Моделирование систем и процессов, 2013, №4

ISSN 2219-0767

МОДЕЛИРОВАНИЕ 

СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

научно-технический журнал

2013

выпуск 4

2013

ВОРОНЕЖСКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ 

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

ОАО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

Журнал зарегистрирован в Управлении по надзору в средствах массовых коммуникаций, связи 
и охраны культурного наследия по Воронежской области (ПИ № ФС 36-1008Р от 15.04.2008)

ISSN 2219-0767

Журнал издается 4 выпуска в год

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

Редакционная коллегия
Главный редактор 
В.К. Зольников, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ВГЛТА

Ответственный секретарь
С.А. Евдокимова, канд. техн. наук, доцент ВГЛТА

Редакционный совет
Председатель 
В.Е. Межов, д-р техн. наук, профессор, профессор ВГЛТА

Члены редакционного совета

В.М. Бугаков, д-р техн. наук, доцент, ректор 
ВГЛТА
М.В. Драпалюк, д-р техн. наук, профессор, 
проректор по науке и инновациям ВГЛТА
Л.И.Бельчинская,  д-р хим. наук, профессор, 
зав. кафедрой ВГЛТА
В.Н.Гриднева, канд. филол. наук, доцент, зав. 
кафедрой ВГЛТА
А.В. Стариков, д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой ВГЛТА
В.В. Лавлинский канд. техн. наук, доцент, зам. 
зав. кафедрой ВГЛТА.
Ю.С. Сербулов, д-р техн. наук, профессор , 
профессор ВГЛТА
В.И. Анциферова, канд. техн. наук, доцент 
ВГЛТА
Е.А. Аникеев  канд. техн. наук, доцент ВГЛТА
Ю.Ю.Громов д-р техн. наук, профессор, директор Института автоматики и информационных 
технологий ТТГУ

А.И. Стоянов, генеральный директор 
ОАО «НИИЭТ»
В.С. Горохов, канд. техн. наук, ученый 
секретарь ОАО «НИИЭТ»
В.Н. Ачкасов, д-р техн. наук, зам. директора по науке - главный инженер ОАО 
«НИИЭТ»
А.В. Ачкасов, канд. техн. наук, зам. генерального директора ОАО «НИИЭТ»
В.П. Крюков, канд. техн. наук, начальник 
отделения ОАО «НИИЭТ»
И.П. Потапов, канд. техн. наук, начальник отдела ОАО «НИИЭТ»
А.И. Яньков, канд. техн. наук, начальник 
лаборатории ОАО «НИИЭТ»
В.С. Стародубцев, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Российского государственного социального университета (Воронежский филиал)

Разделы журнала
Технические науки
Физико-математические науки
Филологические науки
Химические науки
Экономические науки

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. Мнение редакции может не совпадать с мнением 
авторов. При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в авторской редакции. За достоверность сведений, изложенных в публикациях, ответственность несут авторы.

Правила доступны на сайте http://www.vglta.vrn.ru/Pages/FreePages/kaf_VT/Default.htm
Адрес редакции: 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10, к. 203, тел 8 (473)-253-67-08.
ЛР ИД  №00437 от 10.11.99
Подписано в печать 02.12.13 Формат бум. 6084 1/16  Объем  5,7 п.л. Тираж 1000. Заказ № 154
Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ВГЛТА. 394087, Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

 Моделирование систем и процессов, 2013
 Воронежская государственная лесотехническая академия, 2013
 ОАО «Научно-исследовательский институт электронной техники», 2013

Содержание

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Антимиров В.М., Смельчакова Г.А., Яцук Г.Е., Борисов В.И., Зелизко Д.И. Расчет способности восстановления работы вычислительных модулей бортовых вычислительных комплексов 
в полете ...............................................................................................................................................5

Анциферова В.И., Ягодкин А.С. Решение задачи оптимальной перевозки грузов с учетом 
процессов логистической поддержки ..............................................................................................7

