Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Применение численных методов в разработке зондовых средств восприятия воздушных давлений
Статья научная
В статье представлены результаты применения численных методов, основанных на методе конечных объемов, в процессе разработки зондовых средств восприятия воздушных давлений. Представлена методика математического моделирования приемников воздушных давлений, которая позволяет получать результаты моделирования с заранее прогнозируемой погрешностью. Используя данную методику, была получена оценка влияния модели турбулентности на результат моделирования, а также проведены исследования возможности компенсации статического давления и разработан способ компенсации.
Бесплатно
Статья научная
Для сокращения времени на ликвидацию критических ситуаций в работе технического объекта необходимо своевременное реагирование на нарушения процесса его функционирования. Отсюда возникает задача прогнозирования состояния объекта и возможных нарушений в процессе его работы по результатам исследования набора контролируемых параметров объекта. В этом исследовании поставленная задача решается на основе нейросетевых моделей. Однако при построении модели нейронной сети необходимо тщательно подбирать архитектуру модели для обеспечения наилучшей точности прогнозирования состояния объектов. В данной работе для автоматического проектирования моделей нейронных сетей предложена новая методика, которая заключается в последовательном использовании трех эволюционных алгоритмов: алгоритма декартова генетического программирования (CGP) для первичной инициализации, многокритериального эволюционного алгоритма NSGA-II для настройки архитектур нейронных сетей и эволюционного алгоритма CMA-ES для уточнения параметров архитектур. Для оценки качества прогнозирования по моделям нейронных сетей используется среднеабсолютная ошибка (MAE) и коэффициент детерминации (R2). Для исключения возможности подгонки модели под оптимальные прогнозные характеристики используется кросс-валидация. Она позволяет получать несмещенные оценки метрик качества. Для реализации этих методов и моделей на языке программирования Python при использовании библиотек tensorflow и keras была написана специальная программа. В качестве объектов исследования выступили турбореактивный двигатель, литий-ионный аккумулятор и подшипники. Для сравнения эффективности предлагаемой методики была использована библиотека AutoKeras. Исследование показало, что использование предлагаемого подхода значительно улучшает метрики качества моделей нейронных сетей для всех технических объектов по сравнению с моделями, найденными с помощью библиотеки AutoKeras: значение функции ошибки MAE для всех наборов данных при прогнозировании уменьшается в среднем в 4 раза, а значение коэффициента детерминации увеличивается в 1,9 раза. Данный подход может быть применен специалистами для прогнозирования технического состояния объектов в разных отраслях техники, особенно в авиации.
Бесплатно
Статья научная
В статье исследуются вопрос формирования принципов построения алгоритмического обеспечения интеллектуализированной системы контроля при управлении космическим полетом. Кратко проанализированы особенности применение «классических» стохастических моделей для космических аппаратов (КА). Компенсировать указанные недостатки предлагается осуществить внедрением интеллектуализированной системы контроля. На основе современных подходов предлагается использование цифровых интеллектуальных моделей функционирования КА на основе технологических знаний, в качестве которых выступает телеметрическая информация. Изложен подход, основанный на разработке и комплексировании методов сочетающих интеллектуальную идентификацию отдельных составных частей КА с помощью различных алгоритмов анализа для имитационного моделирование функционирования КА в целом. Сформулированы основные требования к интеллектуализированным системам контроля и решаемые задачи, с учетом особенностей процесса управления космическим полетом. Укрупнено представлен принцип методики контроля с использованием цифрового двойника созданного на основе реальных данных функционирования КА.
Бесплатно
Проблемы дефектоскопического контроля токопроводящего покрытия топливных баков летательных аппаратов
Статья научная
В материалах статьи рассматриваются основные проблемы, связанные с контролем целостности токопроводящих покрытий (ТПП) топливных баков летательных аппаратов. Анализируются различные виды дефектов и выявляются основные проблемы, возникающие при их обнаружении. Приводится конструкция емкостного устройства контроля целостности ТПП с контролем величины воздушного зазора, позволяющая повысить точности известных технических решений.
Бесплатно
Проблемы и направления развития цифровизации системы менеджмента качества автосборочного предприятия
Статья научная
В статье представлены исследования проблемы цифровизации системы менеджмента качества автосборочного предприятия. Предложены направления развития процессов информатизации и цифровизации системы управления качеством в производстве.
