Информатика, вычислительная техника и управление. Рубрика в журнале - Известия Самарского научного центра Российской академии наук
Методы контроля эксплуатационного состояния зубчатых колес редукторных систем
Статья научная
Рассмотрены применяемые в настоящее время способы оценки рабочего состояния зубчатых колес, приведены их недостатки. Предложен бесконтактный эксплуатационный способ контроля, основанный на обработке СВЧ сигнала, отраженного от контролируемых зубцов колеса. Объяснена актуальность разрабатываемого бесконтактного метода контроля. Описано влияние видов износа зубцов на характерные информационные параметры способа. Приведена структурная схема устройства для контроля информационных параметров, описаны ее основные узлы.
Бесплатно
Методы слабого улучшения на плавающей сети операторов в задаче оптимального управления
Статья научная
В работе предлагаются методы слабого улучшения первого и второго порядка для задач оптимального управления на плавающей сети операторов. Техника вывода алгоритмов основана на теории В.Ф. Кротова. Приводятся условия неулучшаемости управления, тесно связанные с необходимыми и достаточными условиями слабого локального минимума.
Бесплатно
Микрополосковый триплексер, реализованный на прямоугольных спиральных резонаторах
Статья научная
Исследована миниатюрная конструкция микрополоскового триплексера, представляющая собой планарную микрополосковую структуру, содержащую сочленение микрополосковых линий типа звезда и трех полосно-пропускающих фильтров, каждый из которых настроен на свою рабочую частоту. Формирование полосы пропускания в каждом из каналов обеспечивает прямоугольный спиральный резонатор, длина которого равняется длине волны в линии. Также приводятся результаты численного моделирования фильтров, настроенных на частоту 1; 1,125 и 1,25 ГГц соответственно. В качестве материала подложки выступает FR-4 с диэлектрической проницаемостью ε=4,4 и толщиной 1,5 мм. Предлагаемая конструкция имеет небольшие габариты, малые вносимые потери и низкую стоимость изготовления.
Бесплатно
Миниатюрные конструкции микрополосковых мостовых устройств
Статья научная
Статья посвящена исследованию возможности реализации миниатюрных конструкций мостовых устройств на основе простой замены четвертьволного отрезка микрополосковой линии передачи на последовательность высоко- и низкоомных отрезков, представляющий собой фильтр нижних частот. Проведено сравнение данного способа уменьшения габаритов с одним из самых простых методов на основе простого изгиба микрополосковой линии передачи в виде меандра. Проведено моделирование предложенных конструкций мостов с рабочей частотой 1000 МГц и получены их частотные характеристики, сопоставимые с традиционными топологиями в заданной полосе частот. В качестве материала подложки выступает FR4 с диэлектрической проницаемостью 4.4 и толщиной 1 мм. Предлагаемый автором способ миниатюризации позволил уменьшить площадь устройств 72,4 и 66,2% двухшлейфного и трехшлейфного мостов соответственно, по сравнению со стандартными конструкциями.
Бесплатно
Многокритериальная модель планирования водно-энергетических режимов Новосибирской ГЭС
Статья научная
В статье предложена многокритериальная оптимизационная модель, разработанная для решения задачи планирования водно-энергетического режима Новосибирской ГЭС в соответствии с заданными критериями оптимальности (максимизация суммарного напора и минимизация суммарного расхода за период планирования) при выполнении комплекса ограничений (водно-энергетических, морфометрических, режимных, управленческих, ограничений со стороны водопользователей). Математическая модель формализована и решена как задача линейного программирования. Проведены экспериментальные исследования модели по данным 2017 г. и решена задача подекадного планирования на период с апреля по июль (всего 12 декад). По результатам проведенного исследования сделан вывод о перспективности использования разработанной модели для планирования водно-энергетических режимов Новосибирской ГЭС.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются особенности применения и обоснования орбитальных группировок дистанционного зондирования Земли, состоящих из кластеров малых космических аппаратов. Проведен обзор и анализ баллистического обоснования, построения и особенности применения орбитальных группировок дистанционного зондирования Земли. Рассмотрены современные подходы к баллистическому проектированию орбитальных группировок периодического обзора. В статье рассматривается новый комплексный подход к баллистическому построению перспективных кластерных орбитальных группировок, который позволит обеспечить требуемые потребителем пространственно-временные и точностные характеристики за счет оптимальной многоуровневой баллистической структуры. Сформулированы основополагающие принципы построения кластерной орбитальной группировки с многоуровневой баллистической структурой. Детально рассматриваются этапы формирования многоуровневой баллистической структуры с позиций системного подхода. Предложена математическая постановка задачи и иерархия показателей эффективности. Для содержательного описания моделируемой системы разработана концептуальная модель обоснования многоуровневых баллистических структур кластерной орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли в условиях воздействия внешней среды. Модель отображает взаимосвязи основных элементов обоснования баллистической структуры кластерной орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли и последовательность формирования частных задач. Приведены результаты моделирования как баллистической структуры кластера, так и баллистической структуры орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли, обеспечивающей совокупность тактико-технических, пространственно-временных и структурно-устойчивых требований потребителя. Эффектом от применения разработанной концептуальной модели будет являться оптимальная стратегия применения кластерной орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли, которая обеспечит требуемое значение ее эффективности в условиях воздействия внешней среды.
