Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
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
Логика и структура построения системы управления беспилотных транспортных средств
Статья научная
Статья поступила в редакцию 26.08.2021 В статье представлены разработанные автором требования к ключевой подсистеме беспилотного транспортного средства (БТС): подсистеме управления, с детализацией режимов управления БТС; даются предложения по реализации трехуровневого блока управления БТС, по предложенной автором концепции «модульного крейта».
Бесплатно
Математическая модель и светотехническое моделирование модуля светодиодного подсвета
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы выбора типа светодиодного подсвета жидкокристаллических панелей на базе белых светодиодов. Рассмотрено применение различных типов светодиодных подсветов в зависимости от типоразмера жидкокристаллической панели с учетом световой эффективности. Полученные математические модели и алгоритмы позволяют автоматизировать процесс выбора типа светодиодного подсвета и разработки светодиодных подсветов с прогнозируемыми светотехническими характеристиками. Появляется возможность оперативно подобрать элементы для светодиодного подсвета с требуемыми конструктивными параметрами для конкретного типоразмера жидкокристаллической панели на первоначальном этапе разработки.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы светотехнического проектирования торцевого подсвета жидкокристаллического дисплея. Рассмотрен метод моделирования торцевых светодиодных подсветов. Разработанные математические модели позволяют снизить трудоемкость светотехнического расчета торцевого подсвета. Появляется возможность рассчитать параметры световода на первоначальном этапе разработки.
Бесплатно
Статья научная
Статья поступила в редакцию 14.02.2024 В статье рассмотрена одна из краевых задач, возникающих при анализе операции гибки, в качестве метода решения использован подход, где дифференциальные уравнения равновесия решаются совместно с условием пластичности при известных допущениях. Выполнено компьютерное моделирование операции гибка в программном комплексе DEFORM. Оценены напряжено-деформированное состояние металла заготовки и кинематические характеристики, определены изгибающий момент и силовые параметры гибки концевых участков швеллера ограниченной длины, рассчитан угол пружинения.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается математическая модель объемной напряженной магнитоанизотропной структуры (НМАС) устройства телеметрии силового воздействия. При этом обобщенная физическая модель НМАС представлена в виде четверти ферромагнитного кольцевого чувствительного элемента (ЧЭ) в электромагнитном поле при силовом воздействии, которая описывается системой дифференциальных уравнений теорий электромагнитного поля, ферромагнетизма и упругости в сферических полярных координатах. Магнитная цепь НМАС описывается системой алгебраических уравнений. Совместное решение системы дифференциальных и алгебраических уравнений позволяет определить электрические и магнитные параметры ЧЭ и всего устройства, а также построить его выходную статическую характеристику.
Бесплатно
Математическая модель процесса функционирования системы "оператор - тренажер"
Статья научная
Статья посвящена актуальному вопросу, связанному с оптимизацией системы управления учебно-тренировочных средств. Целью исследовательской работы является изучение поведения сложных объектов, таких как учебно-тренировочные средства и системы управления ими, для разработки математической модели процесса функционирования системы управления учебно-тренировочными средствами, ориентированными на использование в рамках имитационных моделей. Методы и материалы. Авторами разработана математическая модель, описывающая процесс выполнения операции обучаемым при функционировании учебно-тренировочного средства, применение которой позволит реализовать современные подходы при проектировании систем управления для данного типа тренажеров. По результатам выполненных исследований представлена система линейных уравнений с переменными коэффициентами, которая является основой для разработки имитационной модели программируемой в среде Matlab/Simulink, что позволит осуществить анализ поведения системы с учетом факторов, влияющих на имитируемую систему, с целью последующей оптимизации проектных решений. Установлено, что применение современных подходов, в частности оптимизации, к проектированию системы управления учебно-тренировочного средства позволяет улучшить показатели осваиваемости военной техники.
Бесплатно
Математическая модель свободного растекания пластического слоя на плоскости
Статья научная
Исследуется процесс свободного растекания на плоскости сравнительно тонкого пластического слоя, заключенного между сближающимися поверхностями внешних тел. Проводится анализ нелинейного дифференциального уравнения параболического типа, описывающего закон изменения границы области; выписаны различные формы представления указанного уравнения. Получены точные решения начально краевой задачи растекания пластического слоя, ограниченного в начальный момент выпуклой кривой заданного вида. Подтверждается, что в предельном случае область, занятая пластическим слоем, стремится к кругу.
Бесплатно
Математическая модель синхронного детектора для мостового вихретокового преобразователя
Статья научная
В статье рассмотрена математическая модель синхронного (ключевого) детектора для выделения полезного сигнала, формируемого мостовыми схемами переменного тока, в частности мостовым вихретоковым преобразователем (ВТП). В тексте получены выражения связывающие выходное напряжение детектора с амплитудой и фазой входного напряжения.