Бесплатно
Проблемы обеспечения геометрической корректности компьютерных CAD моделей в системе NX
Статья научная
Рассмотрена проблема выявления, методы и средства устранения топологических погрешностей CAD моделей с целью их дальнейшей конвертации и использования в CAE системах конечно-элементного моделирования. Задача редактирования и перестроения нелинейной поверхности, используемой в качестве теории для построения геометрии деталей типа сложной оболочки, решается в среде NX с анализом сопряжений сегментов поверхности и получением оценок погрешностей построения. Эффективность рассмотренной методики иллюстрируется путем сопоставления конечно-элементных разбиений геометрии до и после выполненного редактирования CAD модели.
Бесплатно
Проведение инженерного расчета теплового воздействия элементов электронных плат
Статья научная
В статье проводится работа, целью которой является проведение инженерного анализа в области расчета тепловых показателей электронных плат модуля коммутации с учетом заданных для каждого радиокомпонента мощности. В ходе выполнения работы использовались методы компьютерного моделирования в программном продукте Siemens NX, программные комплексы для проведения инженерных расчетов Ansys Workbench и IcePak, метод конечных элементов. Проведены исследования работы электронных плат в различных температурных условиях. Результатами работы являются температурные показатели на электронных платах, температурные показатели на отдельных радиоэлементах, а также поведение теплового потока внутри и снаружи модуля коммутации.
Бесплатно
Прогнозирование индексов вегетативности с использованием спутниковых снимков
Статья научная
В настоящей работе представлено решение задачи прогнозирования вегетативности на основе моделей временных рядов. При этом особое внимание уделяется разработке фильтра изображений с повышенной облачностью. Получена точность классификации искаженных снимков на выше 95% на базе сверточных нейронных сетей. Ошибка прогнозирования NDVI с использованием ансамбля нейронных сетей меньше 0,1. Показано, как можно использовать разработанные алгоритмы для дифференцированного внесения удобрений. Представлены выражения для расчета NDVI и методики для сглаживания индексов в случае пропуска данных и фильтрации облачных снимков. Полученные в работе результаты могут быть полезны специалистам, занимающимся обработкой данных дистанционного зондирования Земли из космоса, а алгоритмы фильтрации облачных снимков могут быть использованы и при решении других прикладных задач, как, например, мониторинг пожаров.
Бесплатно
Статья научная
Двухуровневая модель генерации, учитывающая кинетические и оптические потери, была применена для прогнозирования энергетических характеристик непрерывного кислородно-иодного лазера (КИЛ) с химической, электроразрядной и оптической накачкой. Модифицирован метод картирования режимов работы КИЛ с использованием критериев подобия, позволяющий наглядно классифицировать их по уровню энергетической эффективности. Разработан метод упрощенной оценки предельной энергетической эффективности непрерывных КИЛ с различными типами накачки. Сравнительный анализ результатов расчетов энергетической эффективности обоими методами и экспериментальных данных показал их применимость в практически важных случаях, когда обеспечиваются низкие потери.
Бесплатно
Программные средства обработки неточных данных, выполняемой в средствах измерений
Статья научная
Данная работа посвящена описанию программных средств, с применением которых должна производиться разработка метрологически значимого программного обеспечения современных измерительных систем. В статье рассмотрены принципы дополнения расчетов, выполняемых с результатами измерений при их математической обработке, процедурами оценки погрешности конечных результатов вычислений, унаследованной от неточных исходных данных. На основе сделанных выводов предложено организовать программную библиотеку, позволяющую разработчику без затруднений дополнить создаваемое им программное обеспечение для средств измерений свойством собственного метрологического сопровождения. В работе представлен пример реализации элементов данной библиотеки и дано его обоснование. Использование программных средств, построенных на изложенных в статье принципах, позволяет добиться важных свойств для современных средств измерений, привлекающих для получения результатов измерений вычислительные устройства.
