Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
К задаче о комбинированном нагружении полосы
Статья научная
В статье приводится постановка и решение плоской задачи о растяжении пластической полосы, концы которой зажаты между двумя параллельными шероховатыми плоскостями, дополненная несимметричностью условий на растекающихся приторцовых зонах. Найдена верхняя оценка общей силы сжатия захватами концевых областей пластически растягиваемой полосы, при достижении которой одновременно с пластическим растяжением полосы происходит пластическая осадка приторцовых ее частей. Показано, что при дальнейшем деформировании происходит утонение и разрыв не в средней ее растягиваемой части, а вблизи внутренней границы контакта вблизи захвата.
Бесплатно
К задаче оптимального распределения ресурса в системе независимых объектов управления. II
Статья научная
Рассматриваются задачи оптимального распределения ресурса для системы независимых объектов управления - пары двойных интеграторов, для которой решена задача оптимального управления с учетом ограничений на скорость расхода материального ресурса типа «топлива». Кроме того, для такой системы решены задачи на быстродействие, когда в качестве ресурсов, необходимых для создания управляющих воздействий и дополнительно ограниченных скоростью их расхода, рассматриваются энергетический и материальный ресурсы управления. По результатам решения указанных задач выявлены основные особенности оптимального распределения ресурса управления в зависимости от его вида. Отмечено, что рассмотренные задачи управления также можно отнести к классу смешанных задач по А.М.Летову.
Бесплатно
К задаче оптимального распределения ресурса в системенезависимых объектов управления. I
Статья научная
Приведена постановка задачи оптимального распределения ресурса управления для системы независимых объектов управления. В качестве ресурсов, необходимых для создания управляющих воздействий, рассматриваются энергетический и материальный ресурсы управления. С целью выявления особенностей распределения ресурса, ограниченного скоростью его расходования, приведено решение задачи оптимального распределения энергетического ресурса между парой независимых объектов управления, представленных двойными интеграторами. Кроме того, для анализа закономерностей распределения ресурса между парой двойных интеграторов приведены общие решения задач оптимального управления для двойного интегратора на быстродействие и на минимум «энергии управления» в случае задания произвольных граничных условий. Изложены результаты анализа распределения энергетического ресурса (мгновенной мощности) с учетом различного сочетания ограничений на управляющие параметры двойных интеграторов. Решение задачи распределения материального ресурса для системы двойных интеграторов рассматривается во второй части настоящей статьи.
Бесплатно
Статья научная
Предложен аналитически обоснованный численный метод оптимизации апостериорного базиса в конфигурационном пространстве идентифицированной нелинейной дифференциальной модели, заданной в форме уравнений Лагранжа 2-го рода, демпфированных колебаний крупногабаритной космической конструкции. Результаты статьи имеют приложения в прецизионном математическом моделировании (по данным натурных испытаний) уравнений управляемой динамики нелинейных колебаний, генерируя теоретико-прикладные постановки для дифференциальной реализации сложных управляемых гиперболических систем.
Бесплатно
К расчету достоверности мультисенсорных преобразователей информации
Статья научная
В статье разрабатывается методика расчета достоверности мультисенсорных преобразователей информации. Приводятся математические выражения для расчета погрешностей цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей, исходя из обеспечения максимальной достоверности преобразования мультисенсорных преобразователей информации.
Бесплатно
К существованию вполне непрерывной дифференциальной реализации билинейной системы второго порядка
Статья научная
Для непрерывной нелинейной бесконечномерной бихевиористической системы (динамической системы Я. Виллемса) проведено функционально-геометрическое изучение необходимых и достаточных условий существования шести нестационарных коэффициентов-операторов модели билинейной дифференциальной реализации этой системы в классе дифференциальных уравнений второго порядка в сепарабельном гильбертовом пространстве. Исследован случай, когда моделируемые операторы обременены условием, обеспечивающим вполне непрерывность интегральной формы уравнений реализации в энтропийной постановке.
