Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Информационный образ растрового изображения шероховатой поверхности деталей машиностроения
Статья научная
В статье предлагается метод параметризации изображения шероховатой поверхности с помощью его информационного образа, который формировался на основе решения задачи ортогональной упаковки квадратов в квадрат Мною было установлено, что информационный образ позволяет отслеживать любые изменения яркости пикселей на изображении контролируемой шероховатой поверхности. Метод позволяет визуально фиксировать утрату или изменения яркости группы пикселей изображения шероховатой поверхности. При этом группа пикселей может составлять менее 0,2 % анализируемого изображения. Для формирования информационного образа монохромного изображения использовалась его нормированная гистограмма. Каждое значение гистограммы рассматривались, как площадь квадратов, которые размещены ортогонально и без пересечений в квадрате площадью 2. Такая упаковка квадратов в квадрат рассматривалась, как информационный образ изображения. Для численного анализа информационного образа использовался параметр, который позволил отслеживать любые изменения количества и яркости пикселей изображения шероховатой поверхности.
Бесплатно
Инфраструктурное развитие проектов цифровой экономики
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы планирования и мониторинга проектов цифровой экономики, направленных на развитие информационно-вычислительной инфраструктуры. На основе анализа современных тенденций выделено отдельное направление по управлению инфраструктурными проектами. В частности, предложена система поддержки принятия решений по оценке перспективности и инвестиционной привлекательности инновационных проектов в современных условиях. Инновационный характер выполнения проектов в данном случае определяется стеком применяемых информационных технологий, от которых в рамках цифровой экономики ожидаются ключевые преимущества. С этой точки зрения управление инновационными проектами цифровой экономики сводится к стимулированию цифровых платформ, обеспечивающих эмиссию сервисов и мотивации проектов, обеспечивающих максимальный инфраструктурный возврат. В качестве основного показателя эффективности развития ИТ инфраструктуры предлагается оценка инфраструктурного возврата, которая позволяет оценить риски и перспективы эмиссии новых сервисов. В статье предложена методика расчета инфраструктурного возврата в рамках выполнения проектов цифровой экономики. Приведен пример реализации этой методики для планирования и мониторинга проектов с инфраструктурным возвратом на практике для Национальной программы «Внутренние затраты на развитие цифровой экономики за счет всех источников по доле в валовом внутреннем продукте страны». В качестве примера рассмотрен проект создания четырех космических аппаратов «Экспресс-РВ» на высокоэллиптических орбитах в модели инфраструктурного возврата. Результаты исследования могут быть использованы в разработке инновационных систем управления в цифровых социальных и экономических системах.
Бесплатно
Инфраструктурные модели цифровой экономики
Статья научная
В статье предлагается семейство моделей информационно-коммуникационной инфраструктуры цифровой экономики, построенное на основе реализации методов и средств статистического анализа неэквидистантных временных рядов. Модели предназначены для реализации программных комплексов и ситуационных центров мониторинга, контроля, прогнозирования и управления в различных предметных областях. В статье обобщается опыт разработки автоматизированных систем научных исследований и прикладных программных комплексов для управления в транспортной логистике, социальных системах и обеспечении безопасности научно-производственных предприятий. Результаты исследования могут быть использованы в разработке инновационных систем управления в цифровых социальных и экономических системах. Предложенные модели виртуального посреднического оператора, инфраструктурного возврата, риск-краулера и профит-краулера могут быть полезны разработчикам и специалистам по внедрению современных информационно-коммуникационных технологий в рамках развития цифровой экономики в России.
Бесплатно
Статья научная
С помощью растрового изображения шероховатой поверхности рассчитываются характеристики особенностей микронеровностей контролируемой поверхности. Предложенные характеристики рассчитываются на основе информационной энтропии Шеннона, корреляционной, условной и выборочной энтропий. Проведен расчет четырех характеристик микрорельефа неизношенной и изношенной поверхностей рассеивателя фары автомобиля «Калина». Показаны границы применимости предложенных параметров для контроля за динамикой изменений шероховатой поверхности. Указаны пути развития предложенных параметров для шероховатых поверхностей, работающих в различных условиях.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется метод измерения параметров по мгновенным значениям входных и дополнительных гармонических сигналов. Метод обеспечивает определение характеристик по мгновенным значениям сигналов, измеренным одновременно один раз за период в момент перехода одного из дополнительных напряжений через ноль. Приводятся результаты оценки погрешности реализации метода из-за не идеальности фазосдвигающих блоков, формирующих дополнительные сигналы. Полученные результаты позволяют определять оптимальный угол сдвига фазы блоков в зависимости от требований по точности измерения.