Бесплатно
Статья научная
Математическая модель, лежащая в основе интеллектуальной транспортной геоинформационной системы «ITSGIS», построена по принципам объектно-ориентированного проектирования, описания семантики физических объектов различной природы с их геолокацией и взаимодействий между ними. При наличии нескольких подразделений и рабочих мест - пользователей ITSGIS, использование локальной сети и распределенный характер системы практически неизбежны, остальные же моменты определяются в зависимости от территориальной организации предприятия и интенсивности обмена информацией между территориально распределенными подразделениями. В среде ITSGIS решена проблема взаимодействия пользователя с различными типами баз данных введением в ITSGIS третьего слоя - правил бизнес-логики. Вынесение правил бизнеса в отдельный слой позволило отделить от конкретных реализаций логическую структуру данных - правила допустимости операций в ITSGIS. Логический контроль - это и ссылочная целостность - отслеживание действий с пространственно-координированными данными при изменении или удалении записи в основных данных, и синхронизированность географических и семантических данных, контроль семантической корректности вводимых данных с контролем визуализации и дислокации геообъектов на электронной карте. Введение слоя правил бизнеса решает проблему информационного взаимодействия распределенных пользователей ITSGIS. Трехслойная архитектура ITSGIS обеспечивает логическую целостность системы, объединяющей несколько баз данных и несколько приложений. Функционирование сервера приложений регламентируется стандартом визуализации и дислокации геообъектов на соответствующих тематических слоях электронной карты ITSGIS. Основными документами, регламентирующими процесс сертификации визуализации и дислокации геообъектов, являются Стандарты ITSGIS, разработанные на основе ГОСТов РФ, руководства по сертификации и надзору за визуализацией многотипных геообъектов, применяемые независимой инспекцией при оценке и контроле качества функционирования ITSGIS. В документах собраны типовые протоколы оценки функций системы качества, применяемые при обследовании серийного производства электронных карт с тематическими слоями. Каждый из Стандартов ITSGIS описывает сложноорганизованную предикатную функцию, выполнение которой определяется комплексом условий различного характера. Построены модели Стандартов геообъектов ITSGIS, Стандарта ITSGIS по качеству функционала и комплексной дислокации геообъектов, модели плагина интеллектуального контроля качества производства тематических слоев электронной карты ITSGIS.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено математическое моделирование динамического поведения дизельгенераторной установки (ДГУ) с двухкаскадной системой подвески, включающей резиновые амортизационные опоры. Конструкция ДГУ моделируется в виде двухмассовой механической системы с упругими связями. Получены уравнения динамики в виде системы дифференциальных уравнений. Разработан алгоритм расчета динамических перемещений агрегата и рамы, а также программный комплекс, реализующий данный алгоритм. Представлены результаты численного исследования существующей конструкции ДГУ.
Бесплатно
Математическое моделирование многокомпонентных перемещений и оптический метод их измерения
Статья научная
В статье даны основы оптических измерений информативных составляющих сложных перемещений подвижных объектов на основе метода многомерных тестовых объектов. Дана концепция векторной многокомпонентной физической величины, которая представляет собой новый взгляд на векторные величины в целом и на величины, характеризующие перемещения и деформации механических систем и других механических объектов, в частности. Приведенный в работе аппарат формального построения моделей многокомпонентных перемещений позволяет автоматически включить встраивание в них информативных составляющих многокомпонентных многомерных тестов, что делает процедуру реализации метода измерения логически завершенной.
Бесплатно
Статья научная
В этой статье предлагается модифицированный полулагражевый численный метод предыдущей опубликованной работы автора и рассматривается его применение к задачам поглощения более сильной ударной волной более слабой ударной волны. Известно, что одним из недостатков методов типа Эйлера с высоким разрешением для точного разрешения масштабов плавного потока и одновременным выявлением разрывов является численная вязкость на ударных волнах. При проходе ударной волны параметры потока резко изменяются на расстоянии, равном длине свободного пробега молекулы газа, что значительно меньше размера ячейки расчетной сетки. Из-за численной вязкости вышеупомянутые методы типа Эйлера растягивают изменение параметров ударной волны на несколько ячеек сетки. Поэтому в предыдущих работах автора был предложен полулагранжев метод Годунова без численной вязкости для ударных волн. В этом методе решаются одномерные уравнения Эйлера, но они разбиваются на части, описывающие конвекцию и акустические процессы отдельно с соответствующими разными шагами по времени. При этом дополнительно используется итерационный точный решатель Годунова, поскольку инварианты Римана не сохраняются для умеренных и сильных скачков в идеальном газе. Данный итерационный решатель определяет точность предлагаемого метода для разрывов потока. В расчетах использовалось условие завершения итераций при достижении разницы давлений между текущей и предыдущей итерациями менее 10-5. Предлагаемый здесь метод относится к группе методов частиц в ячейке - particle-in-cell (PIC). Насколько известно автору, на момент выхода его первой статьи в 2011 г., посвященной данному методу, подобных численных схем PIC, использующих итерационный точный решатель Годунова, не существовало. В ударных волнах для предложенного метода свойства течения изменяются мгновенно (с точностью, зависящей от размера ячейки сетки). В предыдущей работе автора от 2024 г. была предложена единая формула распределения плотности для волны разрежения, в то время, как в статье автора 2022 г. использовался линейный закон распределения параметров течения при моделировании задачи Шу и Ошера с целью снижения паразитных колебаний и нелинейный закон, полученный из инвариантов Римана, для остальных тестовых задач. В данной работе предлагается дальнейшее развитие численной схемы метода, описанного в предыдущей статье автора 2024 г., а именно очередная модификация метода для моделирования сильных ударных волн и его применение для задачи поглощения более сильной ударной волной более слабой ударной волны. Результаты численного анализа для двух тестовых задач сравниваются с данными статьи автора от 2022 г. и с результатами схемы Total Variation Deminishing (TVD), предложенной Хартеном. К сожалению, получение точных решений для рассмотренных задач затруднительно.
Бесплатно
Статья научная
Строится дискретная динамическая математическая модель процесса снабжения предприятия, включающая процесс закупки, складирования и передачи в производство сырья, материалов и комплектующих. Модель строится на основе структуры бухгалтерского учета, что позволяет легко идентифицировать параметры модели и интерпретировать результаты моделирования. Приводится иллюстративный пример.
Бесплатно