Бесплатно
Квазилинеаризация и достаточные условия оптимальности в задаче улучшения и локализации
Статья научная
Изложен новый подход к аналитическому конструированию линейных и нелинейных интегрированных систем автоматического управления (САУ) реального (ускоренного) масштаба времени, основанный на совместном использовании технологий динамического программирования и метода квазилинеаризации. Разработаны эффективные методы совмещенного синтеза и процедуры решения двухточечной краевой задачи по схемам динамического программирования, обеспечивающие поинтервальную монотонно убывающую (релаксационную) сходимость процессов управления по необходимым условиям локальной оптимальности. Сформулированы основные теоремы и приводятся различные варианты алгоритмической реализации методов. Необходимость в такой разработке обусловлена фактическим отсутствием надежных методов нелинейного синтеза цифровых регуляторов, гарантирующих высокую точность и устойчивость решения при приемлемых вычислительных затратах. Для непрерывных динамических систем приведены основы теории нелинейного синтеза в вырожденной (синергетической) формулировке. разработано алгоритмическое обеспечение интегрированной САУ, стратифицированное по уровням управления воздушным судном. Работоспособность алгоритмов нелинейного синтеза проверена на ряде тестовых примеров и на модельных задачах динамики перспективных автоматизированных систем предупреждения столкновений и преодоления сдвига ветра при заходе на посадку самолета среднего класса. Впервые задача нелинейного синтеза формулируется в вырожденной (синергетической) постановке, которая необходима для исследования диссипативных (открытых, самоорганизующихся) систем.
Бесплатно
Кинематические характеристики орбитального трехгранника
Статья научная
Выводятся соотношения для расчета кинематических характеристик орбитального трехгранника, моделирующего орбитальную систему координат космического аппарата. В их число включаются соотношения для компонент вектора углового ускорения, расчет которых встречает определенные затруднения из-за необходимости явного учета влияния на орбитальное движение космического аппарата возмущающих ускорений, обусловленных нецентральностью поля тяготения планеты и иными силами негравитационной природы.
Бесплатно
Статья научная
Для выбора адекватной математической модели под конкретную задачу механики сплошной среды (МСС) часто приходится прибегать к классификаторам, которые позволяют разделить заготовки или детали по определенным признакам. Обычно рассматриваются конструктивные и/ или технологические характеристики деталей. В качестве признаков могут быть выбраны функциональные, параметрические, конструктивные особенности этих деталей, включая геометрическую форму. В работе описывается возможность построения классификатора деталей методами искусственного интеллекта для дальнейшего использования классификатора при выборе математической модели для решения ряда задач МСС, в том числе задачи свободного течения в тонком слое или течения с наложением ограничений в одном или нескольких направлениях. Для компьютерного моделирования применяется метод машинного обучения нейронных сетей для отбора деталей по геометрическим признакам и объединения этих объектов в требуемую категорию, заложенную в алгоритме программы оператором. На основе такого “искусственного отбора” осуществляется создание процедуры общей классификации. В конце компьютерного моделирования была проведена верификация классификатора, разработанного с применением искусственного интеллекта, с помощью готовых 3D моделей и моделей, созданных генеративным нейросетевым алгоритмом. В предложенной работе рассматриваются этапы создания классификатора, его основные части и компьютерные методы моделирования, в том числе с использованием методов искусственного интеллекта.