Бесплатно
Использование многослойного персептрона для распознавания жанров музыкальных композиций
Статья научная
В статье приводятся результаты решения задачи распознавания жанров музыкальных композиций при помощи модели многослойного персептрона. Описана методика извлечения классификационных признаков из аудиофайлов музыкальных композиций, приведён перечень используемых в данной работе характеристик. Приведена структура многослойного персептрона, описан алгоритм обучения. Исследована зависимость погрешности обучения многослойного персептрона от значения коэффициента обучения и от числа нейронов в скрытом слое. Исследована точность распознавания музыкальных композиций, принадлежащих пяти различным жанрам на наборе музыкальных композиций GTZAN, состоящем из 1000 примеров.
Бесплатно
Использование многослойного персептрона для решения задачи идентификации законов распределения
Статья научная
В статье описана разработанная авторами автоматизированная система идентификация законов распределения многослойным персептроном. Реализованная система использует многослойный персептрон, обученный при помощи алгоритма обратного распространения ошибки и алгоритма Quickprop. В статье приводятся результаты исследования качества идентификации законов распределения.
Бесплатно
Использование нечеткой логики для диагностики технического состояния объекта
Статья научная
Основной задачей диагностики является определение технического состояния объекта с целью обеспечения его надежного и безопасного функционирования. Предполагается, что имеется объект, техническое состояние которого характеризуется набором диагностических параметров. По значениям этих параметров необходимо оценить в каком состоянии находится объект: исправном или неисправном. Данная задача может быть решена, например, методами машинного обучения. Однако проблема состоит в том, что нельзя заранее определить, какой из методов машинного обучения обеспечит корректное решение задачи. В данной работе для диагностики технического состояния объекта предлагается использование методов нечеткой логики. Правила нечеткой логики позволяют моделировать систему в случае невозможности применения традиционных методов, а также вместо точных математических вычислений более эффективно использовать качественные оценки технического состояния объекта. Однако методы нечеткой логики не заменяют традиционные подходы, а наоборот, дополняют их. Для преобразования четких входных значений диагностических параметров объекта в нечеткие выходные, характеризующие техническое состояние объекта, используется алгоритм нечеткого логического вывода Мамдани. Для оценки эффективности использования нечеткой логики для диагностики технического состояния объектов при двух значениях выходной переменной используются критерии качества бинарной классификации: F-мера и критерий AUC. Эффективность предлагаемого подхода показана на примере диагностики технического состояния объекта по восьми заданным параметрам его функционирования с использованием нечеткой логики, а также базовыми методами машинного обучения (логистическая регрессия, дискриминантный анализ и наивный байесовский классификатор). Показано, что применение нечеткой логики позволяет повысить точность технической диагностики на 5%-8% по сравнению с базовыми методами машинного обучения.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается альтернативный подход к научному программированию, обеспечивающий необходимый уровень гибкости и структурной целостности кода при разработке обобщенных алгоритмов и структур данных. При решении задач математического моделирования, связанных с научными исследованиями, использование чисто объектно-ориентированных языков, таких как C# и Java, происходит достаточно редко. Исключая вопросы быстродействия, это связано с недостаточно развитыми средствами итерирования и доступа к элементам коллекций, а также отсутствием информации об истинном типе в универсальных объявлениях во время компиляции. Для устранения этих недостатков в статье предлагается использование обобщённых концепций, позволяющих специфицировать требования к аргументам алгоритмов. Возможность контроля предусловий выполнения, основанная на синтаксических и семантических особенностях, задаёт требуемую стратегию обработки данных. Понятие концепции широко известно и применяется в технологиях программирования как спецификация требований к параметрам типов в предикативной форме. Эти требования устанавливают правила для ожидаемой семантики и синтаксической общности языковых конструкций и дают понимание того, что должны представлять собой связанные с ними типы данных, литералы, допустимые операции и выражения. Статья предназначена для постоянно практикующих специалистов, использующих C++, C# или Java в научной работе и будет интересна с точки зрения концептуального объединения многих, уже существующих, понятий, методов и технологий обработки данных.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается итерационная процедура для определения параметров линейных динамических объектов при наличии помех динамики и измерителя. В качестве входного сигнала используется входной сигнал типа меандра. Выполнено моделирование динамической системы на примере объекта четвертого порядка и итерационной процедуры метода наименьших квадратов в среде Simulink. Приводятся результаты оценивания параметров. В дальнейшем предполагается использовать предложенный подход для идентификации динамических объектов более высокого порядка.
