Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
В статье рассматривается одна из возможностей повышения грузоподъёмности ракеты-носителя (РН). Традиционные пути улучшения энергетических характеристик ракет - совершенствование топлива, двигателя и самой ракеты [1]. При разработке первых мощных РН стал развиваться и другой путь, дающий заметный дополнительный прирост энергетических характеристик ракеты за счёт применения методов и средств управления [2]. Для реализации этого пути следует так управлять расходованием топлива, режимами работы жидкостного двигателя (ЖРД) и моментами отсечки двигателей (с отбросом отработавших частей ракеты), чтобы стало возможным достижение максимальной скорости ракеты к концу активного участка полёта. За счёт этого обеспечивается выведение на орбиту космических объектов наибольшей массы - обеспечивается предельно достижимая грузоподъёмность РН. Бортовые автоматические системы, в той или иной мере реализующие такое управление, называются «системы управления расходованием топлива» (СУРТ). В данной статье анализируется возможность повышения грузоподъёмности моноблочной жидкостной РН, связанная с переходом от традиционной стратегии управления расходованием топлива к оптимальной. Приводятся результаты анализа оптимальной стратегии управления расходованием топлива.
Бесплатно
Повышение живучести ГПС на основе метасистемных замен
Статья научная
В работе живучесть рассматривается как длительность нахождения гибкой производственной системы (ГПС) в процессе производства продукции. Чтобы при этом не тратить слишком большие средства на повышение надежности оборудования, предлагается мультиагентное переключение технологий, основанное на теории метасистемных замен Дж Клира. При этом система управления ГПС при нарушении реализации текущей технологии выбирает наиболее готовую к функционированию технологию в отношении исправности оборудования, обеспеченности инструментом, заготовками, приспособлениями, материалами и даже уровня востребованности.
Бесплатно
Повышение точности внутритрубной навигации в условиях сезонных подвижек грунтов
Статья научная
Показана актуальность определения потенциально опасных участков трубопровода, подверженных изменению своего положения. Описаны существующие способы решения задачи определения смещений трубопровода. Проанализированы достоинства и недостатки описанных способов. Приведены результаты разработки нового способа определения смещений трубопровода. Способ предложен с учетом существующей технологии эксплуатации нефтепроводов и газопроводов, а также с учетом доступных инерциальных датчиков и других датчиков первичной информации измерительных систем внутритрубного устройства. Показана актуальность оценки изменений углового положения оси трубопровода средствами внутритрубной навигации с целью идентификации потенциально опасных участков, требующих контроля изменения напряженно-деформированного состояния. Описаны погрешности внутритрубного подвижного устройства с одометрической, инерциальной и профилеметрической измерительными системами, а именно: проскальзывание одометра по поверхности трубы, угловое смещение продольной оси внутритрубного подвижного устройства относительно оси трубопровода, баллистическая погрешность системы ориентации. Описаны методы идентификации и компенсации погрешностей измерительных систем внутритрубного устройства для определения смещений трубопровода. В рамках предложенного способа определения смещений трубопровода предложены следующие подходы к борьбе с погрешностями измерительных систем внутритрубного подвижного устройства: для компенсации проскальзывания одометра используют информацию об измерении длин одноименных участков трубопровода, полученную по результатам многократных пропусков внутритрубного устройства по трубопроводу; для компенсации углового смещения внутритрубного устройства используют профилеметрическую систему с двумя поясами измерителей радиального расстояния; для компенсации баллистической погрешности системы ориентации используют оценки скорости и ускорения, полученные по сигналам одометрической системы с учетом времени между сигналами одометра. Приведены примеры идентифицированных по предложенному способу смещенных потенциально опасных участков трубопроводов.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследований по повышению качества обработки путем совершенствования управляющей программы за счет оптимизации режимов резания для изготовления сложнопрофильных нежестких деталей на станках с числовым программным управлением.