Бесплатно
Классификация дефектов авиационных индикаторов
Статья научная
В статье рассмотрена классификация дефектов авиационных индикаторов. Описаны возможные дефекты отображения динамически синтезируемых изображений, выводимых на экран жидкокристаллического дисплея. Указаны возможные дефекты конструктивных элементов жидкокристаллического дисплея авиационного индикатора, их влияние на отображение информации. Выделены классификационные группы дефектов жидкокристаллического дисплея, оказывающие влияние на изображение. Представлена расширенная классификация дефектов современного жидкокристаллического дисплея по выделенным классификационным группам. Приведены примеры отображения информации с дефектами, которые соотнесены с разработанной классификацией. Приведены задачи, которые позволяет решить классификатор дефектов с учетом большего числа систематизированных признаков. Рассмотрены вопросы использования разработанного классификатора.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются оптоэлектронные и комбинированные оптоэлектронные-СВЧ преобразователи, обеспечивающие контроль деформационного состояния нагруженных лопаток турбоагрегатов. Рассмотрен оптоэлектронный двухканальный датчик для определения амплитуды крутильных колебаний лопаток. Предложен вариант реализации оптоэлектронного четырехканального датчика для определения параметров крутильных колебаний, а также методика определения амплитуды, частоты и начальной фазы колебаний.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются оптоэлектронные системы, обеспечивающие контроль деформационного состояния нагруженных лопаток турбоагрегатов. Проведен краткий анализ первичных преобразователей для реализации дискретно-фазового метода. Предложена реализация комбинированного оптоэлектронного СВЧ преобразователя для определения параметров крутильных колебаний лопаток, позволяющего минимизировать уровень препарирования корпуса турбоагрегата. Предложен метод определения амплитуды крутильных колебаний с использованием комбинированного преобразователя.
Бесплатно
Комплекс определения области ионосферы с мелкомасштабными неоднородностями по данным GPS-мониторинга
Статья научная
Разработана структура комплекса определения географических координат областей ионосферы с интенсивными мелкомасштабными неоднородностями электронной концентрации на основе анализа временных рядов полного электронного содержания ионосферы, полученных методом GPS-мониторинга.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются аспекты поведения систем с частичным знанием в условиях стимулирования и совместного обучения. Предложены нечеткие модели для описания поведения систем и даны определения оценивания уровня частичного знания с нечетко заданными когнитивными уровнями при самостоятельном и совместном обучении. Разработанные модели были положены в основу комплексной системы коллаборативного обучения, для которой было приведено описание и реализуемые функции.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются вопросы компьютерного моделирования процесса переноса тепла в измерительном блоке дифференциального сканирующего калориметра ДСК-500. Раскрываются вопросы получения численных параметров элементов измерительного блока, учитывается их изменение в ходе проведения эксперимента, а именно влияние параметра теплопроводности материала подложки от степени ее нагрева, потеря тепла в окружающее пространство, тепловая инерционность материалов. Проведено структурное моделирование измерительного блока калориметра, позволяющее, в дальнейшем, упростить расчет параметров регуляторов температуры внешнего нагревателя и микронагревателя. По результатам проводимых экспериментов, аналитического описания процесса распространения тепла и построенной структурной модели была синтезирована компьютерная модель измерительного блока отечественного дифференциального сканирующего калориметра ДСК-500. В численной модели осуществлен учет изменения коэффициента теплового сопротивления воздуха при высоких температурах нагрева подложки (> 400 °C) и нормальном атмосферном давлении. Дан анализ полученных результатов моделирования, выраженных в зависимости становления дифференциальной температуры в течение времени при воздействии на систему ступенчатого входного воздействия в виде сигма-функции.
Бесплатно
Статья научная
Износ поверхности - это процесс разрушения поверхности из-за воздействия напряжений при контакте. В качестве меры повреждения или удаления материала с твердой поверхности износ можно рассматривать, как результат механического, термического и химического воздействия на поверхность. Когда две шероховатые, номинально плоские поверхности сближаются, шероховатость поверхности приводит к возникновению контакта в отдельных пятнах контакта. Истинная площадь контакта - это совокупность площадей отдельных пятен контакта. Для большинства металлов при нормальных нагрузках она составляет лишь несколько процентов от видимой площади контакта. Типичные модели деформации поверхности являются либо упругими, либо пластическими, либо упругопластическими и могут быть представлены в виде функций поверхности и констант материала. В предложенной работе рассматривается применением фрактальных моделей, полученных с использованием методов искусственного интеллекта, для прогнозирования износа с целью изучения влияния параметров фрактальной поверхности на скорость изнашивания.