Афоничев Д.Н., Пиляев С.Н., Аксенов И.И., Черников В.А. Совершенствование системы 
управления стендом испытания топливной аппаратуры дизелей...............................................10

Афоничев Д.Н., Рыбников П.С. Математическое и программное обеспечения обоснования 
параметров примыканий в системе автоматизированного проектирования автомобильных 
дорог..................................................................................................................................................13

Ачкасов В.Н., Зольников К.В. Алгоритм моделирования работоспособности микросхем в 
условиях воздействия внешних факторов в подсистеме САПР ИЭТ.........................................16

Данилов А.Д. Модели поточных производств для автоматизированного проектирования технологических процессов..................................................................................................................20

Данилов А.Д., Пилеич А.В. Функциональная схема САПР оперативной метеорологической 
информации......................................................................................................................................24

Данилов А.Д., Тонких Д.В. Декомпозиционная модель проектирования системы управления 
процессами транспортной логистики ............................................................................................26

Зольников В.К., Ачкасов В.Н., Крюков В.П., Чевычелов Ю.А. Метод проектирования радиационно-стойких ИС .........................................................................................................................30

Зольников В.К., Скляр В.А., Ачкасов В.Н. Моделирование и оценка подложечных шумов, 
индицируемых межсоединениями .................................................................................................33

Котов П.А. Конструктивные основы интегрирования и основной закон нерелятивистской динамики...............................................................................................................................................37

Крюков В.П., Зольников К.В., Евдокимова С.А. Проблемы моделирования базовых элементов КМОП БИС двойного назначения в САПР ............................................................................41

Лавлинский В.В. Анализ ячеек кристаллических решёток полупроводниковых материалов 
для синтеза виртуальной реальности при проектировании радиационно-стойких элементов 
электронной компонентной базы ...................................................................................................44

Рембеза С.И., Кононов В.С. 12-разрядный безконденсаторный КМОП-АЦП с КНИструктурой ........................................................................................................................................53

Стародубцев В.С. Системный анализ и обработка фактической информации при проектировании развития систем водозаборов подземных вод с обеспечением качества питьевой воды55

Стародубцев В.С., Шишова Р.Г. Минимизация входящих параметров в экспериментах по 
идентификации целевых функций в задачах проектирования и управления ............................58

Сушков С.И. К вопросу решения уравнений движения лесовозных автопоездов при различных режимах работы двигателя......................................................................................................62

Тлегенов Б.Н. Анализ индексов проверки кластерных решений................................................65

Тлегенов Б.Н. Методика оценки качества обслуживания населения городским пассажирским 
транспортом......................................................................................................................................69

Яньков А.И., Ачкасов А.В., Зольников К.В., Конарев М.В., Орликовский Н.А. Результаты 
исследования сбоеустойчивости процессора серии 1867 ............................................................72

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 621.3
DOI: 10.12737/4034

Расчет способности восстановления работы

вычислительных модулей бортовых вычислительных 

комплексов в полете

В.М. Антимиров1, Г.А. Смельчакова1, Г.Е. Яцук1, В.И. Борисов1, Д.И. Зелизко1

1ФГУП «Научно-производственное объединение автоматики 

им. академика Н.А. Семихатова» (г. Екатеринбург)

Аннотация —
В работе рассматриваются аспекты 

расчета возможности восстановления работы бортовых 
вычислительных комплексов в полете при различных 
воздействиях внешних факторов при изменении вычислительной нагрузки. Проведенное исследование выявило преимущества использования режимов восстановления.

Ключевые слова —
Вычислительные системы, вос
становление, бортовые комплексы.

