Анализ управляемости и оптимизация формы сопла гидропушки на основе прямого экстремального подхода
Автор: Толстых В.К., Дмитрук Ю.В.
Журнал: Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 1 т.25, 2025 года.
Бесплатный доступ
Введение. Анализ управляемости является необходимым этапом для корректной постановки и решения любой задачи оптимального управления. Эта проблема становится особенно актуальной в рамках оптимизации систем с распределенными параметрами, которые описываются уравнениями в частных производных. К таким задачам относится рассматриваемая задача оптимизации формы сопла гидропушки. Оптимальное сопло должно обеспечивать максимальное значение функционала, выражаемого через среднюю силу импульса струи гидропушки. Актуальность данного исследования обусловлена отсутствием единого подхода к анализу управляемости систем с распределёнными параметрами, что затрудняет корректную постановку и решение задач оптимизации. В частности, предыдущие попытки решения задачи оптимизации сопла гидропушки с использованием классического вариационного исчисления не увенчались успехом из-за игнорирования аспектов управляемости. Целью данной работы являлось применение нового подхода, предложенного Толстых В.К., к анализу управляемости для решения задачи оптимального дизайна формы сопла гидропушки.
Форма сопла, сопло гидропушки, сила импульса струи, ограничение на расширение сопла, максимизация целевого функционала, градиент
Короткий адрес: https://sciup.org/142244390
IDR: 142244390 | УДК: 517.977.56, | DOI: 10.23947/2687-1653-2025-25-1-65-76
Controllability Analysis and Optimization of Hydro-Cannon Nozzle Shape Based on Direct Extreme Approach
Introduction. Controllability analysis is a required stage for the correct formulation and solution of any optimal control problem. This problem becomes specifically relevant in the context of optimizing systems with distributed parameters, which are described by partial difference equations. Such problems include the considered problem of optimization of the shape of the nozzle of a hydrocannon. The optimal nozzle should provide the maximum value of the functional expressed through the average force of the impulse of the jet of a hydrocannon. The relevance of this research is due to the lack of a unified approach to the analysis of controllability of systems with distributed parameters, which complicates the correct formulation and solution of optimization problems. In particular, previous attempts to solve the problem of hydrocannon nozzle optimization using classical variational calculus were unsuccessful due to ignoring aspects of controllability. The objective of this research was to apply a new approach proposed by V.K. Tolstykh to controllability analysis to solve the problem of optimal design of the shape of a hydrocannon nozzle.
