Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Устройство для экспериментального определения рабочего состояния зубчатых колёс
Статья научная
В статье рассмотрен бесконтактный эксплуатационный способ контроля, основанный на обработке СВЧ сигнала, отражённого от контролируемых зубцов колеса. Описано влияние видов износа на характерные информационные параметры износа. Приведена структурная схема экспериментального устройства для контроля рабочего состояния зубчатых колёс. Кратко описана конструкция первичного преобразователя. Отдельно рассмотрен каждый блок экспериментального устройства. Приведены эпюры, поясняющие работу блоков формирования временных интервалов. Описан интерфейс соединения экспериментального устройства с компьютером.
Бесплатно
Устройство оптического контроля внутренней поверхности окончания труб
Статья научная
Внутренняя поверхность отверстий окончания насосно-компрессорных труб (НКТ), используемых при добыче нефти, наиболее подвержена разрушению. Механические нагрузки и коррозия приводят к формированию язв на поверхности отверстия. Прорыв НКТ приводит к значительным финансовым, технологическим и экологическим потерям. Существующие методы неразрушающего контроля не позволяют измерять глубину коррозионной язвы (раковины) поверхности отверстия окончания трубы. Мы предлагаем конструкцию устройства для контроля внутренней поверхности трубы, непосредственной прилегающей к ее окончанию. Устройство использует оптический принцип контроля наличия и глубины коррозионной язвы на поверхности отверстия окончания НКТ. Устройство применяет структурированное освещение кольца поверхности отверстия. По отклонению сформированной границы свет-тень от окружности мы оценили глубину дефектов на поверхности отверстия. Устройство испытывалось и тарировалось на специальном стенде, на котором глубина раковины изменялась с шагом от 30 мкм. Отражённый поток света от контролируемой поверхности фиксировался видеокамерой. Испытания устройства показали устойчивость к помехам в виде засветок, электромагнитных излучений, вибраций и загрязнения помещения (не требуются специальные условия эксплуатации). Протяженность коррозионной язвы не влияет на чувствительность устройства. Изменение материала контролируемой НКТ требует новой тарировки устройства. Для протяженности дефекта 4 мм возможно определение глубины коррозионной язвы до 1,5 мм. Предварительная тарировка устройства позволила снизить погрешности измерений, которые вызваны технологическими и эксплуатационными причинами. Разработанное устройство способно определять наличие коррозионной язвы на поверхности отверстия. Точность измерения глубины дефекта поверхности трубы не менее 150 мкм, что приемлемо для ремонтных предприятий нефтяных труб. Устройство может эксплуатироваться в ручном режиме и может быть встроено в автоматизированную систему контроля. Результаты контроля могут быть документированы. Разработанное устройство может быть использовано в других областях хозяйственной деятельности: контроль отверстий, выполняемых в железобетонных конструкциях, поверхность отверстий труб химических производств, топливной системы ГТД и др.
Бесплатно
Статья научная
Представлена методика учета анизотропии механических характеристик короткоармированных композиционных материалов при топологической оптимизации силовых конструкций. Проведено сравнение результатов топологической оптимизации кронштейна в изотропной и ортотропной постановках. В качестве материала использовался полиамид-6, армированный 50% короткими стеклянными волокнами. Оценено влияние анизотропии механических характеристик материала на результаты топологической оптимизации. Показано, что ортотропный характер материала приводит к ориентации силовых элементов конструкции вдоль направления максимальной жесткости материала. На основе результатов топологической оптимизации с учетом технологических ограничений построены трехмерные геометрические модели кронштейна. Проведен поверочный расчет с учетом нелинейности и анизотропности материала и предсказанной с помощью расчета литья пластины-заготовки структуры армирования. Проведенные расчеты подтверждены экспериментально, путем проведения испытаний кронштейнов из материала Армамид ПА6 СВ 50-1 на универсальной сервогидравлической машине MTS 793.
Бесплатно
Фазовый метод измерения параметров деформационного состояния лопастей несущего винта вертолета
Статья научная
В статье рассматривается модернизация бесконтактного метода контроля целостности лопастей несущего винта вертолёта. Предложенный метод, основан на облучении лопастей зондирующим СВЧ-сигналом. Для повышения точности и достоверности измерений предлагается использовать одночастотный фазовый метод с модуляцией несущей для определения расстояния от приемо-передающего модуля до контролируемой лопасти. Проведена оценка погрешностей измерения предлагаемого метода.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается электрофизическая модель емкостного метода измерения уровня в системах измерения уровня заправки различных модификаций ракет-носителей «Союз». Рассмотренная методика исследований позволяет проводить расчеты информационных характеристик датчика при различных конструктивных параметрах датчика и электрофизических показателей жидкости, Рассмотренный алгоритм позволяет с высокой точностью анализировать трёхмерные электрические поля в неоднородных средах.
