INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
37
АВТОМАТИЗАЦИЯ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЛОГИКО-
СТРУКТУРИЗАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИМИТАЦИОННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Университет мировой экономики и дипломатии, кафедра Системного анализа и
математического моделирования,
т.ф.д. профессор Сейтов А.Ж.
Университет мировой экономики и дипломатии, кафедра Системного анализа и
математического моделирования,
PhD и.о. доцент Ярашов И.К.
Аннотация. Актуальность и цели. Объектом исследования являются гидравлические
системы, используемые в современных технологических установках. Предметом
исследования являются методы и алгоритмы автоматизации алгоритмического
проектирования гидравлических систем на основе логико-структуризационного и
имитационного моделирования. Цель работы – разработка концепции и реализация
автоматизированной системы алгоритмического проектирования гидравлических систем,
обеспечивающей повышение эффективности проектных решений и точности расчетов.
Материалы и методы. В работе применяются методы логико-структуризационного
моделирования для формализации проектных процедур и построения взаимосвязей
между элементами гидравлической системы. Имитационное моделирование
используется для анализа динамических процессов, оптимизации параметров и проверки
корректности функционирования проектируемой системы. Алгоритмы расчета основаны
на нормативных данных и рекомендациях по проектированию гидравлических элементов.
Результаты. Разработаны эффективные алгоритмы автоматизации этапов проектирования,
включая параметрический расчет, структурную оптимизацию и построение
геометрических моделей. Сформирована логико-структурная модель гидравлической
системы, обеспечивающая возможность имитационного анализа. Создана
специализированная автоматизированная система, позволяющая выполнять полный цикл
проектирования – от логико-структурного описания до виртуальной сборки и
моделирования рабочих процессов. Выводы. Разработанная система автоматизации
алгоритмического проектирования на основе логико-структуризационного и
имитационного моделирования позволяет существенно повысить степень
интеллектуализации проектных процедур, сократить временные затраты и повысить
точность анализа параметров гидравлических систем.
Ключевые слова: алгоритмическое проектирование, автоматизация проектирования,
логико-структуризационное моделирование, имитационное моделирование,
гидравлические системы, САПР.
Введение
В настоящее время деятельность инженерных подразделений предприятий немыслима
без использования автоматизированных систем, обеспечивающих контроль и
сопровождение всех этапов жизненного цикла проектируемых гидравлических систем. В
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
38
современных условиях успешность предприятий во многом определяется скоростью и
качеством подготовки проектных расчетов, построения функциональных и
геометрических моделей, формирования спецификаций и другой конструкторской
документации. Для решения этих задач активно применяются интегрированные системы
автоматизированного проектирования (САПР) [1–3].
Актуальность разработки автоматизированных систем алгоритмического
проектирования гидравлических систем обусловлена необходимостью повышения
уровня интеллектуализации и автоматизации проектных процессов, а также сокращения
времени на выполнение инженерных расчетов и оптимизацию конструктивных решений.
Однако на практике большинство предприятий используют САПР преимущественно для
оформления конструкторской документации, не реализуя возможности
алгоритмического и имитационного моделирования в процессе проектирования. Кроме
того, существующие системы автоматизированного проектирования, как правило,
ориентированы на конкретные предметные области — машиностроение,
приборостроение и т.д., и требуют адаптации к специфике гидравлических систем.
Для автоматизации полностью или частично формализованных инженерных задач,
реализацию которых возможно представить в виде последовательности вычислительных
процедур, не представляет большой сложности создать программное обеспечение для их
решения. К таким задачам относятся расчеты и проектирование элементов
гидравлических систем — гидроцилиндров, насосных агрегатов, распределителей,
редукторов давления и других узлов, входящих в состав сложных гидравлических
установок.