Эффективность системы автоматического управле
ния (САУ) объектов ракетно-космической техники 
(РКТ) во многом и в основном определяется составом 
задач, решаемых бортовой цифровой вычислительной 
системой (БЦВС), входящей в состав САУ, и ее 
надежностью. Повышение надежности БЦВС, увеличение вероятности выполнения основной задачи в 
САУ разработки ФГУП «НПО Автоматики» достигается как увеличением состава и сложности функциональных задач управления, так и за счет резервирования аппаратуры, введения в БЦВС программноалгоритмических средств контроля и восстановления 
работоспособности системы после сбоя (средствами 
контроля резерва и восстановления, СКРВ).

Увеличение кратности резервирования для повы
шения надежности системы не всегда оправдано, так 
как возрастает суммарный поток отказов, так как к 
отказам основных функциональных компонентов 
добавляются отказы резервных [1]. Кроме того жесткие ограничения на массу, габариты и энергопотребление САУ ставят задачу выбора оптимального варианта архитектуры УВС (обеспечение решения максимально возможного состава функциональных задач 
при одновременной минимизации аппаратных затрат).

Современные БЦВС построены по магистрально
модульному принципу, когда к общесистемной магистрали подключается необходимое число вычислительных модулей (ВМ), и модулей канала обмена 

(МКО) для решения функциональных задач и резервирования модулей. Управление всей системой обеспечивает системный модуль (СМ) – центральный модуль системы.

СКРВ обеспечивает:
- контроль взаимодействия между модулями БЦВС 

по общесистемной магистрали;

- контроль правильности функционирования моду
лей БЦВС;

- контроль правильности взаимодействия БЦВС с 

внешними подсистемами;

- определение места и характера отказа в БЦВС 

(сбой или постоянная неисправность). 

- формирование диагностической информации о 

состоянии резерва БЦВС;

- формирование признака исправности БЦВС в 

средства телеметрического контроля; 

восстановление вычислительного процесса в 

сбившихся ВМ.

Функционирование каналов СМ контролируется на 

программно-аппаратурном уровне, и в случае сбоя 
каналы не восстанавливаются, а работа ведется на 
исправном канале модуля. Восстановление не резервированных специализированных вычислительных 
устройств, входящих в состав подсистем (спутниковой навигации, оптической коррекции и БИНС) не 
производится, так как предусмотрено функциональное резервирование этих подсистем. Восстановление 
работоспособности сбившегося МКО обеспечивается 
повторным выполнением процедур обмена.

Наибольшие трудности при реализации СКРВ вы
зывает восстановление сбившихся ВМ.

Анализ программно-алгоритмического обеспече
ния САУ показывает: 

1. Для восстановление работоспособности сбивше
гося ВМ требуется прекращение процесса управления 
изделием на время «перекачки» информации из исправного ВМ в сбившийся. До завершения процесса 
восстановления и повторной попытки включения его 

в вычислительный процесс определить тип отказа 
(сбой или постоянная неисправность) ВМ невозможно.

2. Реализация восстановления ВМ в случае появ
ления отказа приводит к прекращению процесса 
управления на время восстановления и не дает гарантии восстановления работоспособности. В тоже время выключение БЦВС из контура управления может 
привести к потере изделия, особенно если сбой происходит на участках разделения ступеней и может 
быть связан с внешними воздействиями, вызванными 
разделением (механические удары или разряды статического электричества, как это происходило на изделии 4К-18).

3. По опыту эксплуатации аппаратуры систем 

управления, созданных в НПОА, начиная с первых 
систем изделий 4К-18 и 4К-75 сбои и отказы ВМ в 
полете маловероятны (интенсивность отказов в полете имеет порядок ~ 10-5 1/час). За всю историю натурных испытаний в случае возникновения  сбоев в полете проводился анализ причин сбоев и устранение 
этих причин. В частности на упомянутом изделии 4К18 при анализе причин  сбоев БЦВС на разделении 
ступеней  были выявлены две причины. Ими оказались механический удар и разряд статического электричества между быстро разлетающимися ступенями. 
Доработка ракеты в КБМ по снижению амплитуды 
ударного импульса и введение разрядников статического электричества сбои устранила и после завершения натурных испытаний в процессе эксплуатации 
сбоев и отказов БЦВС не зафиксировано.

