Идентификация параметров шестиэлементного четырехполюсника

Авторы

  • Николай Владимирович Коровкин
  • Татьяна Геннадьевна Миневич
  • Алексей Юрьевич Гришенцев
  • Александр Гелиевич Калимов
  • Елена Юрьевна Кочеткова

DOI:

https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-6-4-14

Ключевые слова:

идентификация, четырехполюсник, электромагнитные параметры, полный граф, гибридные параметры, А-параметры

Аннотация

Статья посвящена проблеме идентификации параметров четырехполюсника, состоящего из шести элементов, соединение которых образует полный граф с четырьмя вершинами. Предложен метод формирования и решения системы уравнений, которая описывает исследуемый четырехполюсник и используется для определения его параметров. Проведена классификация 15 возможных способов подключения четырехполюсника к измерительной аппаратуре, которые могут быть применены для экспериментального определения его гибридных параметров (в частности А-параметров). На основе проведенного анализа выявлены тождественные схемы подключения исследуемого четырехполюсника к измерительным приборам, которые не вносят дополнительной информации о свойствах четырехполюсника. Сформулированы соотношения для А-параметров таких схем подключения, которые могут быть использованы для дополнительной верификации результатов эксперимента. Для выбранного набора измерений гибридных параметров шестиэлементного четырехполюсника приведено аналитическое решение, позволяющее получить значения его внутренних параметров. Показана возможность получения параметров шестиэлементного четырехполюсника по трем измерениям его А-параметров. Показано, что задача определения параметров шестиэлементного четырехполюсника сводится к линейной системе уравнений, т.е. является линейной. Результаты могут быть использованы при решении задач идентификации параметров электрических цепей переменного тока.

Биографии авторов

Николай Владимирович Коровкин

доктор техн. наук, профессор, профессор высшей школы «Высоковольтная энергетика», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, nikolay.korovkin@gmail.com

Татьяна Геннадьевна Миневич

кандидат техн. наук, доцент, доцент высшей школы «Высоковольтная энергетика», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия; minevich_tg@spbstu.ru

Алексей Юрьевич Гришенцев

доктор техн. наук, доцент, доцент факультета безопасности информационных технологий, Национальный исследовательский университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия; AGrishentsev@yandex.ru

Александр Гелиевич Калимов

доктор техн. наук, доцент, профессор высшей школы «Высоковольтная энергетика», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия; alexanderkalimov@gmail.com

Елена Юрьевна Кочеткова

кандидат техн. наук, доцент, доцент высшей школы «Высоковольтная энергетика», Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия; kochetkova_eyu@spbstu.ru

Библиографические ссылки

1. Lin W. et al. Fault Detection and Isolation for Multi-Type Sensors in Nuclear Power Plants Via a Knowledge-Guided Spatial–Temporal Model. – Knowledge-Based Systems, 2024, No. 300, DOI: 10.1016/j.knosys.2024.112182.

2. Korovkin N.V., Minevich T.G., Solovyeva E.B. Determining the Electromagnetic Parameters of a Group of Sensors Intended for Measuring in Reactive Media or in Hard-to-Reach Parts of Equipment. – Russian Electrical Engineering, 2023, vol. 94, No. 3, pp. 181–185, DOI: 10.3103/s1068371223030070.

3. Lin T.-H., Wu S.-C. Sensor Fault Detection, Isolation and Reconstruction in Nuclear Power Plants. – Progress in Nuclear Energy, 2019, No. 126, pp. 398–409, DOI: 10.1016/j.anucene.2018.11.044.

4. Korovkin N.V., Minevich T.G., Solovyeva E.B. Monitoring of Electricity Consumption by Measurements in Selected Network Nodes. – Russian Electrical Engineering, 2021, vol. 92, No. 3, pp. 145–149, DOI 10.3103/S106837122103007X.

5. Коровкин Н.В., Гришенцев А.Ю. Определение параметров элементов линейного N-полюсника по входным частотным характеристикам. – Электричество, 2024, № 6, с. 48–57.

6. Lin W. et al. Fault Detection, Identification and Reconstruction of Sensors in Nuclear Power Plant with Optimized PCA Method. – Annals of Nuclear Energy, 2018, vol. 113, pp. 105–117, DOI: 10.1016/j.anucene.2017.11.009.