Бесплатно
Модели и инструменты представления пространственно-временных данных в семантическом вебе
Статья научная
На современном этапе развития технологий семантического веба большой интерес представляют возможности их применения для представления пространственно-временных данных в различных предметных областях. Сегодня пространственно-временная информация является важной частью многих центральных узлов облака связанных данных (Linked Data Cloud), а вопросы геопространственной семантики, гео-онтологий и семантической совместимости активно исследуется в течение последних нескольких лет. Несмотря на важность и актуальность темы, а также активное развитие семантических технологий, пространственно-временные данные не имеют подробного описания в российских работах. В данной статье приводится обзор моделей и инструментов семантического представления пространственно-временной информации. Предлагается методика разработки набора связанных данных с учетом пространственно-временной информации с использованием популярного редактора онтологий Protégé. В качестве примера предметной области выбран футбол, а именно моделируются данные футбольных турнирных таблиц в пространственно-временном контексте.
Бесплатно
Модели систем квазипериодических процессов на основе цилиндрических и круговых изображений
Статья научная
Поведение объектов во многих практических ситуациях имеет квазипериодический характер - наличие заметной периодичности со случайными вариациями квазипериодов. Например, шум и вибрация авиационного двигателя, гидроагрегата, сезонные и суточные колебания температуры атмосферы и т.д. При этом у объекта может быть несколько параметров, поэтому объект описывается системой нескольких временных рядов, то есть нескольких случайных процессов. Возникающие задачи мониторинга (оценивания состояния объекта и его прогноз) требуют задания модели такой системы процессов и ее идентификации для конкретного объекта по результатам его наблюдений. В данной работе для представления квазипериодического процесса применяется авторегрессионная модель в виде разверток нескольких цилиндрических или круговых изображений по спирали. Сначала моделируются «стандартные» независимые между собой процессы с нулевым средним и единичной дисперсией и заданными корреляциями внутри периодов и между ними. Заданные дисперсии и корреляции процессов системы достигаются соответствующим линейным преобразованием системы стандартных процессов. Выбирая значения небольшого количества параметров этой модели, можно описывать и имитировать широкий класс систем квазипериодических процессов с учетом корреляций внутри квазипериодов, между ними и между процессами системы. Рассматривается задача идентификации модели, то есть определения значений ее параметров, при которых она в определенном смысле наилучшим образом соответствует реально наблюдаемому процессу. Эта задача решается с помощью псевдоградиентной адаптивной процедуры, которая осуществляет рекуррентную настройку параметров модели в порядке поступления наблюдений реального процесса. Эта процедура сходится к точным значениям параметров в случае однородных временных рядов, а в случае неоднородных оценивает изменяющиеся со временем параметры. Преимуществом этой процедуры является возможность функционирования в реальном времени с небольшими вычислительными затратами. Приведены примеры имитации систем временных рядов.
Бесплатно
Моделирование влияния подвижных агентов на развитие эпидемий в сетях "геометрического" вида
Статья научная
Рассматриваются некоторые аспекты построения и использования имитационных моделей распространения эпидемий в сетях «геометрического» вида с подвижными узлами.