4. При сбое или отказе одного и даже двух ВМ 

БЦВС способна обеспечить продолжение процесса 
управления на одном работоспособном канале без 
восстановления ранее сбившихся каналов.

5. Реализация восстановления сбившегося канала 

требует существенных затрат трудоемкости на разработку и, главное, отработку алгоритмов и программ 
СКРВ,  что само по себе является проблемой из-за 
сложности алгоритмов и программ контроля и восстановления и  высокой степени их связи с функциональными задачами управления.

Возникает задача оценки целесообразности восста
новления ВМ БЦВС в полете, решению которой и 
посвящена данная работа.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

На основании отчетов по испытаниям БВЦС [6, 7] 

и методики [4] проведен расчет прогнозируемой интенсивности отказов ВМ различных приборов. Она 
лежит в диапазоне от 1,733700 ∙ 10-5 до 2,980193 ∙ 10-5

1/ч.

Для определения необходимости проведения вос
становления вычислительного процесса в сбившихся 
каналах ВМ проведена оценка надежности систем, 
состоящих из трех ВМ, работающих синхронно и 
независимо друг от друга, решающих одну и ту же 
задачу, на заданном интервале работы. Для принятия 
решения по выбору варианта системы целесообразно 
провести сравнение надежности вариантов через отношение вероятностей их отказов в заданном интервале работы. Методика оценки надежности приведена 
в [3]. Решение должно приниматься в условиях неопределенности относительно реальной при эксплуатации интенсивности отказа элементов системы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты расчетов приведены на рис. 1.

Рис. 1. Отношение вероятности отказов систем

Для расчёта использовались следующие характери
стики и  их значения:

Q1 – вероятность отказа системы без восстановле
ния;

Q2 – вероятность отказа системы с восстановлени
ем отказавших ВМ;

t – длительность интервала работы (полета);
λ – интенсивность отказов, в диапазоне от 10-5 до 

10-2 1/час;

β – эффективность контроля принята равной 0.95, 

что  достаточно близко к реальной, полученной  по 
результатам  оценок полноты контроля [5]. Вероятность восстановления отказавшего ВМ проанализирована в диапазоне от 0,5 до 0,8, что по нашим представлениям реально достижимо для проектируемых 
систем.

ВЫВОДЫ

Проведенное исследование выявило преимущества 

использования режимов восстановления. Восстановление работы отказавшего ВМ БЦВС в полете целесообразно. 

ЛИТЕРАТУРА

[1]
Острейковский, В. А. Теория надежности [Текст] : уч. 
для вузов / В. А. Острейковский. − М. : Высш. шк., 
2003. − 463с.

[2] Антимиров,
В. М. Создание самоорганизующихся 

управляющих вычислительных комплексов  для работы в экстремальных условиях в реальном времени
[Текст] : Диссертация на соискание ученой степени 
д.т.н. / В. М. Антимиров. − ФГУП НПОА, Екатеринбург, 2005.

[3] Антимиров, В. М. Выбор оптимального варианта архи
тектуры 
управляющей 
вычислительной 
системы 

[Текст] / В. М. Антимиров, Г. А. Смельчакова // Моделирование систем и процессов. – 2012. - №2 . – С.11–
15.

[4] Надежность технических систем [Текст]: справочник /

под редакцией И.А. Ушакова. – М. : Радио и связь, 
1985 – 608 с.

[5] Деменев, П. А. Разработка технологического процесса 

создания моделей и тестов цифровых устройств в среде NCLAUNCH [Текст] : Дипломный проект. 140.306 
000000 503 ПЗ. / П. А. Деменев. – Екатерибург, УрФУ 
им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, 2014. –
120 с.

[6] Отчет по ЛОИ С-13111-01М №Т-11399, протокол ис
пытаний №40. – ФГУП "НПО Автоматики".