Бесплатно
Повышение эффективности детектирования объектов с использованием потерь с отступом
Статья научная
Статья предлагает использование модифицированной функции потерь для повышения эффективности нейросетевых классификаторов и детекторов. Новизной является применение такой функции потерь при обработке рентгеновских изображений. В частности, в работе рассмотрена задача автоматической обработки снимков досмотра авиационной безопасности. Особое внимание уделяется методам классификации запрещенных предметов на рентгеновских изображениях багажа и ручной клади. Предложено использовать модифицированные функции потерь при обучении. Показано, что такой подход обеспечивает выигрыш по сравнению с традиционным обучением на 2-4%. Более того, разработана каскадная модель обнаружения объектов на базе нейронной сети YOLOv8 и бинарного классификатора. Исследования показали, что применение дополнительного классификатора улучшает качество работы нейросети YOLO на 2-3%. Следует отметить также, что в ходе данного исследования использовался собственный набор данных, подготовленный совместно с Ульяновским институтом гражданской авиации. Также был выполнен анализ производительности для различных версий детектора YOLO, который показал, что наилучшее сочетание точности и скорости обеспечивает модель среднего размера (YOLOv8m). Основной результат работы заключается в повышении эффективности обнаружения и классификации запрещенных предметов за счет применения модифицированной функции потерь и каскадного детектора.
Бесплатно
Подход к балансировке мощностей авиационного завода на основе агентного моделирования
Статья научная
В статье авторы анализируют возможность использования научной базы агентного моделирования для модернизации существующей системы управления авиационным предприятием для балансировки имеющихся у него мощностей.
Бесплатно
Статья научная
Набор данных может иметь более одного «правильного» варианта разбиения на группы в результате работы метода кластеризации в зависимости от целей исследователя. В случае неудовлетворенности результатами исследователю приходится вносить изменения в пространство признаков для корректировки результата. Зачастую эта связь не прозрачна, что приводит к большому числу итераций. В данной работе представлен подход на базе нейронных сетей, позволяющий итеративно учитывать обратную связь без корректировки пространства признаков.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются проблемы негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу. Проведен анализ существующих подходов к созданию автоматизированных информационных систем мониторинга негативного воздействия на биосферу, выявлены их недостатки. Рассмотрены особенности создания автоматизированной информационной системы мониторинга негативного воздействия нефтесодержащих отходов на биосферу. Описаны блоки информационной системы. Показан пример расчета с использованием информационной системы. Результаты работы позволяют осуществлять более эффективную и качественную оценку рисков негативного воздействия нефтесодержащих на биосферу отходов, разрабатывать мероприятия по снижению негативного воздействия.
Бесплатно
Поиск и оптимизация функции аппроксимации при анализе данных испытаний узлов ГТД
Статья научная
В данной работе проводится построение модели поведения коэффициента потерь в турбинных решётках газотурбинного двигателя (ГТД) в зависимости от её параметров. Рассматриваются факторы, влияющие на работу газотурбинных двигателей, и методы обработки данных испытаний узлов ГТД. Был разработан алгоритм и реализовано соответствующее ему программное обеспечение для анализа данных стендовых испытаний газотурбинного двигателя. Программа позволяет получить математическую модель, описывающую поведение коэффициента потерь ступени турбины в зависимости от её параметров. Программа предоставляет возможность настройки процесса поиска коэффициентов регрессионной модели и процесса оптимизации полученной модели. Возможно сохранение результатов обработки в текстовый файл.
Бесплатно
Поле излучения линейных антенн в ближней зоне
Статья научная
В учебной литературе по антеннам при решении задачи о поле излучения цилиндрического излучателя показано, что в ближней зоне этого излучателя поле обладает большой турбулентностью, то есть зависит от высших степеней расстояния r между антенной и точкой наблюдения. Представляет интерес проверить этот результат, например, для линейной антенны с равномерным распределением поля по длине. Предложено определять поле в ближней зоне антенны путём интегрирования полей элементов волнового фронта по длине антенны. Получены расчетные соотношения, позволяющие определять поле излучения в точках наблюдения ближней зоны, и диаграммы направленности антенн. Результаты расчётов показали работоспособность предложенной методики.
