Александр Юрьевич Бушуев (МГТУ им.Н.Э.Баумана) :
Статьи:
Иванов М. Ю., Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Щербаков Н. С. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Реш Г. Ф.
doi: 10.18698/2309-3684-2024-3-100119
В различных технических системах для обеспечения синхронного перемещения исполнительных органов широко применяются гидравлические устройства - нерегулируемые дроссели, делители потока, регуляторы и/или стабилизаторы расхода. Последние характеризуются тем, что их функционирование происходит в диапазоне перепадов давлений жидкости, составляющем несколько сотен атмосфер. Рассмотрены вопросы, связанные с численным моделированием нестационарных физических процессов в стабилизаторе расхода, конструкция которого защищена патентом Российской Федерации на изобретение. Представлены результаты компьютерного моделирования на основе теоретической модели с сосредоточенными параметрами, использования конечно-разностного неявного метода Гира для решения системы жёстких дифференциальных уравнений. Сформулирована и решена задача оптимального усовершенствования конструкции такого стабилизатора расхода в соответствии с выбранным критерием. Этим критерием оптимизации является обеспечение условия минимально возможного положительного статизма расходно-перепадной (статической) характеристики в условиях широкого изменения перепада давления на устройстве и воздействия осевой составляющей гидродинамической силы. Задача оптимального усовершенствования конструкции решалась с применением одного из широко используемых эволюционных алгоритмов оптимизации генетического алгоритма с вещественным кодированием. Результаты вычислительных экспериментов при моделировании физических процессов задачи анализа соответствуют имеющимся экспериментальным данным, которые ранее получены авторами работы. Показано, что усовершенствование существующей конструкции стабилизатора расхода возможно угол наклона расходно-перепадной характеристики к горизонтальной оси уменьшился практически в два раза. При этом удалось получить более высокую точность поддержания объёмного расхода жидкости. Эта точность составляет порядка ±7,5 % от номинального (настроечного) значения стабилизатора расхода. Для сравнения, точность поддержания объёмного расхода жидкости до выполнения процедуры оптимизации составляла порядка ±10 %.
Иванов М.Ю., Бушуев А.Ю., Щербаков Н.С., Реш Г.Ф. Компьютерное моделирование динамических процессов в гидравлическом стабилизаторе расхода и его оптимизация на основе эволюционного алгоритма. Математическое моделирование и численные методы, 2024, № 3, с. 100-119.
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Данилов Н. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2022-2-313
Для решения проектной задачи разработана математическая модель функционирования системы синхронизации исполнительных органов на основе дроссельного делителя потока. Приводится решение задачи оптимизации времени рассогласования относительного перемещения исполнительных органов при наличии внешних знакопеременных силовых воздействий, выполненное с помощью генетического алгоритма и уточненное с помощью метода Нелдера-Мида
Бушуев А.Ю., Данилов Н.А. Математическое моделирование гидравлической системы синхронизации исполнительных органов на основе дроссельного делителя потока. Математическое моделирование и численные методы, 2022, № 2, с. 3–15
629.78 Математическое моделирование процесса раскрытия солнечной батареи большой площади
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Фарафонов Б. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2014-2-101114
Построена математическая модель процесса раскрытия многозвенной конструкции солнечной батареи с тросовой системой раскрытия. На основе анализа кинематической схемы системы раскрытия выбраны размеры радиусов роликов и передаточного отношения двух типов шестеренчатых механизмов, обеспечивающих заданную последовательность фиксации звеньев. Для исследования процесса раскрытия солнечной батареи использовано уравнение Лагранжа второго рода. Отличительной особенностью предлагаемого подхода является итерационный способ учета деформации тросов системы синхронизации. Разработанная математическая модель может быть использована для выбора оптимальных конструктивных параметров и характеристик системы раскрытия, а также для анализа нештатных ситуаций и оценки надежности процесса раскрытия.