[7] Отчет по ЛОИ С-13111-02 №Т-11954, протокол испы
таний №33. – ФГУП "НПО Автоматики".

УДК 004
DOI: 10.12737/4035

Решение задачи оптимальной перевозки грузов с учетом 

процессов логистической поддержки

В.И. Анциферова1, А.С. Ягодкин1

1ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Аннотация — Рассматривается задача оптимизации 

перевозки грузов в процессе вывоза руды автотранспортным предприятием. Используется логистическая 
поддержка.

Ключевые слова — Оптимизация, логистика, транс
портная сеть, управление.

Центральным вопросом повышения эффективности 

работы 
автотранспортного 
предприятия 
горно
обогатительного комбината является вопрос оптимизации перевозки грузов автотранспортом от мест добычи до мест погрузки ее на железнодорожный 
транспорт.

Прежде чем преступить к решению данной задачи,

необходимо ее формализовать [1-3].

Пусть Г (М, А) – транспортная сеть, в которой М –

множество узлов, А – множество дуг. Множество 
узлов М может быть разбито на два подмножества: J
– множество узлов доставки груза – конечные пункты 
назначения (в данном случае это места перегрузки 
грузов из на железнодорожный транспорт), I — множество узлов отправки груза – начальные пункты 
назначения.

На рис. 1 представлена данная транспортная сеть. 

Перевозки может быть осуществлены по любой из 
дуг всеми или некоторыми видами транспорта.

1                               2                                3                                                          J

1                               2                                3                                                          I

Рис. 1. Транспортная сеть

Для данной сети можно ввести следующие поня
тия:

Cij – затраты на перевозку грузов по дуге (i,j);
Xij – вектор, принимающий значения 0 или 1, что 

соответствует реализации перевозки по дуге (i,j) –
значение 1 и отсутствию такой перевозки - значение 
0;

NP – число автомобилей марки р для перевозки гру
зов. 

P – количество марок автомобилей одновременно 

работающих на данном участке сети.

Vj – количество тонн перевезенного груза на j –

тый узел сети.

Основным условием решения данной задачи явля
ется обеспечение перевозки планового уровня количества тонн для каждого j-того узла сети. При этом 
требуется минимизировать затраты на перевозку груза. 

В качестве критерия могут быть также выбраны 

максимальная прибыль, минимальный пробег транспортных средств, минимальный простой подвижного 
состава, максимальный объем перевозимых грузов и 
т.п.

Для нашего случая осуществляется прямая пере
возка грузов без складирования, поэтому задержки 
подвижного состава практически нет и все затраты 
осуществляются только перевозками внутри транспортной сети, следовательно критериями могут быть: 
Q – расход топлива, L –
величина пути проезда по 

сети,  T – величина времени проезда по сети.

Все перечисленные критерии связаны между собой, 

однако в зависимости от угла наклона пути может 
быть ситуация когда при меньшем пути происходит 
больший расход горючего и наоборот. Поэтому затраты на перевозку груза по дуге (i, j) в зависимости 
от точки рассмотрения могут быть различными 

Cij

Q – расход горючего, затраченный на перевозку 

грузов по дуге (i,j);

Cij

L – величина пути, проходимого автомобилем по 

дуге (i,j);

Cij

T – величина времени, затраченного на перевозку 

грузов по дуге (i,j);

Тогда целевую функцию для данной задачи можно 

в общем виде представить в виде:

(
;
;
)
min

I
J
I
J
I
J

Q
L
T

ij
ij
ij
ij
ij
ij

i
j
i
j
i
j

F
C
X
C
X
C
X








При этом условия ограничения будут состоять в 

следующем:

1. Необходимо обеспечить требуемое количество 

груза на каждом пункте J. Для этого водится условие 

Wmax ≥ Wj ≥ Wmin.

