CC BY
53
- размерность вектора управления в этом случае существенно возрастает на основе смещения точки равновесия динамической подсистемы «быстрых» движений внешним силовым управляемым полем, а также путем введения управляемых «быстрых» движений (вибрационное управление), также смещающих точку равновесия, и через ее смещение путем изменения момента сопротивления «медленных» движений;
- имеют место эволюционные преобразования инвариантных многообразий за счет работы диссипативных сил на траекториях движения, и преобразование траекторий или параметров связаны со всей траекторией движения некоторыми интегральными операторами, преобразующими уравнения движений в эволюционные интегродифференциальные уравнения.
Литература
1. Хакен Г. Синергетика. Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.
2. Пригожин И., Стренгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986.
3. Кужаров А.С.,Марчак Р. и др. Исследование трибологических проявлений самоорганизации в системе латунь - глицерин - сталь. Трение и износ. 1996. Т.17, №1.
4. Заковоротный В.Л., Марчак М. и др. Взаимосвязь эволюции трибосопряжений с параметрами динамической системы трения. Трение и износ. Т. 19. 1998. №6.
5. Колесников А.А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат, 1994.
6. Понтрягин Л.С. Избранные научные труды. М.: Наука, 1988. Т.2. С.95-154.
7. Тихонов А.Н. Системы дифференциальных уравнений с малым параметром при высших производных. Математический сборник, 1952. Т.31. Ка3.
8. Заковоротный В.Л., Ладник И.В. Построение информационной модели динамической системы металлорежущего станка для диагностики процесса обработки // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991. №4. С. 49-53.
9. Заковолротный В.Л., Бордачев Е.В. Информационное обеспечение системы динамической диагностики износа режущего инструмента на примере токарной обработки // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1995. №3. С. 118“ 133.
10. Заковоротный В.Л., Бордачев Е.В. Прогнозирование и диагностика качества обрабатываемой детали на токарных станках с ЧПУ // Изв. вузов. Машиностроение. 1996. №1. С. 95-104.
11. Заковоротный В.Л. Нелинейная трибомеханика. Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2000. 293 с.
ТРИБОФАТИКА И НАУКА О САМООРГАНИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИИ
О. Т. Вавилов НПО «Трибофатика», г. Гомель
В настоящее время идеи и методы гприбофатпики [1-3], определяемой как наука об износоусталостных повреждениях и разрушениях силовых систем машин и оборудования, начинают играть важную роль при изучении процессов, протекающих в объектах сложной природы, таких, как биологические, химические, социальные,
Синергетика и проблемы управления
а также в объектах иной природы. Таким образом, трибофатика становится междисциплинарной наукой, сродни интегральной науке синергетике, которая исследует процессы самоорганизации в объектах косной и живой природы, что позволяет перейти к целостному пониманию как внутреннего мира человека, так и окружающей его природы. Здесь уместно провести некоторую параллель между интенсивно развивающимися науками: синергетикой и трибофатикой. Если объектом изучения синергетики являются процессы самоорганизации в таких областях, как биология, химия, экономика, техника и т. д., то трибофатика исследует явления износоустало-сти, разрушения и долговечности в тех же областях науки и техники.
Проводя параллель между синергетикой и трибофатикой, необходимо отметить, что в России и Беларуси создана научная школа под руководством профессора
А.А. Колесникова [4-5], которая занимается разработкой нового научного направления - синергетическая теория управления. Синергетическая теория управления синтезирует идеи, методы синергетики и современной теории управления, а также ряда других научных дисциплин, с целью разработки математического аппарата конструирования сложных технических систем управления, которые по своим свойствам функционирования приближаются к естественным природным системам. Необходимо отметить, что в этом направлении формируется единая концепция разработки сложных технических систем управления.