7. Messai A. et al. On-Line Fault Detection of a Fuel Rod Temperature Measurement Sensor in a Nuclear Reactor Core Using ANNs. – Progress in Nuclear Energy, 2015, vol. 79, pp. 50–57, DOI: 10.1016/j.pnucene.2014.10.013.

8. Lin T.-H. et al. Feature Extraction and Sensor Selection for NPP Initiating Event Identification. – Annals of Nuclear Energy, 2017, vol. 103, pp. 384–392, DOI: 10.1016/j.anucene.2017.02.004.

9. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники. СПб.: Питер, 2009, 512 с.

10. Чижов А.И. Классификация симметричных четырехполюсников по отношению к теореме согласования и критерий структурного синтеза диссипативно-реактивных четырехполюсников. – Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2007, т. 10, № 1, с. 47–52.

11. Чижов А.И. Анализ и синтез симметричных реактивных четырехполюсников. – Радиотехника, 2006, № 2, с. 33–36.

12. Шакиров М.А. Теоретические основы электротехники. Новые идеи и принципы. Схемоанализ и диакоптика. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2001, 212 с.

13. Adalev A.S., Korovkin N.V., Hayakawa M. Identification of Electric Circuits Described by Non-Separable Models. – IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2012, vol. 59, No. 5, pp. 1108–1119, DOI: 10.1109/TCSI.2005.854416.

14. Сенюткин П.А. Об эквивалентных схемах трансформирующих четырехполюсников индуктивно-емкостного характера. – Промышленная энергетика, 2011, № 5, с. 27–31.

15. Придубков П.Я., Хоменко И.В. Теория четырехполюсников и схема замещения трансформатора. – Электротехника и электромеханика, 2011, № 1, с. 58–60.

16. Акопджанян Г.Д., Сафарян В.С. К синтезу линейных пассивных четырехполюсников. – Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2002, № 2, с. 7–10.

17. Петров И.А. Теорема о каскадном включении реактивных симметричных четырехполюсников и ее применение при структурном синтезе СВЧ устройств. – Вестник РАЕН, 2018, т. 18, № 3, с. 51–57.

18. Якушевич Г.Н. Алгоритм анализа и синтеза четырехполюсников согласующих цепей. – Шарыгинские чтения: Международ. научн. конф. ведущих научных школ в области радиолокации, радионавигации и радиоэлектронных систем передачи информации, 2020, т. 1, № 1, с. 198–203.

19. Воропаев Ю.П., Васильев А.Д., Мещеряков И.М. Новая методика структурно-параметрического синтеза оптимальных схем широкодиапазонного согласования четырехполюсников. – Радиотехника и электроника, 2013, т. 58, № 5, с. 518.

20. Чижов А.И. Анализ и синтез симметричных диссипативно-реактивных четырехполюсников. – Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2006, т. 9, № 1, с. 58–63.

21. Butyrin P.A., Vas'kovskaya T.A. Decomposition Principles for the Complex Electric Circuits When Diagnosing Them by Parts. – Электричество, 2001, №. 6, с. 41–48.

22. Бутырин П.А., Мареева О.А. Жесткие математические модели электрических цепей: расщепление, идентификация параметров, локализация возмущений. – Электричество, 2006, № 12, с. 58–62.

23. Ferrero R., Marracci M., Tellini B. Characterization of Inductance Gradient and Current Distribution in Electromagnetic Launchers. – IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2011, vol. 60, No. 5, pp. 1795–1801, DOI: 10.1109/TIM.2010.2091186.

24. Гончаров В.А. Методы калибровки и контроля точности результатов измерений параметров четырехполюсников с помощью векторного анализатора цепей. – Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения, 2012, т. 12, № 5, с. 176–181.

25. Абакумова Н.В. и др. Общий подход к измерению комплексных параметров двухполюсников и четырехполюсников на СВЧ. – Электронная техника. Сер. 1: СВЧ-техника, 2007, № 2(490), с. 16–25.

26. Балыко И.А. и др. Измерение комплексных параметров двухполюсников и четырехполюсников на СВЧ. – Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения, 2015, т. 15, № 4, с. 137–139.

27. Григорьян Л.Р. и др. Дискретные методы измерения параметров амплитудных характеристик четырехполюсников. – Контроль. Диагностика, 2024, т. 27, № 5 (311), с. 56–62.

28. Гусинский А.В., Богуш В.А. Полная 16-параметрическая модель процессов калибровки и непосредственного измерения параметров четырехполюсников. – Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-матэматычных навук, 2019, т. 55, № 1, с. 69–76.