Значения Wmax – соответствует максимально воз
можному объему груза, который может быть принят 
на пункте j, а величина Wmin – соответствует минимальной величине  объема груза, который должен 
находиться на пункте j.

2.Специфика доставки грузов на пункты J обеспе
чивается ограниченным числом автомашин, которые 
различаются по маркам автомобилей. Математически 

может быть написано выражение ограничения следующего вида:

Np ≤ Np max , 

где Np max – определяется имеющимися автомоби
лями, которые зависят от графика проведения регламентных работ по техническому обслуживанию автомобилей и ремонту.

3. Необходимо ограничить временные затраты. То 

есть должны быть заданы общие бюджеты времени 
работы транспортных средств. Математически должно выполняться условие:

max

I
J

T
ij
ij

i
j

C
X
T



,

где Tmax – максимальное время, которое может 

быть затрачено на перевозку грузов.

Учитывая все вышеизложенное, данная задача мо
жет быть записана в виде задачи многокритериальной 
векторной оптимизации следующего вида: 

1
2

3

max
min

max

max

min

,
1,2,...,

, p
1,2,...,P

0,
1,2,...,I, j
1,2,...,

P
I
J
P
I
J

QP
LP

ij
ij
ij
ij

p
i
j
p
i
j

P
I
J

TP
ij
ij

p
i
j

j

р
p

P
I
J

TP
ij
ij

p
i
j

ij

u
C
X
u
C
X

u
C
X

W
W
W
j
J

N
N

C
X
T

X
i
J














































,

где u1, u2 и u3 представляют собой весовые коэффи
циенты, которые определяют уровень значимости 
каждого критерия. 

Данная задача может быть решена методами ли
нейного программирования, однако, даже при небольших P, I, J она имеет большую размерность, поэтому на практике необходимо использовать специальные решения. 

В данной работе предложено разложить данную 

задачу на совокупность задач меньшей размерности, 
которые решаются отдельно для каждой марки автомобиля и координирующую распределительную задачу.

В результате получается P подзадач для каждой 

марки транспорта

1
2

3

max
min

max

max

min

,
1,2,...,

0,
1,2,...,I, j
1,2,...,

I
J
I
J

Q
L

ij
ij
ij
ij

i
j
i
j

I
J

T
ij
ij

i
j

j

I
J

TP
ij
ij

i
j

ij

u
C
X
u
C
X

u
C
X

W
W
W
j
J

N
N

C
X
T

X
i
J











































,

и координирующая задача вида

max
min

max

max

min

,
1,2,...,

P

p

j

p
p

P
I
J

TP
ij
ij

p
i
j

Fp

W
W
W
j
J

N
N

C
X
T























.

Функция Fp – целевая функция р-той подзадачи.
Эту совокупность задач можно рассматривать как 

совокупность решающих правил в двухуровневом 
планировании, в котором на нижнем уровне в результате решения распределительной транспортной задачи для Р марок автомобилей находятся оптимальные 
объемы перевозок транспортными средствами p-той 
марки автомобиля при выделенных верхним уровнем 
количеств автомобилей каждой марки и известных 
значениях Cij

Q, Cij

L, Cij

T. 

Количество выделяемых автомобилей марки Np

определяется при решении задач интегрированной 
транспортной логистике, которые определяются в 
ходе проведения регламентных работ связанных с 
обеспечением максимально эффективной эксплуатации транспортных средств в карьере при необходимых регламентных работах связанных с профилактическими и ремонтными работами [4-8]. 

На каждой итерации каждая транспортная отрасль 

р нижнего уровня находит такие объемы перевозок 
грузов среди выделенных им верхним уровнем Fp, 
которые обеспечивают минимум затрат на перевозку 
при соблюдении ограничений на объемы перевозимого груза и на бюджет времени. На практике процесс 
составления текущего плана перевозок может заканчиваться, когда изменение решений при итерациях 
становится незначительным.