Процесс проектирования гидравлических систем является трудоёмким и многоэтапным,
включающим расчёт силовых и кинематических параметров, определение
геометрических характеристик элементов, а также проверочные и оптимизационные
расчёты. Для повышения эффективности проектных работ целесообразно применение
алгоритмического подхода, основанного на логико-структуризационном моделировании
взаимосвязей элементов и имитационном моделировании рабочих процессов.
Создание системы автоматизированного алгоритмического проектирования
гидравлических систем, обеспечивающей автоматизацию расчётов, формирование
логико-структурных моделей и проведение имитационного анализа, является актуальной
задачей современного этапа развития инженерного проектирования.
В настоящее время не существует систем, реализующих полный цикл алгоритмического
проектирования гидравлических систем на основе логико-структуризационного и
имитационного моделирования. Большинство существующих решений ограничиваются
расчетом отдельных параметров или узлов гидравлических устройств, тогда как весь
процесс структурного, параметрического и функционального проектирования
выполняется инженерами вручную.
Разработка системы автоматизированного алгоритмического проектирования
гидравлических систем предполагает формирование комплекса семи видов обеспечения:
математического, информационного, лингвистического, программного, технического,
организационного и методического.
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
39
В процессе разработки математическое обеспечение включает построение логико-
структурных моделей взаимодействия элементов гидравлических систем, а также
создание методов и алгоритмов автоматизированного расчета, моделирования и
оптимизации параметров. Геометрическое моделирование выполняется в трехмерном
представлении, что обеспечивает возможность интеграции с имитационным анализом и
последующей верификацией проектных решений.
В ходе проведённых исследований были разработаны трёхмерные геометрические
модели основных элементов гидравлических систем, включая гидроцилиндры, поршни,
корпуса, гильзы, пружинные и уплотнительные элементы, распределительные узлы,
направляющие и опорные детали. Построенные 3D-модели обеспечивают возможность
параметрической модификации элементов и автоматического формирования сборочных
единиц в зависимости от заданных технических требований.
Кроме того, были реализованы алгоритмы алгоритмического проектирования и расчёта,
включающие:
– общий алгоритм определения основных геометрических и силовых параметров
гидравлической системы;
– расчёт геометрических параметров корпуса, гильзы и поршневой группы;
– алгоритм выбора и параметрического расчёта уплотнительных и направляющих
элементов;
– алгоритм подбора и расчёта возвратных пружин и упругих элементов;
– расчёт геометрических параметров соединительных узлов и фиксаторов;
– подбор заготовок и оптимизация параметров деталей по критериям технологичности и
прочности;
– расчёт параметров внешней и внутренней резьбы, включая проектирование канавок и
проверочные инженерные расчёты на срез и смятие витков.
Разработанные алгоритмы интегрированы в структуру автоматизированной системы
проектирования, что позволяет проводить последовательный переход от логико-
структурной модели к параметрической 3D-модели и имитационному анализу
функционирования гидравлической системы.
Реализация программного обеспечения системы
Реализация твердотельных геометрических моделей элементов гидравлических систем
осуществляется в среде геометрического моделирования КОМПАС-3D, обеспечивающей
параметрическое проектирование и интеграцию с внешними программными модулями.
Принцип разработки моделей заключается в последовательном наложении размерных
зависимостей и параметров на элементы конструкции — эскизы, профили,
геометрические операции и сборочные компоненты.
Изменение параметров трёхмерных моделей осуществляется автоматически на основе
данных, поступающих из расчётных и логико-структурных модулей системы. Передача
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
40
параметров и управление моделями выполняются с использованием внутренних функций
САПР.
Доступ к внутренним функциям САПР реализуется тремя основными способами:
– через экспортируемые функции, оформленные в виде DLL-модулей;
– посредством COM-объектов, обеспечивающих взаимодействие между модулями
системы;
– с использованием технологии Au oma ion, реализованной через API КОМПАС-3D [1].