Бесплатно
Физическая очередь в прикладной теории массового обслуживания
Статья научная
В статье рассмотрена проблема различных типов очередей, возникающих в системах массового обслуживания. Введено понятия физической очереди и получены общие математические формулы первых и вторых моментов основных дискретных и непрерывных случайных величин, характеризующих поведение физических очередей для различных моделей систем массового обслуживания смешанного типа.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается задача формирования признакового описания для обнаружения живых объектов на основе экологических факторов. Для решения поставленной задачи была реализована модель логистической регрессии и предложен функционал, учитывающий взаимную корреляцию признаков. Серия вычислительных экспериментов подтвердила адекватность и непротиворечивость полученных результатов, а также эффективность предложенной модели для обнаружения объектов в здании.
Бесплатно
Фотопроекционный метод измерения геометрических параметров объектов сложной формы
Статья научная
Предложен новый, способ измерения геометрических параметров деталей сложной формы. Разработана математическая модель фотопроекционного метода. Показана связь между искажениями проецируемой системы координат и 3D профилем измеряемого объекта, относительно неподвижного пятна засвета лазерного дальномера. Выведены аналитические зависимости реализации устройства. Описана методика формирования цифрового образа (“облака” точек) пространственного объекта, по его единственному изображению в лучах проектора внешней системы координат. Определено направление дальнейших исследований.
Бесплатно
Целенаправленная адаптивная система в образовательном процессе
Статья научная
В работе исследованы механизмы адаптации педагогических средств к группе обучающихся. На основе системологии Дж. Клира и метасистемного подхода разработан алгоритм случайного поиска в рабочем пространстве компьютера, организованном в виде квадрата из ста клеток. С каждой клеткой сопоставлено педагогическое средство и процедура оценки числа сбоев в управлении ( недостижения целей обучения). Педагогические средства поделены на два больших класса (педагогические технологии и творческие методы), диагонально расположенных в квадрате с плавным переходом. В итоге выбирается клетка, имеющая число сбоев ниже наперед заданного.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы управления космическим роботом при его сближении с информационным геостационарным спутником. В системе управления движением робота применяются двигательная установка с 8 реактивными двигателями при широтно-импульсной модуляции значений их тяги и силовой гироскопический кластер на основе 4 гиродинов с цифровым управлением. Приводятся численные результаты, демонстрирующие эффективность разработанных дискретных алгоритмов наведения и управления.
Бесплатно
Цифровое и широтно-импульсное управление ориентацией спутника землеобзора
Статья научная
Рассматриваются задачи калибровки инерциальной системы определения углового положения космического аппарата с солнечно-магнитной коррекцией, дискретной фильтрации измерений, синтеза алгоритмов цифрового и широтно-импульсного управления, а также задачи анализа динамики системы управления ориентацией малого спутника землеобзора.
Бесплатно
Цифровое управление кластером шести гиродинов при начальной ориентации космического аппарата
Статья научная
Рассматриваются вопросы начальной ориентации космического аппарата после отделения от ракеты-носителя с режимами успокоения, ориентации на Солнце, разгона роторов шести гиродинов, их включения в контур управления и приведения ориентации космического аппарата к заданной в орбитальной системе координат. Приводятся численные результаты по эффективности разработанных алгоритмов, применяемых для спутников и космических роботов.
Бесплатно
Цифровой комплексный статистический анализ на основе знакового представления случайных процессов
Статья научная
В статье рассматривается концепция комплексного оперативного измерения вероятностных характеристик стационарных случайных процессов. Основу данной концепции составляет формализованное описание процедур измерения вероятностных характеристик с помощью обобщенного уравнения статистических измерений. Согласно этому уравнению алгоритм оценивания любой вероятностной характеристики может быть представлен как совокупность взаимосвязанных базисных измерительных и вычислительных преобразований. При этом в статье особое внимание уделяется первичному преобразованию случайного процесса в цифровую форму. Оно представляет собой важнейший этап статистических измерений, который определяет эффективность цифровых процедур обработки дискретных данных и организацию комплексных измерений в целом. В качестве унифицированного первичного цифрового преобразования случайных процессов предложено использовать знаковое аналого-стохастическое квантование. Данный вид квантования основан на применении вспомогательных случайных сигналов, которые выполняют функцию стохастического порога квантования. На основе теории дискретно-событийного представления получена модель результата знакового аналого-стохастического квантования. Использование знакового аналого-стохастического квантования позволило реализовать подход, позволяющий осуществлять аналитическое вычисление операторов интегрирования при разработке цифровых алгоритмов измерения вероятностных характеристик. Подробно рассмотрена разработка быстродействующих цифровых алгоритмов вычисления корреляционной и взаимной корреляционной функций, а также спектральной плотности мощности. Все разработанные алгоритмы являются структурно однородными. Единый подход к разработке алгоритмов обеспечивает их информационную, программную и метрологическую совместимость. Это открывает возможность комплексирования этих алгоритмов в процессе оперативного статистического анализа случайных процессов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается численный метод решения задачи Коши для полностью нелинейного параболического уравнения. Рассматриваемое уравнение сводится к системе квазилинейных параболических уравнений. Для этой системы построено вероятностное представление решения, основанное на решении системы прямого-обратного стохастических дифференциальных уравнений (ПОСДУ). Решение ПОСДУ сводится к решению оптимизационной задачи, которая численно решается с помощью нейронной сети. Рассмотрен пример применения данного метода для уравнения, описывающего цену оптимального портфеля на рынке Блэка-Шоулса. Численное решение было апробировано на специальных видах функции полезности, для которых существует точное решение.