Представленные задачи решаются модифициро
ванным методом ветвей и границ [9-10]. Модификация заключается в способах построения дерева вариантов и вычислении нижних границ. Древовидная 

модель представляет собой пространство решений в 
виде дерева значений целевой функции.

Результатом решения данной задачи является план 

перевозок на смену, сутки, неделю, месяц и перспективу. Фактически это идеальный план работ, выполнение которого обеспечит своевременную перевозку 
грузов заданного объема.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Фортинский, 
Ю. К. 
Информационная 
подсистема 

управления предприятиями электронной промышленности [Текст] / Ю. К. Фортинский, П. П. Куцько, А. В. 
Кузьмин // Приводная техника. – 2007. – № 1. – С. 4045.

[2] Редкозубов, С. А. Математическое обеспечение оценки 

научно-технического и технологического потенциала, 
отбор и включение предприятий электронной промышленности в состав базовых [Текст] / С. А. Редкозубов, П. П. Куцько, Е. А. Коваленко // Системы 
управления и информационные технологии. – 2009. –
№ 3.2 (37). – С. 277-278.

[3] Фортинский, Ю. К. Декомпозиция задачи моделирова
ния управления организацией [Текст] / Ю. К. Фортинский, В. И. Анциферова // Информационные технологии моделирования и управления. – 2005. – № 2 (20). –
С. 171-178.

[4] Анциферова, В. И. Основные задачи автоматизации 

управления образовательным процессом [Текст] / В. И. 
Анциферова, В. Э. Меерсон // Программные продукты 
и системы. – 2009. – № 4. – С. 41.

[5] Анциферова, В. И. Анализ подготовки специалистов 

по радиоэлектронике для научно-производственных и 
коммерческих структур в современных условиях 
[Текст] / В. И. Анциферова, В. К. Зольников // Моделирование систем и процессов. – 2009. – № 3-4. – С. 512. 

[6] Анциферова, В. И. Информационная технология моде
лирования организационного управления и мониторинга учебного процесса [Текст] / Анциферова В. И., 
Зольников В. К., Сербулов Ю. С. // Информационные 
технологии моделирования и управления. – 2006. –
№ 1 (26). – С. 5-8.

[7] Зольников, В. К. Создание отечественной проектной 

среды разработки микроэлектронных систем [Текст] / 
В. К. Зольников, В. Н. Ачкасов, П. Р. Машевич, И. П. 
Потапов // Вестник Воронежского государственного 
технического университета. – 2006. – Т. 2. – № 3. – С. 
9-11.

[8] Куцько, П. П. Информационная система координаци
онного управления электронной промышленностью 
[Текст] : монография / П. П. Куцько В. М. Антимиров, 
В. К. Зольников. – Воронеж : ВГУ, 2007. – 156с.

[9] Зольников, В. К. Создание отечественной проектной 

среды разработки микроэлектронных систем [Текст] 
/В. К. Зольников, В. Н. Ачкасов, П. Р. Машевич, И. П.
Потапов // Вестник Воронежского государственного 
технического университета. – 2006. – Т. 2. – № 3. –
С. 9-11.

[10] Зольников, В. К. Проектирование микросхем с учетом 

радиационного воздействия [Текст] / В. К. Зольников, 
В. П. Крюков, А. И. Яньков // Вопросы атомной науки 
и техники. Серия: Физика радиационного воздействия 
на радиоэлектронную аппаратуру. – 2009. – № 02. –
С. 28-30.

УДК 004
DOI: 10.12737/4036

Совершенствование системы управления стендом 

испытания топливной аппаратуры дизелей

Д.Н. Афоничев1, С.Н. Пиляев1, И.И. Аксенов1, В.А. Черников1

1ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет 

имени императора Петра I»

Аннотация 
—
Представлена система управления 

стендом испытания топливной аппаратуры дизелей. 
Использование асинхронного двигателя совместно с 
преобразователем частоты позволяет создать эффективную недорогую систему регулируемого электропривода 
по поддержанию необходимой частоты вращения асинхронного электропривода в зависимости от давления. 
Предлагаемая система управления обеспечивает подачу 
топлива со стабильным давлением, что приводит к значительному снижению гидравлических нагрузок на 
топливную дизельную аппаратуру. Использование частотного преобразователя позволяет уменьшить динамические нагрузки двигателя и оптимизировать рабочие токи, что создаёт условия для уменьшения потребления электроэнергии и увеличения срока службы механизмов.