Трибофатика, в свою очередь, также ставит задачи управления такими процессами, как износоусталость и долговечность в силовых системах машин и оборудования. В процессе изучения данного вопроса возникла идея поиска в таких системах каналов управления, которые ответственны за износоусталость и долговечность. При их наличии появляется возможность создания устройств управления, оптимизирующих долговечность силовых систем машин и оборудования. Такие устройства управления были названы tf-регуляторами, а каналы управления, ответственные за износоусталость и долговечность, - tf-каналами управления. В приведенных определениях tf образовано из первых букв двух слов: греческого tribos - трение и французского fatigue - усталость. Таким образом, трибофатика становится междисциплинарной наукой не только по той естественной причине, что объекты любой природы подвержены износоусталости и разрушению, но и вследствие возникшей в рамках трибофатики идеи существования в объектах различной природы механизмов, которые управляют такими процессами, как износоусталость и долговечность. По аналогии с техническими объектами, эти механизмы управления можно также назвать (/-регуляторами, а каналы управления, в которых они функционируют, -(/-каналами управления. Обнаружение (/-каналов управления в таких сложных динамических системах, как, например, биологические, а также изучение алгоритмов управления встроенных в них (/-регуляторов и использование полученных знаний при конструировании (/-регуляторов в силовых системах машин и оборудования позволяют приблизить свойства их функционирования к естественным природным системам и, таким образом, сближают идеи трибофатики и синергетической теории управления. С другой стороны, математический аппарат, который разрабатывается для конструирования tf-регуляторов в силовых системах машин и оборудования, можно успешно применять для моделирования механизмов управления износоуста-лостью и долговечностью в биологических системах.
Подводя итог сказанному выше, отметим, что рассмотрены вопросы, связанные с проникновением идей и методов трибофатики в изучение процессов, которые протекают в сложных динамических системах, таких, например, как биологические, химические и др., а также проведена некоторая параллель между чрезвычайно актуальной для миропонимания наукой синергетикой и совсем еще молодой наукой трибофатикой. Установлена связь между синергетической теорией управления и трибофатикой. Это позволяет говорить о зарождении новой концепции конструирования силовых систем машин и оборудования. Ее реализация позволит создавать
машины и оборудование, которые в процессе функционирования будут автоматически управлять износоусталостью и долговечностью, что приблизит их по своим характеристикам к природным системам.
Литература
1. Трибофатика. Термины и определения (межгосударственный стандарт ГОСТ 30638-99).
2. Сосновский Л.А. Гао Ванчжен. О трибофатике. III Международный симпозиум по трибофатике. Пекин, 22-26 октября, 2000.
3. Сосновский Л.А. Механика усталостного разрушения. Словарь-справочник. В 2-х томах.Гомель, 1994. Том 1, 328 с. Том 2, 340 с.
4. Колесников А.А. Синергетическая теория управления М.: Энергоатомиздат, 1994.
5. Современная прикладная теория управления (в 3-х томах)/ Под ред. А.А. Колесникова. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2000.
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ДИССИПАТИВНЫХ СТРУКТУР МАТЕРИАЛОВ С ТРИБОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРИСПОСАБЛИВАЕМОСТЬЮ
В.И. Бутенко, А.В. Пушкарный
Решение проблемы повышения износостойкости и прочности конструкционных материалов традиционными путями стало малоэффективным. В настоящее время в машиностроении быстрыми темпами развивается структурно-энергетическая теория трения, объясняющая процессы изнашивания материалов с позиции термодинамики необратимых процессов.
При этом пара трения рассматривается как термодинамическая система, для которой полное приращение энтропии представляется в виде разложения [1, 2]
<15 = <1е8 + с^, (1)
где йе3 и <^5 - соответственно внешняя и внутренняя энтропия рассматриваемой системы. Опираясь на формулу (1), предпринята попытка сформулировать синергетические аспекты формирования диссипативных структур материалов с трибоэнергетической приспосабливаемостью, используя базовые основополагающие понятия концептуального лексикона развивающейся синергетической теории управления: инварианты, самоорганизация, нелинейность, оптимизация, синтез [3].
Известно, что процесс трения и сила трения есть реакция диссипативной структуры материала на порождающее ее воздействие в макросистеме, а часть силы трения представляет собой обобщенную энтропию, равную сумме тепловой, механической энтропии дефектов и т.д. Поэтому процесс разрушения материалов поверхностного слоя деталей пар трения определяется необратимой диссипацией энергии и связан с накоплением энтропии в микрообъемах, характеризуемых дислокационной структурой и ответственных за разрушение [4].
