АВТОМАТИЗАЦИЯ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЛОГИКО-СТРУКТУРИЗАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC RESEARCHERS ISSN: 3030-332X Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 37 АВТОМАТИЗАЦИЯ АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЛОГИКОСТРУКТУРИЗАЦИОННОГО 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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/issn/3030-332X 39 В процессе разработки математическое обеспечение включает построение логикоструктурных 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 логикоструктурной 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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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 Automation, 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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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, SolidWorks 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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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 CADсистемой, который посредством интерфейсов API, COM-объектов или технологии Automation 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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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 Impact factor: 8,293 Volume 14, issue 2, November 2025 https://wordlyknowledge.uz/index.php/IJSR worldly knowledge Index: google scholar, research gate, research bib, zenodo, open aire. https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&as_sdt=0%2C5&q=wosjournals.com&btnG https://www.researchgate.net/profile/Worldly-Knowledge https://journalseeker.researchbib.com/view/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. Turaev, R., Seytov, A., K. Hollozov, B., Haydarova, R., Kuldasheva, S. Algorithms for planning water management in irrigation systems. AIP Conference Proceedings, 2024, 3045(1), 040040. 5. Seytov, A., Abdurakhmanov, O., Kakhkhorov, A., Karimov, D., Abduraimov, D. Modeling of two-dimensional unsteady water of movement in open channels. E3S Web of Conferences, 2024, 486, 01023. 6. Turaev, R., Seytov, A., Kuldasheva, S., Nortojiev, U. Algorithms for calculating limits in water management in irrigation systems. E3S Web of Conferences, 2023, 401, 02016. 7. Aybek Seytov; Lyudmila Varlamova; Azam Khudayberdiev; Niyetbay Uteuliev; Sherzod Yadgarov; Dauletyar Seytimbetov. Usage of finite element method for modeling twodimensional unsteady water movement in open channels. AIP Conf. Proc. 3147, 030034 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0210332. 8. Aybek Seytov; Azimjon Khusanov; Azam Khudayberdiev; Niyetbay Uteuliev; Sherzod Yadgarov; Dauletyar Seytimbetov. Development of algorithms for modelling water management processes on main canals. AIP Conf. Proc. 3147, 030032 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0210329. 9. Aybek Seytov; Azimjon Khusanov; Azam Khudayberdiev; Niyetbay Uteuliev; Sherzod Yadgarov; Dauletyar Seytimbetov; Otabek Ergashev; Olim Abduraxmanov. Development of algorithms for solving problems of optimisation of water resource management in irrigation systems. AIP Conf. Proc. 3147, 030033 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0210330 10. Aybek Seytov; Lyudmila Varlamova; Sayfiddin Bahromov; Yusup Qutlimuratov; Bakhadir Begilov; Seytimbetov Dauletyar. Optimal management of water resources of large main canals with cascades of pumping stations. AIP Conf. Proc. 3147, 030022 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0210523 11. Varlamova Lyudmila, P., Seytov Aybek, J., Bahromov Sayfiddin, A., Shokhjakhon Sh, B., Mirzaolimov Akhmadjon, K. Digital Agricultural Ecosystem: Revolutionary Advancements in Agriculture, 2024, страницы 339–368 12. Kabulov, A (Kabulov, Anvar); Normatov, I (Normatov, Ibrokhimali); Seytov, A (Seytov, Aybek); Kudaybergenov, A (Kudaybergenov, Adilbay). 2020 IEEE international iot, electronics and mechatronics conference (IEMTRONICS 2020). Страница187-190 Rakhimov, S. (Rakhimov, Shavkat); Seytov, A (Seytov, Aybek); Rakhimova, N (Rakhimova, Nasiba) ; Xonimqulov, B (Xonimqulov, Bahrom). Mathematical models of optimal distribution of water in main channels// 2020 IEEE 14th international conference on application of information and communication technologies (AICT2020) DOI:10.1109/AICT50176.2020.9368798