Бушуев А. Ю., Фарафонов Б. А. Математическое моделирование процесса раскрытия солнечной батареи большой площади. Математическое моделирование и численные методы, 2014, №2 (2), c. 101-114
621.464.3 Оптимизация конструкции твердотопливного модельного газогенератора
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Ряузов С. С. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2019-4-314
Сформулирована задача оптимизации, заключающаяся в обеспечении наибольшего времени поддержания давления в наполняемой емкости в диапазоне от максимально достигнутого до 70 атм. Построена математическая модель системы, состоящей из твердотопливного газогенератора и наполняемой емкости постоянного объема. Решение задачи оптимизации выполнено методом Хука-Дживса и генетическим алгоритмом с вещественным кодированием. Проведено сравнение полученных результатов. Разработан программный комплекс, с помощью которого решается система обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающая состояние рассматриваемого объекта.
Бушуев А.Ю., Ряузов С.С. Оптимизация конструкции твердотопливного модельного газогенератора. Математическое моделирование и численные методы, 2019, № 4, с. 3–14.
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Резников А. О. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2021-3-6273
Построена модель генетического алгоритма с бинарным кодированием с независимой селекцией Шеффера, позволяющая производить поиск глобального оптимума по нескольким критериям без их скаляризации. При расчетах учитывается область всех возможных перемещений исполнительных органов в условиях неопределённых внешних воздействий в некотором, заранее заданном, диапазоне. Разработан алгоритм, позволяющий хранить промежуточные результаты для устранения проблемы большого количества повторяющихся расчетов в ходе работы эволюционного алгоритма, что позволило снизить время вычислений. Эффективность работы оптимизационного алгоритма демонстрируется на примере решения модельной задачи.
Бушуев А.Ю., Резников А.О. Применение генетического алгоритма в задаче моделирования и оптимизации пневмогидравлической системы синхронизации исполнительных органов. Математическое моделирование и численные методы, 2021, № 3, с. 62–73.
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Иванов М. Ю., Коротаев Д. В. (OOO НПО «ИНКОР»), Реш Г. Ф.
doi: 10.18698/2309-3684-2020-1-103117
Разработана программная среда dgsSynchCAD автоматизированного проектирования оптимальных дроссельных гидравлических систем синхронизации исполнительных органов различного функционального назначения, работающих в условиях внешних знакопеременных силовых воздействий. Критерием процедуры оптимизации является минимизация времени рассогласования относительного перемещения исполнительных органов при эксплуатации. Вычислительное ядро объектно-ориентированного кода построено на основе динамической математической модели системы синхронизации, состоящей из четырёх силовых цилиндров. С помощью созданной программной среды решена модельная задача, демонстрирующая эффективность предложенного процесса многомерной оптимизации. Методология основана на применении известного эвристического метода (генетического алгоритма с бинарным кодированием) и последующего улучшения (в смысле заданного целевого функционала) получаемого решения методом на основе алгоритма Хука-Дживса. Сформулированы рекомендации по практическому применению программно-математического обеспечения для достижения наилучшей сходимости к экстремальному значению вектора управляемых параметров.
Бушуев А.Ю., Иванов М.Ю., Коротаев Д.В., Реш Г.Ф. Программная среда dgsSynchCAD для моделирования и автоматизированной эвристической оптимизации дроссельных гидросистем синхронизации. Математическое моделирование и численные методы. 2020. № 1. с 103–117.
519.6 Сравнение модифицированного метода Ψ-преобразования и канонического метода роя частиц
Бушуев А. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Маремшаова А. А. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)
doi: 10.18698/2309-3684-2018-3-2237
При решении многих прикладных задач возникает проблема отыскания глобального экстремума. Особую актуальность представляют методы оптимизации, позволяющие эффективно решать задачи, когда целевая функция зависит от сложной математической модели, требующей для своего решения больших вычислительных ресурсов. В данной работе проведено сравнение метода Ψ-преобразования и канонического метода роя частиц. Выявлены недостатки некоторых известных алгоритмов метода Ψ-преобразования и предложена модификация, основанная на замене случайного закона с равномерным распределением для генерации статистических реализаций на второй и последующих итерациях стандартного алгоритма нормальным законом распределения с параметрами, определяемыми по результатам предыдущей итерации. На основе обширного вычислительного эксперимента показано преимущество модифицированного алгоритма метода Ψ-преобразования по сравнению с каноническим алгоритмом метода роя частиц.
Бушуев А.Ю., Маремшаова А.А. Сравнение модифицированного метода Ψ-преобразования и канонического метода роя частиц. Математическое моделирование и численные методы, 2018, № 3, с. 22–37.