности, схожими с эквивалентной дипольной антенной, и значительно меньшими значениями эффективной площади рассеяния (ЭПР) в выключенном режиме The article discusses a plasma dipole antenna, which is designed to operate in the VHF band at a frequency of 140 MHz. Plasma dipole antennas differ from conventional dipole antennas in that the metal conductor is replaced by plasma in the discharge tube. The plasma dipole created by the discharge in the tube is capable of turning on and off in times of the order of microseconds. The use of a plasma antenna makes it possible to provide two modes of operation: active, when the plasma induces a conductive surface, and hidden, when the antenna becomes practically invisible to electromagnetic waves, and the plasma cloud is absent. We used electrodynamic modeling to determine the characteristics of the antenna. The results show that the characteristics of the plasma dipole antenna are close to those of the equivalent metal dipole, while the length of the plasma antenna is shorter. To determine the efficiency of the hidden mode of the antenna, we compared the characteristics of radar cross-section of the plasma antenna with the plasma cloud turned off and the equivalent metal dipole. The results obtained show that the plasma antenna has a high radiation efficiency, directional patterns similar to an equivalent dipole antenna, and significantly lower RCS values in the off mode

PARAMETRIC IDENTIFICATION OF THE DIFFERENTIAL MODEL OF HEAT EXCHANGE IN A GASIFIER

На основе одномерной дифференциальной модели теплообмена в газификаторе закрытого типа сформулирована задача параметрической идентификации модели на основе измерений на штатном оборудовании промышленной газификационной установки. Модель включает в себя дополнительное интегральное условие и самосогласованно определяемую подвижную границу, отделяющую зону обледенения трубки испарителя. С применением метода сглаживания особенности разработан алгоритм итерационного решения уравнений модели, использующий метод сквозного счета для решения уравнения переноса на одной итерации. Для параметрической идентификации модели использована смешанная стратегия. Часть идентифицируемых параметров (теплоемкость испарителя, мощность нагревателя, массовая производительность насоса, коэффициент теплоотдачи в окружающую среду) определялась на основе специально организованных измерений: нагрева испарителя без прокачки сверхкритического флюида, газификации в условиях теплоизолированности корпуса испарителя, газификации в стационарном режиме работы. Остальные параметры (коэффициенты теплоотдачи в теплоноситель и сверхкритический флюид) идентифицировались в пассивных измерениях с различными производительностями насоса. Отмечено, что ввиду плохой обусловленности задачи и ограниченности вариаций коэффициентов применение регрессионных методов в данной модели неэффективно. На основе метода стрельбы разработан способ идентификации, заключающийся в определении параметров по измерениям с предельными производительностями с построением функциональной связи между идентифицируемыми параметрами, с последующей верификацией на промежуточных измерениях. Метод апробирован на примере штатной газификационной установки СГУ-7КМ-У We formulated the problem of parametric identification of the model based on measurements on the standard equipment of an industrial gasification plant on the basis of a one-dimensional differential model of heat transfer in a closed-type gasifier. The model includes an additional integral condition and a self-consistently defined movable boundary separating the icing zone of the evaporator tube. Using the method of smoothing the singularity, we developed an algorithm for iterative solution of the model equations, using the end-to-end counting method to solve the transfer equation in one iteration. We used a mixed strategy for parametric identification of the model. We determined some of the identified parameters (evaporator heat capacity, heater power, mass pump capacity, heat transfer coefficient to the environment) on the basis of specially organized measurements: heating of the evaporator without pumping supercritical fluid, gasification under conditions of thermal insulation of the evaporator body, gasification in stationary operation. We identified the remaining parameters (heat transfer coefficients to the coolant and supercritical fluid) in passive measurements with different pump capacities. We noted that due to the poor conditionality of the problem and the limited variation of coefficients, the use of regression methods in this model is ineffective. Based on the ballistic method, we developed an identification method, which consists in determining parameters by measurements with marginal performance with the construction of a functional relationship between the identified parameters, followed by verification on intermediate measurements. We tested the method on the example of a standard gasification plant SGU-7KM-U

DEVELOPMENT OF A DISTRIBUTED INFORMATION AND COMPUTING CONTROL SYSTEM FOR THE NUCLEAR UNIT AT NOVOVORONEZH NPP

Ядерные блоки атомных электростанций имеют длительный срок эксплуатации, что приводит к ситуации, когда в процессе эксплуатации технические и программные средства систем управления перестают отвечать текущим современным требованиям в плане надежности и безопасности их использования. В результате для продления срока действия ядерного блока требуется обязательное проведение модернизации информационно-вычислительной системы (ИВС) управления. Приводятся результаты такой работы, проведенной на 4 блоке Нововоронежской АЭС. При выборе оборудования для создания новой ИВС модернизируемого энергоблока был реализован принцип унификации. Программное обеспечение всех компонентов программно-технического комплекса ИВС, включая функции систем предоставления параметров безопасности и внутриреакторного контроля, реализовано на единых программных средствах. Представленные значения параметров сигналов на всех рабочих станциях программно-технического комплекса информационной системы, интерфейсы взаимодействия, человеко-машинный интерфейс и навигация по видеокадрам идентичны, что учитывает требования по оптимальному взаимодействию системы «человек-машина». Система удовлетворяет требованиям по обеспечению надёжности на основе резервирования, независимости, разнообразия, с учётом отказов по общей причине. Для этого ИВС была реализована в виде двухканальной информационной системы. Основной и дублирующий каналы измерения и обработки данных в программно-техническом комплексе ИВС функционируют одновременно в полном объеме. Разработанная информационно-вычислительная система позволила продлить срок эксплуатации 4 энергоблока Нововоронежской АЭС на 15 лет Nuclear units of nuclear power plants have a long service life, which leads to a situation when, during the operation, the technical and software tools of control systems no longer meet the current modern requirements in terms of reliability and safety of their use. As a result, in order to extend the validity period of the nuclear unit, mandatory modernization of the information and computing system (ICS) of management is required. This article presents the results of such work carried out at Unit 4 of the Novovoronezh NPP. When choosing the equipment to create a new ICS of the upgraded power unit, we implemented the principle of unification. The software of all components of the ICS software and hardware complex, including the functions of systems for providing security parameters and in-reactor control, is implemented on unified software tools. The representation of signal parameter values at all workstations of the software and hardware complex of the information system, the interfaces of human-machine interface interaction and navigation through video frames are identical, which takes into account the requirements for optimal interaction of the man-machine system. The system meets the requirements for ensuring reliability based on redundancy, independence, diversity, taking into account failures for a common reason. For this purpose, we implemented the ICS in the form of a two-channel information system. The main and backup channels of measurement and data processing in the ICS software and hardware complex function simultaneously in full. The developed information and computing system made it possible to extend the service life of 4 power units of the Novovoronezh NPP for 15 years