Бесплатно
Получение оптимальных редукционных моделей прогноза для аэрокосмических снимков
Статья научная
В статье рассматриваются результаты исследования классических моделей обработки аэрокосмических снимков и применение подхода регрессионного моделирования к решению задач трансформации координат по малым выборкам опорных точек на кадровых и сканерных аэрокосмических снимках. Оценивание параметров математических моделей, используемых для преобразования изображений на аэрокосмических снимках в заданные картографические проекции является важным этапом, как при построении соответствующих карт, так и при решении научных и технических задач. Получение карт различного назначения для поверхности Земли невозможно без решения задачи координатной привязки, предполагающей определение координат объектов в некоторой опорной системе. Задача координатной привязки, решаемая по аэрокосмическим снимкам, по постановке ничем принципиально не отличается от астрофотографической. Тем не менее, в ряде случаев, в особенности при создании карт, диапазон ее применения гораздо шире - в систему опорной сети могут переводить не только геодезические пункты, но и множество точек контуров различных изображений (береговой линии, лесных массивов и т.д.). Распространенной и важной процедурой при обработке измерений на аэрокосмических снимках является оценивание параметров математических моделей, используемых в частности для преобразования изображений. Вместо классического подхода к оцениванию параметров, предусматривающего жестко фиксированную модель предлагается использовать методологию регрессионного моделирования, реализованного в пакете «Система поиска оптимальных регрессий». Экспериментально подтверждена эффективность данного подхода для решения новой по его применению задачи трансформации координат на аэрокосмических снимках земной поверхности. Повышение точности при использовании данного подхода обеспечивается процедурой структурной идентификации, предполагающей формирование множества конкурирующих структур на основе исходной перспективной модели и поиск оптимальной структуры по заданному критерию качества.
Бесплатно
Поперечные колебания каната, движущегося в продольном направлении
Статья научная
В статье исследуются колебания каната, движущегося в продольном направлении. Модель учитывает натяжение каната, изгибную жёсткость и сопротивление внешней среды. Объект исследования относится к широкому кругу колеблющихся одномерных объектов с движущимися границами. При постоянной скорости продольного движения колебания каната характеризуются набором собственных частот. В случае отсутствия сопротивления среды для решения задачи использовано дискретное интегральное преобразование Фурье. В результате в виде ряда получено уравнение, позволяющее найти точные значения собственных частот. Задача при наличии сопротивления среды решалась методом Канторовича-Галеркина. Полученное уравнение позволяет найти приближённые значения двух первых собственных частот. Сравнением точных и приближённых частот оценена точность решения, полученного методом Канторовича-Галеркина. В статье проанализировано, как влияет скорость продольного движения каната на форму собственных колебаний. Решение произведено в безразмерных переменных, что позволяет использовать полученные результаты для расчёта колебаний широкого круга технических объектов.
Бесплатно
Построение имитационной модели сетевого контроллера канального уровня
Статья научная
Статья посвящена первичной оценке характеристик сетевых контроллеров на канальном уровне. Рассматривается методика построения моделей сетевого контроллера с помощью имитационного моделирования на основе систем массового обслуживания.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрен российский рейтинг вузов «Эксперт РА». Проанализированы его основные показатели и методика его составления. Описаны показатели рейтинга для Самарского государственного технического университета (СамГТУ) по годам. Построены математические модели на основе производственной функции в форме Кобба-Дугласа для СамГТУ и построен прогноз.
Бесплатно
Правка листовых заготовок пластическим растяжением с учетом сжатия в области захватов
Статья научная
В статье приводится математическая модель для решения плоской задачи о растяжении пластической полосы, концы которой зажаты между двумя параллельными шероховатыми плоскостями захватов, дополненная несимметричностью условий на растекающихся приторцовых зонах. Найдена верхняя оценка общей силы сжатия захватами концевых зон пластически растягиваемой полосы, при достижении которой одновременно с пластическим растяжением полосы происходит пластическая осадка приторцовых ее частей захватами. Показано, что при дальнейшем деформировании происходит утонение полосы и разрыв не в средней ее растягиваемой части, а вблизи внутренней границы контакта с захватом.
Бесплатно
Преобразователь параметров бесконтактных емкостных датчиков для кондуктодиэлькометрических измерений
Статья научная
В статье рассматривается преобразователь параметров четырехэлементной электрической схемы замещения бесконтактного емкостного датчика для кондуктодиэлькометрических измерений неэлектрических величин. Представлены уравнения преобразования по каждому из параметров и рекомендации по практической реализации. Достоинствами преобразователя являются широкие функциональные возможности и коррекция дополнительных погрешностей.