Бесплатно
Моделирование временных рядов в задаче расчета баланса производственных мощностей
Статья научная
В этой статье сформулированы основные принципы построения автоматизированной системы для балансировки производственных мощностей крупных промышленных предприятий. Кроме того, представлен подход прогнозирования временных рядов в задаче балансировки мощности.
Бесплатно
Статья научная
Исследуемый подход важен для практического применения, т.к. является основой многих базовых операций пластического деформирования, связанных с пластическим течением в тонком слое материала, деформируемого валками (продольная прокатка, вальцовка) или штампами (объемная и листовая штамповка), которые описываются пространственными математическими моделями с разнообразием параметров, определяющих реологию материала. На поверхностях контакта материала обработки с инструментом создаются давления, на порядок превышающие сдвиговые характеристики материала так, что в начальном приближении для описания свойств материала пластического слоя возможно использовать модель гидродинамической жидкости [1, 2, 3]. Как было показано ранее, практически вдоль всей контактной поверхности наблюдается проскальзывание, при котором поверхности контакта совпадают с поверхностями скольжения, а удельные силы трения на них максимальны [4] и равны пределу текучести материала на сдвиг [5, 6]. Следует отметить другую особенность протекания указанных процессов, определяющую требования к точности конечной поковки. Понятно, что большие контактные давления вызывают нормальные упругие перемещения рабочих поверхностей инструмента, соизмеримые с толщиной пластического слоя [7, 8]. Рассматриваем пластический слой в клиновидной области, составленный из материалов с разными механическими характеристиками. слой свободно растекается между параллельно сближающимися жесткими шероховатыми плитами. Слой под действием в направлении толщины распределенной нагрузки со стороны инструмента беспрепятственно течет в направлении радиусов.
Бесплатно
Статья научная
Многие технологические процессы обработки металлов давлением включают деформирование удлиненной заготовки сближающимися инструментами, контактные поверхности которых имеют неглубокие ручьевые полости. Распространенным частным случаем являются штампы или часть их контактных поверхностей, представляющих собой плоскости: площадки под осадку и некоторые виды заготовительных ручьев. Статья посвящена математическому моделированию течения тонкого слоя металла по шероховатым поверхностям. В статье приводятся результаты аналитического исследования краевой задачи о вязкопластическом течение тонкого слоя металла, расположенного между движущимися навстречу друг другу тонкими шероховатыми плитами. Приводится точные решения, основанные на классической постановке в рамках «идеальной жидкости» и «вязкопластической жидкости». Описан реальный эксперимент, проведенный для оценки влияния осредненных по толщине слоя касательных напряжений на кинематику течения пластического слоя. С целью оценки влияния касательных напряжений, осредненных по толщине слоя, на кинематику течения, и, в особенности, вблизи неподвижных границ поставлены эксперименты и анализируются результаты по осадке между сближающимися жесткими плитами тонкого пластического образца, ограниченного неподвижными стенками и, первоначально имеющего форму прямоугольника в плане. Неподвижные стенки инструмента расположены вдоль длинных сторон прямоугольника. Установлены экспериментальные закономерности. Растекание образцов происходит ожидаемо - по прямым линиям тока, параллельным длинной стороне прямоугольника, или по лучам кругового сектора. При этом установлено, что продольные перемещения вблизи неподвижных стенок заметно отстают от перемещений вдали от границы, а максимальные перемещения наблюдаются на линии симметрии образца относительно неподвижных стенок. Этот факт говорит о наличии ненулевых сдвиговых напряжений и (скоростей) деформаций в рассматриваемых течениях тонкого пластического слоя. Сравнение полученных экспериментальных и аналитических результатов моделирования позволяет оценить корректность выбранной математической модели, которая может быть использована для описания течений.