Бесплатно
Контроль, диагностика и оптимизация структуры распределенных инерциальных навигационных систем
Статья научная
Статья посвящена проблеме повышения информационной надежности распределенных инерциальных навигационных систем (ИНС) на базе измерителей различного принципа действия. Предлагаемое решение проблемы опирается на мажоритарную схему стохастического контроля, диагностирования и оптимизацию структуры ИНС по обобщенным параметрам состояния. Представлена технология формирования диагностических моделей для обнаружения, парирования и предотвращения нарушений. Приводятся результаты практической реализации ИНС описанной архитектуры, структурная схема программно-аппаратного обеспечения распределенной ИНС. Получены результаты математического моделирования совместной обработки информации в распределенной ИНС на базе измерителей различного принципа действия.
Бесплатно
Коррекция динамической погрешности инерционных детекторов газоаналитических приборов
Статья научная
Рассмотрен метод коррекции динамической погрешности инерционного детектора по теплопроводности с передаточной функцией, имеющей вид апериодического звена первого порядка. Метод основан на реализации обратной функции оператора, описывающего инерционный детектор в динамическом режиме. Метод коррекции использует параболическую сплайн - аппроксимацию дискретных значений сигнала детектора, а также его первой производной. Приведен пример коррекции сигнала детектора по теплопроводности конкретного типа. Показано, что использование математического метода коррекции на базе цифровых фильтров скользящей обработки дискретных значений сигнала позволяет в несколько раз снизить динамическую погрешность инерционного детектора. Предложено использовать описанный метод также и для коррекции сигнала детектора, оператор которого соответствует инерционному звену второго порядка. Рассмотренный метод может быть легко реализован с использованием современных микропроцессорных измерительных систем.
Бесплатно
Коррекция характеристик чувствительных элементов датчиков давления
Статья научная
Приведены методы коррекции нелинейности и температурной зависимости функции преобразования первичных измерительных преобразователей. На примере датчиков давления рассмотрены достоинства и недостатки коррекции элементов первичного преобразователя, регулировки только в отдельных звеньях и коррекции, вводимой в последующие элементы измерительной цепи. Показаны варианты введения автоматической коррекции. Приведена классификация методов коррекции нелинейности функции преобразования и методов коррекции температурной погрешности.
Бесплатно
Линейно-периодические контактные задачи Герца для упругого полупространства
Статья научная
Рассматриваются пространственные контактные задачи для упругого полупространства, когда одна или две бесконечные периодические цепочки жестких штампов выстроены вдоль прямой линии. Задачи обобщают классическую контактную задачу Герца для единичного эллиптического штампа на упругом полупространстве, которая имеет точное решение. В линейно-периодическом случае суперпозиция ядер интегрального уравнения контактной задачи Герца дает расходящийся ряд гармонического типа. Следуя идее Е.А. Кузнецова о введении дополнительных (относительных) смещений, проводится регуляризация ядра путем добавления заданных периодических систем сосредоточенных сил (с тем же периодом, что и системы штампов), симметричных относительно систем штампов. Векторная сумма сил, приложенных к штампам, и дополнительных сил вне области контакта должна быть равна нулю. Это приводит к сходящимся рядам в ядрах интегральных уравнений. При неизвестных областях контакта для численного решения применяется метод Б.А. Галанова с введением специальных нелинейных операторов, позволяющий одновременно определить область контакта и контактные давления путем итераций по ньютоновской схеме для нелинейных интегральных уравнений типа Гаммерштейна. Нелинейность задач связана с тем, что область контакта заранее неизвестна и определяется из условия равенства нулю контактного давления на ее границе, что даже в задаче Герца приводит к нелинейной зависимости между характеристиками контакта. Рассматриваются системы штампов в форме эллиптических параболоидов. Рассчитаны области контакта, а также интегральные характеристики контакта (вдавливающие силы) в зависимости от осадки штампов и от расстояния между цепочками штампов и дополнительных сил. Для отладки программы используется точное решение задачи Герца. Показано, что для достаточно вытянутых вдоль оси цепочки штампов при усилении контакта (увеличении осадки штампов) наблюдается перколяция (слияние дискретных зон контакта) с образованием непрерывной бесконечно длинной зоны контакта.
Бесплатно