Ключевые слова — Система управления, стенд испы
тания, топливная аппаратура.

За рубежом получила широкое развитие узкоспе
циализированная отрасль производства стендов для 
испытания топливной аппаратуры дизелей [1]. Это, 
несомненно, положительное начинание, позволяющее 
постоянно совершенствовать конструкцию стендов и 
технологию их изготовления, привело к созданию 
весьма совершенных стендов, таких как, например, 
стенды для регулирования насосов фирмы «ФридманМайер» (Австрия) и предприятия «Моторпал» (Чехословакия).

Универсальные испытательные стенды предприя
тия «Моторпал» (Чехословакия) [1] предназначены 
для контрольно-регулировочных испытаний топливной аппаратуры в условиях серийного производства, 
а также для, проведения исследовательских работ по 
топливной аппаратуре дизелей в лабораторных условиях. Предприятие выпускает стенды четырех моделей: NC-101, NC-103, NC-104, N-105.

Стенды имеют одинаковое конструктивное оформ
ление, оборудованы синхронными электродвигателями мощностью 3,0–4,5 кВт с механическим вариатором или гидравлическим приводом. Все стенды, за 
исключением NC-105, имеют стендовую подкачивающую помпу и приспособления для проверки форсунок. Диапазон изменения числа оборотов приводного 
вала для стенда NC-103, имеющего механический 
вариатор, составляет 100–3200 в минуту, а для стенда 

NC-101, имеющего гидропривод, 80–1400 в минуту. 
Стенды имеют гидравлический тахометр, а у других 
моделей стендов тахометр механический, центробежный.

Кроме контрольно-регулировочных испытаний, на 

стенде можно испытывать топливные насосы с пневматическими регуляторами с помощью устройства, 
создающего вакуум, визуально проверять качество 
работы форсунок, регулировать давление затяжки 
пружины 
форсунки, 
определять 
геометрическое 

начало подачи топлива насосом, определять давление 
открытия нагнетательных клапанов топливного насоса при неподвижном вале привода.

Регулируемый электропривод с плавным измене
нием частоты вращения в широком диапазоне 
наилучшим образом удовлетворяет условиям автоматического управления стендом испытания топливной 
аппаратуры дизелей [2]. Следует отметить, что системы приводов с двигателями постоянного тока 
(первая группа) несмотря на отличные регулировочные качества, в большинстве случаев не рациональны. Приводы постоянного тока содержат дорогой 
преобразователь на полную мощность, что определяет в целом высокую стоимость электропривода. Кроме того, двигатель постоянного тока нуждается в квалифицированной эксплуатации, а его применение в 
тяжелых условиях окружающей среды связано с серьезными конструктивными затруднениями. Ко второй группе регулируемых электроприводов относятся 
частотно-управляемые двигатели переменного тока. 
Основные недостатки таких систем – сложность и 
высокая стоимость преобразователя  частоты на полную мощность механизма. Привод с двигателями переменного тока с частотным управлением по стоимости значительно выше приводов постоянного тока, 
однако он обладает преимуществами, определяемыми 
конструктивными достоинствами короткозамкнутого 
асинхронного двигателя.

Так как используем двигатель переменного тока, то 

выбираем частотно-регулируемый привод. В практике регулируемых электроприводов переменного тока 
находит 
применение 
асинхронный 
частотно
регулируемый электропривод на базе асинхронных 
короткозамкнутых двигателей и полупроводниковых