29. Коротков К.С., Мильченко Д.Н. Особенности измерителей, использующих рефлектометры для определения S-параметров четырехполюсников СВЧ. – Телекоммуникации, 2011, № 9, с. 22–26.

30. Ghione G., Pirola M. Revisiting the Power Gains of a Loaded Two-Port: Is There a Missing Element? –Electronics, 2024, vol. 13, No. 3, DOI: 10.3390/electronics13030545.

31. Antonini G., Deschrijver D., Dhaene T. Broadband Rational Macromodeling Based on the Adaptive Frequency Sampling Algorithm and the Partial Element Equivalent Circuit Method. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2008, vol. 50, No. 1, pp. 128–137, DOI: 10.1109/TEMC.2007.913225.

32. Korovkin N.V. et al. A New Method for Determining the Parameters of the Elements of the Equivalent Circuits of Multilink Two-port Networks. – Seminar on Networks, Circuits and Systems, 2023, pp. 99–103, DOI: 10.1109/NCS60404.2023.10397534.

#

1. Lin W. et al. Fault Detection and Isolation for Multi-Type Sensors in Nuclear Power Plants Via a Knowledge-Guided Spatial–Temporal Model. – Knowledge-Based Systems, 2024, No. 300, DOI: 10.1016/j.knosys.2024.112182.

2. Korovkin N.V., Minevich T.G., Solovyeva E.B. Determining the Electromagnetic Parameters of a Group of Sensors Intended for Measuring in Reactive Media or in Hard-to-Reach Parts of Equipment. – Russian Electrical Engineering, 2023, vol. 94, No. 3, pp. 181–185, DOI: 10.3103/s1068371223030070.

3. Lin T.-H., Wu S.-C. Sensor Fault Detection, Isolation and Reconstruction in Nuclear Power Plants. – Progress in Nuclear Energy, 2019, No. 126, pp. 398–409, DOI: 10.1016/j.anucene.2018.11.044.

4. Korovkin N.V., Minevich T.G., Solovyeva E.B. Monitoring of Electricity Consumption by Measurements in Selected Network Nodes. – Russian Electrical Engineering, 2021, vol. 92, No. 3, pp. 145–149, DOI 10.3103/S106837122103007X.

5. Korovkin N.V., Grishentsev A.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 6, pp. 48–57.

6. Lin W. et al. Fault Detection, Identification and Reconstruction of Sensors in Nuclear Power Plant with Optimized PCA Method. – Annals of Nuclear Energy, 2018, vol. 113, pp. 105–117, DOI: 10.1016/j.anucene.2017.11.009.

7. Messai A. et al. On-Line Fault Detection of a Fuel Rod Temperature Measurement Sensor in a Nuclear Reactor Core Using ANNs. – Progress in Nuclear Energy, 2015, vol. 79, pp. 50–57, DOI: 10.1016/j.pnucene.2014.10.013.

8. Lin T.-H. et al. Feature Extraction and Sensor Selection for NPP Initiating Event Identification. – Annals of Nuclear Energy, 2017, vol. 103, pp. 384–392, DOI: 10.1016/j.anucene.2017.02.004.

9. Demirchyan K.S., Neyman L.R., Korovkin N.V. Teoreticheskie osnovy. (Theoretical Foundations of Electrical Engineering). SPb.: Piter, 2009, 512 p.

10. Chizhov A.I. Fizika volnovyh protsessov i radiotekhnicheskie sistemy – in Russ. (Physics of Wave Processes and Radio Engineering Systems), 2007, vol. 10, No. 1, pp. 47–52.

11. Chizhov A.I. Radiotekhnika – in Russ. (Radio Engineering), 2006, No. 2, pp. 33–36.

12. Shakirov M.A. Teoreticheskie osnovy elektrotekhniki. Novye idei i printsipy. Shemoanaliz i diakoptika (Theoretical Foundations of Electrical Engineering. New Ideas and Principles. Circuit Analysis and Diacoptics). SPb.: Izd-vo SPbGPU, 2001, 212 p.

13. Adalev A.S., Korovkin N.V., Hayakawa M. Identification of Electric Circuits Described by Non-Separable Models. – IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 2012, vol. 59, No. 5, pp. 1108–1119, DOI: 10.1109/TCSI.2005.854416.