Для реализации автоматизированной системы алгоритмического проектирования
гидравлических систем целесообразно разработать структурно-функциональную схему
работы программного комплекса, отражающую взаимосвязи между основными
модулями: модулем расчёта параметров, модулем логико-структурного моделирования,
модулем имитационного анализа и модулем трёхмерного геометрического
моделирования. Такая схема позволяет наглядно представить процесс передачи данных,
управление параметрами и взаимодействие между компонентами системы (рис. 1).
Описание структурно-функциональной схемы работы системы
На основе проведённого анализа и требований к автоматизации алгоритмического
проектирования гидравлических систем был сформирован перечень основных модулей,
обеспечивающих функциональное взаимодействие программного комплекса.
Управляющий модуль — координирует работу всех компонентов системы, обеспечивает
обмен данными между модулями, а также контроль последовательности выполнения
вычислительных и моделирующих процедур.
Модуль взаимодействия с пользователем — предназначен для ввода исходных данных,
настройки параметров проектирования, визуализации результатов расчётов и
отображения трёхмерных моделей. Интерфейс обеспечивает диалоговый режим работы
инженера-проектировщика с системой.
Модуль генерации отчётов — автоматизирует формирование текстовых и графических
отчётов, включая спецификации, таблицы расчётных параметров и конструкторскую
документацию.
Расчётный модуль — является ядром системы и включает набор специализированных
подмодулей:
– модуль расчёта основных геометрических и силовых параметров гидравлической
системы;
– модуль расчёта упругих элементов (пружин, демпферов и т.п.);
– модуль подбора опорных и направляющих элементов;
– модуль расчёта конструктивных соединений и фиксаторов;
– модуль выбора и расчёта уплотнений;
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
41
– модуль расчёта гидравлических узлов (гильз, поршней, клапанов и др.);
– модуль проверочного расчёта, реализующий контроль прочности, устойчивости и
герметичности.
Модуль интеграции с CAD-системой — обеспечивает связь с системой трёхмерного
геометрического моделирования (КОМПАС-3D, SolidWo ks и др.) и включает:
– подмодуль работы с API CAD-системы;
– подмодуль обновления параметрических 3D-моделей на основе расчётных данных;
– подмодуль автоматического обновления чертежей и спецификаций после изменения
параметров модели.
Разработанная структура модулей обеспечивает логическую целостность и гибкость
системы, позволяет выполнять как параметрическое проектирование отдельных узлов,
так и комплексную автоматизацию всего цикла алгоритмического проектирования
гидравлических систем.
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
42
Рис. 1. Структурно-функциональная схема САПР гидравлических систем
Управляющий модуль разработанной САПР является центральным элементом системы,
обеспечивающим координацию и контроль работы всех модулей. Он отвечает за
распределение потоков данных, выполнение управляющих воздействий и
синхронизацию взаимодействия между логико-структурным, расчётным,
имитационным и геометрическим модулями.
Модуль взаимодействия с пользователем выполняет функции интерфейса между
инженером-проектировщиком и системой. Он обеспечивает ввод исходных данных,
настройку параметров проектирования, запуск расчётных процедур и визуализацию
результатов. Ввод исходных данных может осуществляться в ручном режиме либо через
специализированные формы заявок, обрабатываемые сервисным модулем, который
выполняет их синтаксический и логический анализ.
После ввода данных управляющий модуль передаёт управление расчётному модулю,
сопровождая его необходимыми исходными и служебными данными. Расчётный модуль,
в свою очередь, взаимодействует со своими подмодулями, выполняющими отдельные
этапы алгоритмического расчёта параметров гидравлической системы. В процессе
вычислений при необходимости обращения к ранее накопленным данным формируется
запрос к системе управления базой данных (СУБД).
Управляющий модуль перенаправляет этот запрос в модуль работы с СУБД, который
обращается непосредственно к базе данных, извлекает требуемую информацию и
возвращает её соответствующему подмодулю расчётного блока. После завершения
вычислений результаты помещаются в блок расчётных данных, а управление
возвращается управляющему модулю.
