Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Статья научная
В статье приводятся результаты исследований по изучению напряженно-деформированного состояния биомеханической системы «частичный съемный протез - концевой дефект зубного ряда нижней челюсти». Цель работы формулируется следующим образом: исследовать напряженно-деформированное состояние биомеханической системы «частичный съемный протез - концевой дефект зубного ряда нижней челюсти» при различной толщине слизистой оболочки беззубого участка. Для решения поставленной цели в работе использовался метод конечных элементов при помощи программного пакета ANSYS Academic Research Release 18.2. В данной работе рассчитывали напряжения только под первым и вторым молярами на нижней челюсти. Проводилось исследование напряженно-деформированного состояния тканей протезного ложа (слизистая оболочка, кортикальная и губчатая ткань) в области концевого дефекта на нижней челюсти при различной толщине слизистой оболочки (0.2; 0.4; 0.6 мм). Для большей объективности и информативности рассматривали каждую составную часть системы по отдельности. Исследования напряженно-деформированного состояния биомеханической системы «частичный съемный протез - концевой дефект зубного ряда нижней челюсти» показали, что напряженно деформированное состояние элементов системы наиболее существенно зависит от толщины и упругих свойств слизистой оболочки протезного ложа. Увеличение толщины слизистой оболочки протезного ложа до 0,6 мм приводит к незначительному увеличению полей напряжений в самой слизистой оболочке, тогда как в кортикальной и губчатой кости напряжения значительно снижаются. Так напряжения в кортикальной кости при толщине слизистой оболочки 0.4 мм уменьшаются на 12% в сравнении с результатами, полученными при толщине слизистой 0.2 мм. И на 26% происходит снижение напряжения, если слизистая оболочка хорошо податливая и ее толщина составляет 0.6 мм. Напряжения в губчатой кости при толщине слизистой оболочки 0.4 мм уменьшаются на 12% в сравнении с результатами, полученными при толщине слизистой 0.2 мм. И на 56% происходит снижение напряжения, если слизистая оболочка хорошо податливая и ее толщина составляет 0.6 мм.
Бесплатно
Влияние шумов на погрешность измерений экспериментального лазерного кругломера
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования влияния шумов на информативные параметры кругломера, разработанного в Самарском филиале Физического института РАН. Прибор сканирует поверхность сфокусированным пучком света и определяет координаты зеркально отраженного пучка. Исследовано два алгоритма определения: первый - по «центру тяжести» и второй - аппроксимацией. Цифровая адаптивная пороговая фильтрация сигнала уменьшала влияние модельного шума. Результаты удовлетворительно совпали с данными исследований погрешности от дискретизации сигнала, приведенными в литературе. Гистограммы статистической выборки результатов моделирования измерений объемом 10000 для обоих алгоритмов практически не отличались от нормального распределения. При этом второй алгоритм имел в полтора раза большую погрешность от влияния шумов, чем первый.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется задача о неуправляемом спуске космического аппарата с малой асимметрией в атмосфере Венеры при малых значениях угла атаки. Показывается, что применение метода усреднения и условия внешней устойчивости главного резонанса позволяют обеспечить стабилизацию вращения рассматриваемого космического аппарата на нерезонансных участках движения, прилегающих к главному резонансу.
Бесплатно
Возможности применения лазеров в криминалистике
Другой
Статья содержит предложения по совершенствованию практики использования лазеров в криминалистике. Приведён ряд примеров известного их применения в борьбе с преступностью. Проведена систематизация использования лазерной техники в задачах криминалистики, выделены особенности лазерного излучения, которые имеют решающее значение для их применения в деле раскрытия и расследования преступлений: монохроматичность, когерентность и направленность излучения, а также высокая плотность его энергии. Даны примеры использования лазеров в криминалистике по решающим особенностям лазерного излучения. Показано, что важной задачей в криминалистике, а именно, в судебной баллистике является определение направления и расстояния прямого пулевого выстрела с помощью моделирования траектории полёта пули на месте происшествия, связанного с преступным применением огнестрельного оружия в условиях неочевидности. Авторами разработано лазерное устройство, позволяющее повысить точность и удобство решения данного вопроса в ходе производства осмотра места происшествия, судебно-баллистической экспертизы и (или) следственного эксперимента. Устройство для определения направления прямого пулевого выстрела состоит из снабжённой конусной вставкой направляющей трубки, на которой закреплена фокусирующая система, соединённая посредством световода с источником лазерного излучения, при этом оптическая ось фокусирующей системы соосна с направляющей трубкой. На направляющей трубке также закреплено фотоприёмное устройство, подключённое к измерительному блоку. Для дальнейшего расширения функциональных возможностей вышеописанного устройства разработано устройство, которое позволяет определять направление выстрела и оценивать расстояние до предполагаемого места расположения стрелявшего при различных погодных условиях. Для этого оно оснащено закреплённым на направляющей трубке блоком фотоприёмников, имеющих максимальную чувствительность на длинах волн используемых источников импульсного лазерного излучения с различными длинами волн излучения. Соответствующие погодным условиям лазер и фотоприёмник подключаются с помощью оптического коммутатора и мультиплексора через блок управления и измерения.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается оригинальный контрольно-измерительный преобразователь, предназначенный для определения углового положения и профиля поверхности. Особенностью данного преобразователя является введение дополнительных конструктивных элементов, по сравнению с аналогичными преобразователями данного класса для достижения большего диапазона измерений.