Бесплатно
Продольные резонансные колебания вязкоупругого каната грузоподъёмной установки
Статья научная
В статье исследуются резонансные свойства каната грузоподъёмной установки. Объект исследования относится к широкому кругу колеблющихся одномерных объектов переменной длины. Для описания колебаний использована классическая математическая модель. При решении использовался метод Канторовича-Галёркина. В отличии от асимптотических методов решение имеет модовую структуру, что позволяет анализировать резонансные свойства каната. Пренебрежение малыми величинами позволило получить сравнительно простое выражение для амплитуды резонансных колебаний. С помощью полученного выражения проанализированы явления установившегося и прохождения через резонанс. В отличии от большинства исследований в данной области в статье приведены количественные характеристики резонансных свойств. Результаты анализа представлены в виде графиков. Решение произведено в безразмерных переменных, что позволяет использовать полученные количественные результаты для анализа колебаний технических объектов.
Бесплатно
Статья научная
В статье моделируется пограничный слой на плоской пластине с учетом сжимаемости воздуха. Учет сжимаемости производился с помощью TVD схемы. Был получен профиль продольной скорости для двух сечений перпендикулярных плоскости пластины для разных чисел Рейнольдса. Результаты сравнивались с профилем Блазиуса для ламинарного случая.
Бесплатно
Статья научная
В статье описана предложенная автоматизированная система управления природоохранной деятельностью промышленного предприятия, включающая основные эколого-экономические инструменты.
Бесплатно
Разработка аналитической модели упругого кольца с выступами как многоопорной балки
Статья научная
Статья посвящена оценке статической жёсткости упругого кольца в гидродинамических демпферах, которые часто используются в опорах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) для снижения вибрации роторов. В работе представлен оригинальный метод оценки этой характеристики. Упругое демпферное кольцо моделируется набором прямых балок, соединённых шарнирами. Для расчёта реальной реактивной силы, возникающей от контакта по выступам упругих колец, используется метод передаточных моментов. Жёсткость определяется как векторная сумма сил, возникающих на всех рабочих участках. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный метод может быть использован для аналитической оценки жёсткости опоры двигателя с учётом влияния коэффициента трения.
Бесплатно
Разработка и исследование алгоритмов выявления сонливости водителя
Статья научная
В статье рассматриваются возможные реализации алгоритмов системы помощи водителю для определения его физического состояния за рулем в процессе движения, их оценка и сравнение. Предложенные алгоритмы основаны на использовании средств компьютерного зрения и рассматривают разные возможные физические критерии усталости человека.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы, связанные с обнаружением беспилотных воздушных судов и мерами противодействия.
Бесплатно
Разработка информационной системы мониторинга состояния дорожного покрытия
Статья научная
В статье процесс разработки инструмента мониторинга состояния дорожного покрытия, в частности решение проблем хранения и обработки данных. В статье утверждается актуальность разработки. Разработан прототип экспериментальной системы, работающей на основе данной платформы.
Бесплатно
Разработка математической модели загрязнения жидкостной системы
Статья научная
В статье рассматривается подход к математическому моделированию процесса загрязнения рабочей жидкости масляной системы авиационного ГТД с позиции представления данного процесса как марковского.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены математические модели для диагностики полимерных композиционных материалов радиоволновыми методами.
Бесплатно
Разработка онтологической модели управления затратами на наземное перемещение воздушного судна
Статья научная
В статье рассматривается одно из направлений снижения себестоимости грузовых авиаперевозок в сложившихся экономико-политических условиях. На первоначальном этапе производится выбор целевой статьи затрат в рамках концепции бережливого мышления и традиционного варианта классификации расходов грузовых перевозок самолетом, результатом которого является процесс перемещение воздушного судно с/на стоянку в процессе выполнения перевозки. Следующим шагом рассматривается возможность информатизации оценки затрат на этот процесс в конкретных условиях для ускорения выбора оптимального решения. Далее предлагается разработанная онтологическая модель, которая содержит всю информацию о взаимодействии элементов, влияющих на управление затратами необходимыми во время наземного движения самолета в аэропорту (по аэродрому), и позволяет осуществлять выборку оптимума в соответствии с заданными условиями. Результаты запросов к онтологической модели являются вариантами управленческих решений, направленных на снижение затрат в структуре себестоимости грузовых авиационных перевозок.
Бесплатно