При необходимости формирования отчётности управление передаётся модулю генерации
отчётов, который обрабатывает данные расчётов, создаёт текстовые и графические
отчёты, включая спецификации и схемы. По завершении отчётности система
возвращается в режим взаимодействия с пользователем.
Если требуется обновление параметрических моделей или конструкторской
документации, управляющий модуль передаёт управление модулю интеграции с CAD-
системой, который посредством интерфейсов API, COM-объектов или технологии
Au oma ion управляет процессом перестроения 3D-моделей и обновления чертежей. Все
управляющие сигналы проходят через центральный управляющий модуль, что
обеспечивает полный контроль за функционированием автоматизированной системы
проектирования.
В рамках проектирования также был проведён анализ данных и файлов, используемых
системой. Все данные разделены на следующие группы:
Пользовательские данные — исходные параметры, вводимые при взаимодействии
инженера с системой;
Расчётные данные — результаты работы расчётного модуля;
Внешние данные — нормативно-справочная информация и стандарты, хранящиеся во
внешних файлах и используемые при расчётах;
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
43
Файлы параметрических моделей и чертежей, которые обновляются при перестроении
гидравлической системы.
Основные элементы интерфейса пользователя, включая кнопки запуска расчёта,
перестроения моделей, обновления чертежей и генерации отчётов, размещены на
главном окне программы (рис. 2). Такой подход позволяет пользователю работать в
едином информационном пространстве, не отвлекаясь на дополнительные окна или
вспомогательные приложения.
Окно вывода графического отчёта представляет собой чертёж рассчитанного элемента
гидравлической системы с нанесёнными размерами и параметрами (рис. 3). Такая
визуализация обеспечивает наглядность результатов и повышает удобство работы
инженера-конструктора, так как все размеры и расчётные параметры представлены не в
виде таблиц, а непосредственно на техническом чертеже.
Рис. 2. Порядок работы с программой
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
44
Рис. 3. Окно графического отчета
Заключение
Результаты проведённого исследования показали, что применение подхода
автоматизации алгоритмического проектирования гидравлических систем на основе
логико-структуризационного и имитационного моделирования позволяет вывести
процесс проектирования на качественно новый уровень. Предложенная концепция
автоматизации обеспечивает формализацию проектных процедур, установление чётких
логических связей между этапами проектирования, а также ускорение процессов
параметрического расчёта и структурной оптимизации.
Использование имитационного моделирования дало возможность детально
проанализировать динамику функционирования гидравлических систем, определить
оптимальные параметры и проверить корректность работы проектируемых схем.
Разработанная специализированная автоматизированная система обеспечивает
выполнение полного цикла проектирования — от логико-структурного описания до
виртуальной сборки и моделирования рабочих процессов.
В целом, созданная система автоматизации алгоритмического проектирования
способствует повышению уровня интеллектуализации проектных процедур, снижению
влияния человеческого фактора, повышению точности расчётов и существенному
сокращению временных затрат. Таким образом, предложенный подход формирует
прочную научно-практическую основу для эффективного, точного и оптимизированного
проектирования современных гидравлических систем.
Использованная литература:
INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS
ISSN: 3030-332X Impac ac o : 8,293 Volume 14, issue 2, No embe 2025
h ps://wo dlyknowledge.uz/index.php/IJSR wo ldly knowledge
Index: google schola , esea ch ga e, esea ch bib, zenodo, open ai e.
h ps://schola .google.com/schola ?hl= u&as_sd =0%2C5&q=wosjou nals.com&b nG
h ps://www. esea chga e.ne /p o ile/Wo ldly-Knowledge
h ps://jou nalseeke . esea chbib.com/ iew/issn/3030-332X
45
1. Сазонова, С. А. "Комплекс прикладных задач в области проектирования,
обеспечивающих безопасность функционирования гидравлических систем."
Современные проблемы гражданской защиты 3 (16) (2015): 30-35.