Бесплатно
Выбор конструкции имплантата позвонка анатомической формы
Статья научная
В статье предлагаются варианты конструкций имплантатов позвонка анатомической формы. Предполагается, что имплантат позвонка имеет позвоночное отверстие. По этой причине имплантаты сделаны разъёмными. Для обеспечения жёсткости конструкции имплантата в собранном виде исследованы два варианта крепления составляющих конструкции: крепление «ласточкин хвост» и с помощью несимметричных поверхностей. С учётом существующий медицинской практики, для крепления составляющих имплантата предложено сопряжение составляющих с помощью несимметричных поверхностей и крепёжного элемента. Предложенные крепления составляющих имплантатов позвонка могут быть использованы при протезировании других костей. Сформулированы критерии оценки конструкции, включающие близость веса к весу естественного позвонка и возможность сопротивления внешним нагрузкам. Предложенные конструкции имплантата позвонка анатомической формы были проанализированы на основе сформулированных критериев оценки. Чтобы имплантат не отторгался иммунной системой и его составляющие могли срастаться, предполагается изготовление имплантатов из блоков аллогенного остеопластического материала.
Бесплатно
Выбор метода бинарной классификации при технической диагностике с применением машинного обучения
Статья научная
Для проведения технической диагностики могут быть использованы различные методы машинного обучения. Основная задача бинарной классификации применительно к диагностике технических объектов - определить по заданным параметрам функционирования объекта, является ли он исправным. Предполагается, что имеется множество прецедентов: ситуаций с заданными параметрами функционирования и известным состоянием объекта. Задача разделения объектов на два класса - исправных и неисправных, может быть решена как с применением классических статистических методов, например, дискриминантного анализа, так и с использованием современных компьютерных технологий, основанных на методах машинного обучения. Можно попытаться построить композиции различных алгоритмов. Опыт показывает, что два главных метода построения композиции - бэггинг и бустинг - дают значительно более точный результат, чем применение отдельного алгоритма на конкретном наборе данных. При этом качество бинарной классификации (состояние объекта работоспособное или неработоспособное) оценивается по различным критериям: проценту ошибок в контрольной выборке, F-мере и критерию AUC-ROC - площади под кривой ошибок. Рассматривается задача выбора наилучшего метода классификации по заданному критерию.
Бесплатно
Статья научная
Для контроля стабильности функционирования агрегатов авиационной техники по результатам мониторинга группы показателей могут быть использованы методы статистического контроля процессов. При наличии значимых корреляций между показателями функционирования применяют многомерные методы. Контроль среднего уровня процесса при этом проводится на основе алгоритма Хотеллинга, контроль многомерного рассеяния - с помощью алгоритма обобщенной дисперсии. Если по условиям проведения процесса необходимо обеспечить наискорейшее обнаружение нарушения, то решается оптимизационная задача поиска таких значений объема выборки, частоты взятия выборок и положения контрольных границ, которые минимизируют среднее время нестабильного состояния процесса. Исходными данными являются количество контролируемых показателей процесса, целевое значение обобщенной дисперсии (оценивается по опытным данным), характеристика допустимого увеличения рассеяния, интенсивность нарушений процесса (параметр распределения Пуассона); время поиска нарушения после его обнаружения и время на расчет элемента выборки.
Бесплатно
Выбор характеристик гасителей колебаний
Статья научная
В работе анализируются показатели эффективности подавления колебаний рабочей среды в трубопроводных системах гасителями типа акустических фильтров. На основе анализа этих показателей получены аналитические зависимости, позволяющие оценивать изменение волнового процесса в трубопроводной системе до и после гасителя. Разработаны рекомендации по выбору обобщенных параметров гасителей, обеспечивающих необходимую степень ослабления колебаний давления.
Бесплатно
Вывод на орбиту и сближение космического робота с геостационарным спутником
Статья научная
Рассматриваются вопросы выведения космического робота на геостационарную орбиту по комбинированной схеме и его сближения 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
Высоковольтный высокооборотный генератор для автономных систем
Статья научная
В статье показана возможность создания высоковольтного высокооборотного генератора мощностью 230 кВт и массой 30 кг с максимальным КПД и минимальными массогабаритными показателями, определен его проектный облик при частоте вращения 50 000-70 000 об/мин и выходным линейным напряжением 4 кВ, проведены электромагнитные расчеты и экспериментальные исследования.