14. Senyutkin P.A. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Indus-trial Power Engineering), 2011, No. 5, pp. 27–31.

15. Pridubkov P.Ya., Homenko I.V. Elektrotekhnika i elektrome-khanika – in Russ. (Electrical Engineering and Electromechanics), 2011, No. 1, pp. 58–60.

16. Akopdzhanyan G.D., Safaryan V.S. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektromekhanika – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Electromechanics), 2002, No. 2, pp. 7–10.

17. Petrov I.A. Vestnik RAEN – in Russ. (Bulletin of the Russian Academy of Natural Sciences), 2018, vol. 18, No. 3, pp. 51–57.

18. Yakushevich G.N. Sharyginskie chteniya: Mezhdunarod. nauchn. konf. vedushchih nauchnyh shkol v oblasti radiolokatsii, radionavigatsii i radioelektronnyh sistem peredachi informatsii – in Russ. (Sharygin Readings: An International Scientific Conf. of Leading Scientific Schools in the Field of Radar, Radio Navigation and Radio Electronic Information Transmission Systems), 2020, vol. 1, No. 1, pp. 198–203.

19. Voropaev Yu.P., Vasil’ev A.D., Meshcheryakov I.M. Radio-tekhnika i elektronika – in Russ. (Radio Engineering and Electronics), 2013, vol. 58, No. 5, pp. 518.

20. Chizhov A.I. Fizika volnovyh protsessov i radiotekhnicheskie sistemy – in Russ. (Physics of Wave Processes and Radio Engineering Systems), 2006, vol. 9, No. 1, pp. 58–63.

21. Butyrin P.A., Vas'kovskaya T.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2001, №. 6, pp. 41–48.

22. Butyrin P.A., Mareeva O.A. Elektrichestvo – in Russ. (Elec-tricity), 2006, No. 12, pp. 58–62.

23. Ferrero R., Marracci M., Tellini B. Characterization of Inductance Gradient and Current Distribution in Electromagnetic Launchers. – IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2011, vol. 60, No. 5, pp. 1795–1801, DOI: 10.1109/TIM.2010.2091186.

24. Goncharov V.A. Fundamental’nye problemy radioelektron-nogo priborostroeniya – in Russ. (Fundamental Problems of Electronic Instrumentation), 2012, vol. 12, No. 5, pp. 176–181.

25. Abakumova N.V. et al. Elektronnaya tekhnika. Ser. 1: SVCh-tekhnika – in Russ. (Electronic Technology. Series 1: Microwave Technology), 2007, No. 2(490), pp. 16–25.

26. Balyko I.A. et al. Fundamental’nye problemy radioelektronno-go priborostroeniya – in Russ. (Fundamental Problems of Electronic Instrumentation), 2015, vol. 15, No. 4, pp. 137–139.

27. Grigor’yan L.R. et al. Kontrol’. Diagnostika – in Russ. (Cont-rol. Diagnostics), 2024, vol. 27, No. 5 (311), pp. 56–62.

28. Gusinskiy A.V., Bogush V.А. Vestsі Natsyyanal'nay akademіі navuk Belarusі. Seryya fіzіka-matematychnyh navuk. – in Belarus. (News of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of Physical and Mathematical Sciences), 2019, vol. 55, No. 1, pp. 69–76.

29. Korotkov K.S., Mil’chenko D.N. Telekommunikatsii – in Russ. (Telecommunications), 2011, No. 9, pp. 22–26.

30. Ghione G., Pirola M. Revisiting the Power Gains of a Loaded Two-Port: Is There a Missing Element? –Electronics, 2024, vol. 13, No. 3, DOI: 10.3390/electronics13030545.

31. Antonini G., Deschrijver D., Dhaene T. Broadband Rational Macromodeling Based on the Adaptive Frequency Sampling Algorithm and the Partial Element Equivalent Circuit Method. – IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2008, vol. 50, No. 1, pp. 128–137, DOI: 10.1109/TEMC.2007.913225.

32. Korovkin N.V. et al. A New Method for Determining the Parameters of the Elements of the Equivalent Circuits of Multilink Two-port Networks. – Seminar on Networks, Circuits and Systems, 2023, pp. 99–103, DOI: 10.1109/NCS60404.2023.10397534

Загрузки

Опубликован

2026-06-16

Выпуск

№ 6 (2026): Выпуск № 6

Раздел

Статьи