2. Орехов, Д.В., 2024. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ. Автоматизация и
моделирование в проектировании и управлении, (1 (23)), pp.13-20.
3. Капинос, О. Г., and Н. В. Твардовская. "Учет разрывов сплошности потока при
гидравлических ударах на этапе проектирования напорных трубопроводов из
полимерных материалов." Известия Петербургского университета путей сообщения 19.1
(2022): 116-126.
4. Tu ae , R., Sey o , A., K. Hollozo , B., Hayda o a, R., Kuldashe a, S. Algo i hms o
planning wa e managemen in i iga ion sys ems. AIP Con e ence P oceedings, 2024, 3045(1),
040040.
5. Sey o , A., Abdu akhmano , O., Kakhkho o , A., Ka imo , D., Abdu aimo , D.
Modeling o wo-dimensional uns eady wa e o mo emen in open channels. E3S Web o
Con e ences, 2024, 486, 01023.
6. Tu ae , R., Sey o , A., Kuldashe a, S., No ojie , U. Algo i hms o calcula ing limi s
in wa e managemen in i iga ion sys ems. E3S Web o Con e ences, 2023, 401, 02016.
7. Aybek Sey o ; Lyudmila Va lamo a; Azam Khudaybe die ; Niye bay U eulie ;
She zod Yadga o ; Daule ya Sey imbe o . Usage o ini e elemen me hod o modeling
wodimensional uns eady wa e mo emen in open channels. AIP Con . P oc. 3147, 030034
(2024). h ps://doi.o g/10.1063/5.0210332.
8. Aybek Sey o ; Azimjon Khusano ; Azam Khudaybe die ; Niye bay U eulie ; She zod
Yadga o ; Daule ya Sey imbe o . De elopmen o algo i hms o modelling wa e
managemen p ocesses on main canals. AIP Con . P oc. 3147, 030032 (2024).
h ps://doi.o g/10.1063/5.0210329.
9. Aybek Sey o ; Azimjon Khusano ; Azam Khudaybe die ; Niye bay U eulie ; She zod
Yadga o ; Daule ya Sey imbe o ; O abek E gashe ; Olim Abdu axmano . De elopmen o
algo i hms o sol ing p oblems o op imisa ion o wa e esou ce managemen in i iga ion
sys ems. AIP Con . P oc. 3147, 030033 (2024). h ps://doi.o g/10.1063/5.0210330
10. Aybek Sey o ; Lyudmila Va lamo a; Say iddin Bah omo ; Yusup Qu limu a o ;
Bakhadi Begilo ; Sey imbe o Daule ya . Op imal managemen o wa e esou ces o la ge
main canals wi h cascades o pumping s a ions. AIP Con . P oc. 3147, 030022 (2024).
h ps://doi.o g/10.1063/5.0210523
11. Va lamo a Lyudmila, P., Sey o Aybek, J., Bah omo Say iddin, A., Shokhjakhon Sh,
B., Mi zaolimo Akhmadjon, K. Digi al Ag icul u al Ecosys em: Re olu iona y Ad ancemen s
in Ag icul u e, 2024, страницы 339–368
12. Kabulo , A (Kabulo , An a ); No ma o , I (No ma o , Ib okhimali); Sey o , A (Sey o ,
Aybek); Kudaybe geno , A (Kudaybe geno , Adilbay). 2020 IEEE in e na ional io ,
elec onics and mecha onics con e ence (IEMTRONICS 2020). Страница187-190
Rakhimo , S. (Rakhimo , Sha ka ); Sey o , A (Sey o , Aybek); Rakhimo a, N (Rakhimo a,
Nasiba) ; Xonimqulo , B (Xonimqulo , Bah om). Ma hema ical models o op imal dis ibu ion
o wa e in main channels// 2020 IEEE 14 h in e na ional con e ence on applica ion o
in o ma ion and communica ion echnologies (AICT2020)
DOI:10.1109/AICT50176.2020.9368798