Бесплатно
Моделирование критических явлений в обобщенной модели Ван дер Поля
Статья научная
В рамках данной работы рассматривается метод кривизны потока применительно к задаче моделирования критических явлений в одной из трехтемповых быстро-медленных автономных динамических систем. В статье рассмотрена модель, являющаяся обобщением классической модели Ван дер Поля. Построены приближения инвариантного многообразия и двумерного аналога траектории-утки - инвариантной поверхности со сменой устойчивости.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена современным информационным технологиям анализа бортовых систем электроснабжения на стадии их проектирования. В качестве практического примера используется система электроснабжения, содержащая несколько совместно работающих фотоэнергетических модулей - солнечных батарей, управляемых общей системой автоматического регулирования. Представлена внутренняя структура модуля и раскрыто назначение его элементов. Составлены схема замещения солнечной батареи и её полная математическая модель в аналитическом виде, учитывающем обратный ток p-n -перехода и внутренние сопротивления фотоэлементов. На основе реальных технических параметров фотоэлементов и солнечной батареи в сборе построены вольтамперные характеристики фотоэлектрических преобразователей, подтверждающие адекватность предложенной модели. Cредствами математического пакета MatLab разработана имитационная модель солнечной батареи и получены семейства вольтамперных характеристик по параметрам: плотность светового потока и температура. Составлена имитационная модель многоуровневой системы электроснабжения с тремя модулями солнечных батарей. Описан алгоритм многоуровневого управления системой при совместной работе всех модулей. Исследованы переходные процессы в системе управления в режимах затенения и скачков тока нагрузки. Продемонстрирована работоспособность предложенных моделей и целесообразность их использования при проектировании бортовых систем электроснабжения с фотоэлектрическими преобразователями энергии.
Бесплатно
Моделирование многофазных синхронных машин в различных системах координат
Статья научная
В промышленности решение многих проблем напрямую связано с разработкой и исследованием синхронных машин (СМ), которые работают на выпрямительную (несимметричную) нагрузку. При этом возникают вопросы, связанные с выбором рациональных форм представления моделей и рекомендациями по их практическому применению для исследования различных режимов работы СМ. Анализ переходных процессов в СМ может быть выполнен по математическим моделям, полученным в различных системах координат. В работе представлен метод моделирования в приведенных фазных координатах (ФК), позволяющий получить результаты, удовлетворяющие по точности вычислений расчету в ФК, но с существенно меньшими вычислительными затратами.
Бесплатно
Статья научная
В статье приводятся материалы создания усовершенствованной методики позиционирования крупногабаритных сборок на финальных этапах работы с космическим аппаратом (КА). Проведены измерения поверхностей крупногабаритной сборки и зоны под ее установку лазерной координатно-измерительной системой. Показаны преимущества использования при сборке координатно-измерительной системы на базе лазерного радара перед шаблонами. Представлены результаты произведенных измерений.
Бесплатно
Моделирование прямого скачка уплотнения модифицированным методом Монте-Карло
Статья научная
В статье решается задача прямого численного моделирования прямого скачка уплотнения модифицированным методом Монте-Карло. Получено распределение плотности и скорости в скачке с помощью модифицированного метода. Результаты сравниваются с результатами оригинального метода. Результаты, полученные с помощью модифицированного метода Монте-Карло, практически совпадают с результатами оригинального метода. При этом время расчета задачи сократилось на 18 процентов.
Бесплатно
Моделирование сегментов адресного пространства сети Интернет
Статья научная
Рассматриваются принципы построения моделей адресного пространства сети Интернет в условиях недоступности отдельных узлов и групп узлов. В качестве математической модели предлагается модель случайных разбиений.
Бесплатно
Моделирование течений слабосжимаемой жидкости методом сглаженных частиц на графических процессорах
Статья научная
В работе предложен алгоритм для моделирования течения идеальной жидкости при наличии в области решения твердых тел с произвольной геометрией. Алгоритм основан на применении метода гидродинамики сглаженных частиц и адаптирован для параллельных вычислительных систем на базе графических процессоров. Разработанный алгоритм реализован в виде программного комплекса на языке C++. Модификации данного алгоритма могут быть использованы для моделирования процессов газодинамики.
Бесплатно
Модель взаимодействия зондирующего потока СВЧ преобразователя с элементами зубчатого колеса
Статья научная
В статье приведено краткое описание разрабатываемого бесконтактного метода контроля рабочего состояния зубчатого колеса. Приведен краткий анализ методов, используемых для диагностики и контроля рабочего состояния зубчатого колеса в настоящее время, как в статическом режиме, так и в динамическом. Рассмотрены этапы построения математической модели взаимодействия первичного СВЧ преобразователя с зубчатым колесом. Представлен этап построения двумерной математической модели. Предложен механизм учета влияния диаграммы направленности преобразователя. Описан способ построения от поверхности зубца лучей. В конце приведены выводы, о том, что дает построение модели взаимодействия зондирующего потока и объекта исследования - зубчатого колеса.
Бесплатно
