Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
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
Исследование влияния нелинейной характеристики внешнего сопротивления на динамику ветрогенератора
Статья научная
В условиях глобального энергетического перехода малые ветроэнергетические установки с вертикальной осью вращения, в частности ротор Дарье, представляют особый интерес для городской инфраструктуры благодаря низкому уровню шума и нечувствительности к направлению ветра. Настоящее исследование посвящено исследованию математической модели малой ветроэнергетической установки Дарье, которая задается как трехтемповая система дифференциальных уравнений. Целью работы является изучение влияния нелинейной характеристики внешней нагрузки на возникновение критических режимов работы генератора. В основе исследования лежит трехтемповая система сингулярно возмущенных дифференциальных уравнений. В отличие от предшествующих работ, где внешнее сопротивление рассматривалось как линейная функция, в данной статье оно рассматривается как квадратичная функция. Момент аэродинамических сил задан кусочно-линейной функцией. Наличие малых параметров позволяет применить аппарат теории релаксационных колебаний и теории траекторий-уток. Ключевым результатом является построение медленной кривой системы, определение ее устойчивых участков и точек срыва. Показано, что при изменении бифуркационного параметра положение равновесия смещается вдоль медленной кривой. При переходе через критическое значение происходит бифуркация АндроноваХопфа. В работе подробно описан сценарий трансформации колебаний: от траектории-утки «без головы» к траектории-утке «с головой» и далее к релаксационному циклу. Данный резкий переход, известный как уточный взрыв, происходит при чрезвычайно малом изменении управляющего параметра, что свидетельствует о высокой чувствительности модели. С физической точки зрения, возникновение релаксационных колебаний соответствует неблагоприятным режимам работы, создающим повышенные нагрузки на систему. В работе делается вывод, что даже при усложнении характера внешнего сопротивления в системе сохраняются все качественные особенности динамики, включая уточный взрыв. Проведенный анализ позволяет глубже понять границы устойчивости ветроэнергетических установок и может быть использован при проектировании систем управления, предотвращающих возникновение опасных колебательных режимов.
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
Исследование эффективности использования сотовых панелей в корпусе космического аппарата
Статья научная
В данной статье рассмотрено применение сотовых панелей в корпусе космического аппарата. В настоящее время в международных космических программах все чаще реализуются программы по запуску в космос новых систем спутниковой связи и систем зондирования. Создание космических аппаратов нового поколения с повышенными требованиями к их качеству, надежности и конкурентоспособности на мировом рынке космических услуг требует разработки новых или усовершенствования существующих конструктивно-силовых схем. Развитие техники, в том числе авиационной и космической, предъявляет новые требования к применяемым в ней материалам, узлам и комплектующим и технологиям их изготовления. Использование новых материалов и повышение эксплуатационных характеристик существующих позволяет не только решать конкретные задачи в конструкциях изделий, но и повышать тактико-технические характеристики комплексов в целом.
Бесплатно
Статья научная
В статье описана разработанная авторами автоматизированная система колоризации изображений в оттенках серого цвета. Разработка системы велась по методологии RAD (Rapid Application Development) - быстрая разработка приложений. Колоризация проводилась многослойным персептроном, обученным с помощью алгоритма обратного распространения ошибки, алгоритма обратного распространения ошибки с использованием момента, алгоритма обратного распространения ошибки с использованием момента и динамического значения коэффициента обучения. В статье приводятся результаты исследования качества колоризацииизображений.
Бесплатно
Исследование эффективности системы активной виброзащиты с различными типами регуляторов
Статья научная
В статье проведено сравнение эффективности системы активной виброзащиты при использовании различных типов регуляторов. На основании полученных ранее в других работах авторов аналитических зависимостей в виде передаточных функций звеньев системы автоматического управления виброзащитой синтезирован регулятор, обеспечивающий желаемый вид логарифмической амплитудно-частотной характеристики замкнутой системы. Эффективность замкнутой системы виброзащиты при действии возмущающего воздействия случайного характера оценивается по принятому квадратичному критерию качества. Проведено сравнение полученных расчетных значений принятого критерия качества при использовании оптимального и регулятор, обеспечивающий желаемый вид логарифмической амплитудно-частотной характеристики замкнутой системы.
Бесплатно