Бесплатно
Статья научная
Представляется метод удержания малого спутника землеобзора на солнечно-синхронной орбите по долготе восходящего узла. Созданы алгоритмы широтно-импульсного управления КДУ с 8 электрореактивными двигателями и приведены результаты исследования разработанных алгоритмов.
Бесплатно
Статья научная
Представляются алгоритмы экономичного цифрового управления в длительном аварийном режиме стабилизации информационного спутника на солнечно-синхронной орбите, приводятся результаты компьютерной имитации этого режима для спутника землеобзора.
Бесплатно
Статья научная
Проведено экспериментальное исследование вязкости неньютоновской среды, созданной на основе эпоксидного связующего и угольных волокон. Исследованы различные составы с массовой долей волокон: 0%, 5%, 10% и 15%. Для измерения зависимостей вязкости от скорости сдвига использован вискозиметр Brookfield DV3T со шпинделем SC-29. Термостатирование образцов осуществляется с помощью термоячейки Brookfield Thermosel в диапазоне от 30 °C до 70 °C. Полученные результаты обработаны с помощью системы MATLAB. Рассмотрена модификация температурной зависимости Андраде для реактопластов, позволяющая получить устойчивую аппроксимацию степенной модели вязкости относительно стандартной температуры. Коэффициенты моделей вязкости рассчитаны на основе регрессионного анализа зависимости логарифма вязкости от логарифма скорости сдвига. Оценено влияние содержания коротких угольных волокон на параметры вязкости состава.
Бесплатно
Статья научная
В статье кратко описывается бесконтактный радиоволновой способ контроля технического состояния зубчатых колес. Описаны некоторые особенности использования первичных преобразователей с разными типами используемых волн. Проанализированы экспериментально полученные зависимости амплитуды информационного сигнала от расстояния между торцом первичного преобразователя и контролируемой поверхностью. Приведены осциллограммы информационных сигналов, полученные при отработке датчиковой аппаратуры на лабораторном стенде. Предложены подходы к определению критериев выбора рабочего участка амплитудной характеристики, позволяющие определять предпочтительный зазор при установке первичных преобразователей в корпусе исследуемого зубчатого механизма.
Бесплатно
Статья научная
Передачи некруглыми зубчатыми колесами широко используются для реализации неравномерного вращательного движения выходного звена. Одно из наиболее перспективных практических применений - привод перемешивающего устройства, в котором рабочий орган совершает неравномерное вращение с целью интенсификации тепло и массообмена при перемешивании жидких сред. В настоящей работе проводится исследование планетарного механизма с внешним и внутренним зубчатым зацеплением, при этом одна пара колес выполнена в виде эллиптических зубчатых колес. Кинематический анализ проведен в соответствии с построенным планом скоростей, на базе которого определены и построены функции положений для четырех вариантов планетарного механизма с различными размерами зубчатых колес. Разработан экспериментальный прототип и исследованы функции положений для исследуемых вариантов, анализ которых показал адекватность построенной кинематической модели реальным механизмам. В результате статистической обработки результатов эксперимента определены неопределенность полученных измерений и доверительные интервалы.
Бесплатно
Экспериментальный лазерный кругломер, исследование основной погрешности измерений
Статья научная
Описана физическая и математическая модель экспериментального лазерного кругломера. Прибор сканирует поверхность сфокусированным пучком света и определяет координаты зеркально отраженного лазерного пучка. Приведены предварительные результаты серии измерений с целью оценки их основной погрешности. По их анализу определены основные факторы погрешности измерений и сделан вывод о том, что прибор нуждается в усовершенствовании и что его метрологические характеристики могут быть улучшены. Учитывая недостаток финансирования разработки, предложено сбор и предварительную обработку данных проводить там, где для этого есть технические возможности, а вычисления, связанные с получением профиля и контурных картин поверхности изделия, контролируемого прибором, а также статистическую обработку полученных данных, выполнять в «облаке». Приведена структура и функционал программного комплекса кругломера, который отличается распределенностью вычислений.
Бесплатно