Бесплатно
Статья научная
В работе обосновывается необходимость перехода от разрозненных стадий жизненного цикла изделия (ЖЦИ; НИР, ОКР, производство, эксплуатация) к единому проекту, реализуемому в новой парадигме проектирования систем, основанной на программно-методическом инструментарии (ПМИ) модельно-ориентированного системного инжиниринга (МОСИ; Model-Based Systems Engineering). Имеющийся на рынке РФ зарубежный ПМИ МОСИ для проектирования систем (включая спутниковую аппаратуру (СА)) - дорогой и сложный. В работе формулируется и рассматривается вопрос: «Можно ли использование ПМИ МОСИ удешевить и упростить средствами, доступными широкой аудитории пользователей?». Для ответа на этот вопрос, авторы проанализировали: язык «SysML» (Systems Modelling Language)), методику «СФК» (Структурирование функции качества (Quality Function Deployment)), метод «ДК» (Дом качества (House of Quality)) и программное обеспечение (ПО) для их применения. В результате анализа литературных источников доказан рост актуальности применения рассматриваемых инструментов при проектировании и разработке (ПиР) аппаратно-программных систем. Определено ПО для использования SysML, СФК и ДК широкой аудиторией потенциальных пользователей РФ. Выявлено 13 недостатков SysML, СФК и ДК, а также ПО, препятствующих их применению. Для преодоления выявленных недостатков разработан ПМИ МОСИ, основанный на конкретизации, модернизации и синтезе SysML, СФК, ДК и ПО для автоматизации проектных работ. Разработанный ПМИ МОСИ позволяет широкой аудитории пользователей ПиР системы в соответствии с подходом МОСИ (СФК, ДК, SysML), идентифицировать критически важные требования разных элементов разработки, автоматизированно разрабатывать (за несколько часов вместо нескольких дней) и обновлять SysML-модели требований, сокращать трудозатраты на реализацию этапов ЖЦ ПиР будущих изделий-аналогов на 5-10%. В результате валидации SysML-моделей доказано, что их повторное использование сокращает сроки планирования этапов ЖЦ изделий-аналогов до 60%, повышает соответствие отчетной документации этапов ЖЦИ требованиям нормативно-технических документов (НТД) на 10%.
Бесплатно
Применение ансамблевых методов машинного обучения для прогнозирования технического состояния объекта
Статья научная
Для обеспечения надёжного функционирования технического объекта необходимо прогнозирование его состояния на предстоящий интервал времени. Пусть техническое состояние объекта характеризуется в определённый момент времени набором параметров, установленных технической документацией на объект. Предполагается, что при определённых значениях этих параметров объект может находиться в исправном или неисправном состоянии. Требуется по значениям этих параметров оценить, в каком состоянии будет находиться объект в предстоящий интервал времени. Для решения этой задачи могут быть применены методы машинного обучения с учителем. Однако для получения хороших результатов прогнозирования состояния объекта необходимо правильно выбрать модель обучения. Одним из недостатков моделей машинного обучения является высокое смещение и слишком большой разброс. В данной работе для уменьшения разброса модели предлагается применение ансамблевых методов машинного обучения, а именно процедуры бэггинга. Основная идея ансамбля методов состоит в том, что при правильном сочетании слабых моделей можно получить более точные и устойчивые модели. Целью бэггинга является создание ансамблевой модели, которая является более надёжной, чем отдельные модели, её составляющие. Одним из больших преимуществ бэггинга является его параллелизм, поскольку различные модели ансамбля обучаются независимо друг от друга. Эффективность предлагаемого подхода показана на примере прогнозирования технического состояния объекта по восьми параметрам его функционирования. Для оценки эффективности применения ансамблевых методов машинного обучения для прогнозирования технического состояния объекта используются критерии качества бинарной классификации: точность, полнота и F-мера. Показано, что применение ансамблевых методов машинного обучения позволяет повысить точность прогнозирования состояния технического объекта на 4%-9% по сравнению с базовыми методами машинного обучения. Данный подход может быть использован специалистами для прогнозирования технического состояния объектов во многих технических приложениях, в частности, в авиации.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается процесс оптимизации наивного байесовского классификатора. Рассмотрен механизм расчета вероятности и процесс построения обучающей таблицы для практического решения задачи классификации SMS сообщений наивным байесовским классификатором. В качестве экспериментальной выборки было взято множество SMS сообщений, которое используется специалистами в области классификации электронных сообщений (обучающее и тестовое множество). Качество классификации SMS сообщений у оптимизированного метода оказалось выше, чем у обычного наивного байесовского классификатора.
Бесплатно
Применение высокоточных измерительных систем в условиях пониженного давления
Статья научная
Рассмотрен процесс подготовки к проведению высокоточных измерений РКТ в условиях пониженного давления. Определена измерительная система и необходимые средства технологического оснащения. Получены и проанализированы средовые параметры условий работы высокоточной измерительной системы.
Бесплатно