Бесплатно
Статья научная
В основу расчетов положена предложенная Ильюшиным А.А. [1] теория течения в тонком пластическом слое, заключенном между двумя сближающимися по заданному закону сближающимися поверхностями тел инструмента. На поверхностях контакта принимается классический закон течения Л. Прандтля [2]. Для решения предложенной задачи используется известная краевая задача в постановке «идеальной жидкости». Эта постановка описывается нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных первого порядка относительно контактного давления и компонент вектора скорости течения вдоль плоскости течения [3, 4]. В общем случае искомые величины представляют собой сложные функции, зависящие от формы очага деформации, величины контактного давления в рассматриваемой точке поверхности контакта, наличия, состава и степени смазки, величины шероховатости контактирующих поверхностей и т. д. [5, 6]. В работе предлагается метод решения задач течения пластических слоев в новой постановке. Проведен анализ полученного результата. На основе метода характеристик решена задачи о течении пластического слоя материала между наклонными плитами в фиксированной круговой области, когда ее граница образована пазами в одном из тел инструмента, куда свободно затекает пластический материал. С помощью предложенного решения можно построить кинематику течения.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты исследования влияния учета нелинейности характеристики дросселей боковых блоков (ББ) ракеты-носителя (РН) «Союз-2» на динамические и точностные характеристики работы системы управления расходованием топлива (СУРТ). При исключении системы регулирования соотношения компонентов (РСК) из состава СУРТ ББ на точность реализации вычисленных в алгоритме СУРТ управляющих команд начинают влиять технологические разбросы угловой скорости вращения различных образцов приводов дросселей ББ, нелинейность и технологический разброс характеристик дросселей, определяющих зависимость значений перепада давлений на дросселе от угла поворота дросселя и др. Для оценки последствий исключения системы РСК из системы СУРТ ББ была выбрана аналитическая зависимость для аппроксимации характеристики дросселя и вычислены ее параметры, скорректирована имитационная модель объекта управления СУРТ для учета дополнительных возмущающих факторов, сформированы и исследованы (с помощью моделирования на ПЭВМ) имитационные модели алгоритма управления двигателем ББ и даны рекомендации по использованию варианта алгоритма, обеспечивающего наиболее совершенные динамические и точностные характеристики работы СУРТ ББ.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложены и исследованы способы конструирования прикладного программного обеспечения для научно-исследовательской деятельности, основанные на применении нескольких парадигм программирования и соответствующих им паттернов проектирования. Постановку задачи для исследования можно сформулировать следующим образом: необходимо проанализировать основные парадигмы программирования, сформировать представление о способах и мотивации к их применению. Для каждой парадигмы нужно с использованием одного из поддерживающих ее языков представить сценарий иллюстрирующий ситуацию, при которой возможно применение, как самой парадигмы, так и соответствующих ее уровню паттернов. Как результат исследования необходимо определить и применить такую стратегию разработки программ для физико-математических расчетов, которая была бы способна удовлетворить высоким требованиям, предъявляемым к качеству программного обеспечения, создаваемого в рамках научно-исследовательской работы. Исследование проводилось с целью формализации представлений о средствах решения проблем связанных со сложностью, являющейся следствием необходимого уровня гибкости программ, который нужно поддерживать для проведения математических расчетов в области теоретической физики.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается методика проектирования модальных ПИД-регуляторов для редуцированных динамических систем первого порядка и динамических объектов первого порядка с транспортным запаздыванием. Разрабатывается Simulink-модель для исследования таких систем и объектов. Приводятся результаты исследования и тестирования разработанной модели в программной среде Matlab/Simulink.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований влияния конструктивно-геометрических параметров лопастей вертолёта на реализуемость метода контроля целостности несущего винта вертолета. Приводятся результаты облучения радиосигналом фрагмента лопасти вертолёта Ми-8, а также результаты экспериментов с моделями лопастей, изготовленными из различных материалов, проведен их анализ и сделаны выводы о связи амплитуды сигнала с расстоянием до объекта исследования и материалом модели. Проведено моделирование в специальном пакете САПР азимутальной отражающей характеристики лопасти вертолёта. Сделаны выводы о степени влиянии конструкционных параметров лопастей на возможность реализации устройства контроля целостности лопастей вертолёта.
