Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Ветчанин Е. В., Артемова Е. М. Управление движением кругового профиля с помощью присоединенных точечных источников и внутренних механизмов // Известия вузов. ПНД. 2026. Т. 34, вып. 2. С. 223-246. DOI: 10.18500/0869-6632-003205, EDN: PJFTEP

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Полный текст в формате PDF(En):
(загрузок: 1)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
532.5.011
EDN: 

Управление движением кругового профиля с помощью присоединенных точечных источников и внутренних механизмов

Авторы: 
Ветчанин Евгений Владимирович, Удмуртский государственный университет
Артемова Елизавета Марковна, Удмуртский государственный университет
Аннотация: 

Целью работы является исследование задачи управления плоскопараллельным движением кругового профиля в идеальной жидкости за счет изменения интенсивности присоединенных источников и вращения внутреннего ротора.

Методы. Для построения математической модели используется описание движения жидкости на основе комплексного потенциала, который позволяет вычислить силовое воздействие жидкости на движущееся тело. Для решения задачи управления используется допущение о кусочно-постоянной форме управляющих воздействий, что позволяет выполнить явное интегрирование уравнений движения аналитическими методами.

Результаты. Построены уравнения плоскопараллельного движения кругового профиля (в общем случае неуравновешенного) с произвольным количеством присоединенных источников. Движение источников относительно профиля и их интенсивности задаются явными функциями времени. Выполнено явное интегрирование уравнений движения в случае уравновешенного профиля с одним присоединенным источником для кусочно-постоянных управлений.

Заключение. Явные решения уравнений движения были использованы для построения маневров поворота на месте и продвижения. Сформулирован алгоритм перемещения профиля в окрестности заданной траектории на основе попеременного использования элементарных маневров. Предложенный алгоритм траекторного управления является конструктивным доказательством управляемости рассмотренной системы. Построенное таким образом решение задачи управления может использоваться в качестве основы для решения этой же задачи в случае гладких управлений.
 

Благодарности: 
Работа Ветчанина Е. В. выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (FEWS-2024-0007). Работа Артемовой Е. М. выполнена в Уральском математическом центре (соглашение № 075-02-2025-1609). Авторы выражают благодарность Килину А. А. и Полехину И. Ю. за обсуждение результатов, а также анонимным рецензентам за внимательное прочтение работы и ценные замечания.
Список источников: 
  1. Vetchanin E.V., Valieva A.R. Analysis of the force and torque arising during the oscillatory motion of a Joukowsky foil in a fluid // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2024. Vol. 20, no. 1. P. 79–93. DOI: 10.20537/nd231210.
  2. Борисов А.В., Кузнецов С.П., Мамаев И.С., Тененев В.А. Описание движения тела эллиптического сечения в вязкой несжимаемой жидкости с помощью модельных уравнений, реконструированных на основе обработки данных // Письма в ЖТФ. 2016. T. 42, № 17. C. 9–19.
  3. Анисимов В.Д., Егоров А.Г., Нуриев А.Н., Зайцева О.Н. Пропульсивное движение цилиндрического виброробота в вязкой жидкости // Ученые записки Казанского университета. Серия Физико-математические науки. 2024. Т. 166, № 3. С. 277–296. DOI: 10.26907/2541-7746.2024.3.277-296.
  4. Borisov A.V., Mamaev I.S., Ramodanov S.M. Motion of a circular cylinder and n point vortices in a perfect fluid // Regul. Chaotic Dyn. 2003. Vol. 8, no. 4. P. 449–462. DOI: 10.1070/RD2003v008n04ABEH000257.
  5. Mamaev I.S., Bizyaev I.A. Dynamics of an unbalanced circular foil and point vortices in an ideal fluid // Physics of Fluids. 2021. Vol. 33. P. 087119. DOI: 10.1063/5.0058536.
  6. Артемова Е.М., Ветчанин Е.В. Управление движением кругового цилиндра в идеальной жидкости с помощью источника // Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки. 2020. T. 30, № 4. C. 604–617. DOI: 10.35634/vm200405.
  7. Artemova E.M., Vetchanin E.V. The motion of an unbalanced circular disk in the field of a point source // Regul. Chaotic Dyn. 2022. Vol. 27, no. 1. P. 24–42. DOI: 10.1134/S1560354722010051.
  8. Artemova E.M., Vetchanin E.V. The motion of a circular foil in the field of a fixed point singularity: Integrability and asymptotic behavior // Physics of Fluids. 2024. Vol. 36. P. 027139. DOI: 10.1063/5.0185865.
  9. Artemova E.M., Lagunov D.A., Vetchanin E.V. The motion of an elliptic foil in the field of a fixed vortex source // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2025. Vol. 21, no. 2. P. 135–155. DOI: 10.20537/nd241203.
  10. Kilin A.A., Gavrilova A.M., Artemova E.M. Dynamics of an elliptic foil with an attached vortex in an ideal fluid: The integrable case // Regul. Chaotic Dyn. 2025. Vol. 30. P. 931–951. DOI: 10.1134/S1560354724590015.
  11. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. М.: Физматгиз, 1963. 584 с.
  12. Milne-Thomson L.M. Theoretical Hydrodynamics. London: Macmillan, 1962. 660 p.
  13. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. M.: Гостехиздат, 1950. 444 c.
  14. Короткин А.И. Присоединенные массы судостроительных конструкций. Санкт-Петербург: Мор Вест, 2007. 576 с.
  15. Борисов А.В., Мамаев И.С. Динамика твердого тела. Гамильтоновы методы, интегрируемость, хаос. М.: Институт компьютерных исследований, 2005. 576 с.
  16. Ardentov A.A. Extremals in the Markov-Dubins problem with control on a triangle // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2024. Vol. 20, no. 1. P. 27–42. DOI: 10.20537/nd231207.
  17. Kuznetsov S.P. Motion of a falling card in a fluid: Finite-dimensional models, complex phenomena, and nonlinear dynamics // Rus. J. Nonlin. Dyn. 2015. Vol. 11, no. 1. P. 3–49. DOI: 10.20537/nd1501001.
Поступила в редакцию: 
30.08.2025
Принята к публикации: 
17.11.2025
Опубликована онлайн: 
09.12.2025
Опубликована: 
31.03.2026