Бесплатно
Статья научная
При помощи разложением по плоским волнам можно описать распространение осесимметричных лазерных пучков в ближней зоне дифракции (на расстояние порядка длины волны. Данное разложение, с учетом осевой симметрии сводится к осесимметричному оператору распространения, включающему преобразования Фурье-Ханкеля. Характеристики сигналов (информации), передаваемой без потерь (без искажения) определяются, как собственные функции такого оператора, имеющие собственные значения близкие к единице. В то время как, расстояние распространения пучка и область ограничения пространственных частот являются параметрами оператора и существенно меняют набор собственных чисел и функций. В данной работе выполнен расчет осесимметричных собственных функций ограниченного оператора распространения в ближней зоне дифракции и проведены исследования качественных и количественных характеристик в зависимости от расстояния распространения и ограничений, наложенных в объектной и спектральной областях.
Бесплатно
Гасители для гидравлических систем
Статья научная
В гидравлических системах различных технических объектов и машин часто применяют гасители колебаний. В работе анализируются гасители различных принципов действия и выделяются пассивные гасители. Все известные схемы пассивных гасителей объединены в 5 групп и представлены в структуре обобщенной схемы в виде самостоятельных ячеек разного уровня сложности. Комбинациями этих ячеек формируются различные схемы гасителей. Предложенная классификация гасителей позволила определить основные варианты развития базовых конструкций устройств: продольное и поперечное. В работе приводятся результаты расчётов характеристик некоторых схем гасителей и их анализ.
Бесплатно
Генерация внеосевых оптических ловушек на основе пучков со степенной фазовой зависимостью от радиуса
Статья научная
В работе рассматриваются лазерные пучки со степенной фазовой зависимостью от радиуса, позволяющие формировать оптические ловушки для захвата частиц и молекул при использовании совокупности рассеивающих и собирающих аксиконов, которые дополняются фокусирующей линзой, а также фазовым элементом с отклоняющим волновым фронтом в случае внеосевого формирования ловушки. Показана возможность формирования внеосевых оптических ловушек разного размера с возможностью изменения их положения и использования их комбинаций.
Бесплатно
Гибридные датчики на волоконно-оптических брэгговских решетках
Статья научная
В статье приведен обзор научных достижений и предложены новые варианты схем и алгоритмов функционирования аналоговых и цифровых гибридных датчиков на базе волоконных брэгговских решеток (ВБР), которые существенно расширяют перечень измеряемых величин и процессов, а также позволяют регулировать чувствительность, точность и динамический диапазон датчиков. Отличительным признаком таких датчиков является сенсорно-актюаторная структура (САС) - дополнительный преобразователь измеряемой величины в деформирующее воздействие на ВБР. Разработана математическая модель магниточувствительной САС в качестве считывающего элемента, получены практические рекомендации по изготовлению цифровых датчиков линейных и угловых перемещений.
Бесплатно
Декомпозиция задач управляемости и наблюдаемости двухтемповых систем
Статья научная
В статье излагается метод декомпозиции нелинейных двухтемповых систем, основанный на теории интегральных многообразий быстрых и медленных движений. Исследуется управляемость, наблюдаемость, стабилизируемость системы. Приведен пример, иллюстрирующий полученные результаты.
Бесплатно
Декомпозиция многотемповых моделей управляемых и наблюдаемых систем
Статья научная
В статье излагается метод декомпозиции многотемповой модели управляемой и наблюдаемой системы, линейной по быстрым переменным, основанный на теории интегральных многообразий быстрых и медленных движений. Исследуются управляемость и наблюдаемость системы вблизи начала координат. Приведен пример, иллюстрирующий полученные результаты.
Бесплатно
Декомпозиция моделей линейных управляемых и наблюдаемых двухтемповых систем
Статья научная
В статье излагается метод декомпозиции линейных двухтемповых систем, основанный на теории интегральных многообразий быстрых и медленных движений. Исследуется управляемость и наблюдаемость таких систем. Приведен пример, иллюстрирующий полученные результаты.
Бесплатно
Декомпозиция моделей управляемых и наблюдаемых двухтемповых систем
Статья научная
В статье излагается метод декомпозиции двухтемповых систем, линейных по быстрой переменной, основанный на теории интегральных многообразий быстрых и медленных движений. Исследуется управляемость и наблюдаемость таких систем. Приведен пример, иллюстрирующий полученные результаты.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрен оптоэлектронный цифровой преобразователь угла с возможностью диагностики различных по физической природе входящих в него функциональных элементов. Разработанные схемотехнические приемы позволяют повысить достоверность формируемой информации и надежность устройств подобного типа.
Бесплатно