Бесплатно
Исследование протокола Ethernet-SpaceWire
Статья научная
Статья посвящена исследованию протокола Ethernet-SpaceWire на канальном уровне. Сравниваются характеристики и форматы пакетов SpaceWire, Ethernet и Ethernet-SpaceWire.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается движение космического аппарата с малой аэродинамической и массовой асимметриями в разряженной атмосфере Марса. Управление угловой скоростью космического аппарата производится посредством изменения величины массовой асимметрии. Исследуется явление прохода механической системы через резонансную колебательную область при применении заданного закона управления величиной массовой асимметрии в случае малых значений угла атаки. Сравниваются результаты моделирования, полученные при управлении величиной массовой асимметрии, осуществляемого при использовании синусоидального и экспоненциального законов. Показано, что экспоненциальный закон позволяет достичь больших начальных значений массовой асимметрии, обеспечивающих нерезонансное движения космического аппарата.
Бесплатно
Статья научная
В статье разработана система автоподстройки (синхронизации) при приеме сигнала побочного электромагнитного излучения клавиатуры интерфейса USB в условиях негауссовской помехи. В качестве негауссовских помех рассматриваются дискретные случайные процессы, имеющие распределения группы Джонсона, которыми можно аппроксимировать большинство законов распределения реальных индустриальных шумов. Синтезированная система состоит из трех взаимосвязанных частей: блок записи смеси сигнала и помехи при грубом выделении сигнала через коррелятор; блок оптимального восстановления сигнала, состоящего из оптимального приемного алгоритма по критерию минимума среднего риска; блок точного выделения сигнала на основе второго коррелятора. Синтезированная система реализована в виде цифровой модели в программе LabView. Проведен цифровой эксперимент по оценке качества работоспособности системы при восстановлении информативного сигнала ПЭМИ USB клавиатуры, содержащего данные о нажатии клавиши в смеси с помехами Джонсона, в сравнении с существующей системой обнаружения сигнала по максимуму ВКФ на выходе коррелятора.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся результаты работы комплекса автоматизированного сбора и индексирования информации об уязвимостях в программном обеспечении из открытых и закрытых источников SCAN Project, разработанного в рамках НИОКР «Академия Инфотекс». Проанализирована информация о количестве найденных уязвимостей в программных продуктах различных категорий. Сделан вывод о влиянии популярности продукта на количество найденных уязвимостей. Кроме того, проанализирована динамика количества обнаруженных уязвимостей по конкретным программным продуктам, а также ее связь с изменением популярности этих продуктов согласно мнению экспертного сообщества.
Бесплатно
Исследование стандарта SpaceFibre при применении технологии виртуального прототипирования
Статья научная
Статья посвящена актуальной задаче анализа эффективности применения стандарта SpaceFibre, а именно, механизмов обеспечения качества сервиса для передачи потоковых данных в бортовых вычислительных сетях, имеющих жесткие требования ко времени их доставки, что является критичным для жизнеспособности бортовых систем. Была разработана модель прототипа системы-на-кристалле (СнК) функционирующей с применением стандарта SpaceFibre - сетевого контроллера памяти - при помощи языков программирования, методологии и инструментов системного проектирования и виртуального прототипирования. Это такие языки как TLM 2.0 и SystemC, OVP технология и программные инструменты Virtual System Platform (VSP), предоставляемые компанией Cadence. Использование представленных средств позволило выполнить имитационное моделирование и провести анализ производительности контроллера. Полученные результаты помогли найти ограничения рассматриваемой архитектуры СнК. Программные утилиты Cadence и Imperas позволили сократить время проектирования. Использование представленных методологий помогло разработать и отладить тесты и встроенное программное обеспечение разрабатываемой СнК до выпуска изделия с фабрики.
Бесплатно
