Прикладные вопросы и задачи применения систем и технологий. Рубрика в журнале - Современные инновации, системы и технологии
Статья
В рамках проекта по созданию гибридного цифрового двойника (PI-ML) для управления процессом замедленного коксования критически важным является переход от классификации типа продукта к количественному прогнозу его ключевых потребительских свойств. Данная работа посвящена сравнительному анализу эффективности методов машинного обучения для решения задачи множественной регрессии четырех критически важных свойств нефтяного кокса: пористости, содержания серы, прочности и истинной плотности. На основе исторических промышленных данных, включающих параметры сырья и технологического режима, были обучены, настроены и протестированы три модели: искусственная нейронная сеть – многослойный персептрон, метод опорных векторов для регрессии и градиентный бустинг. Результаты, полученные на независимой тестовой выборке, показали, что нейросетевая модель превосходит остальные, обеспечивая средний коэффициент детерминации равный 0,93. Все методы продемонстрировали высокую практическую пригодность, подтвердив наличие устойчивых статистических закономерностей. Разработанные модели формируют ключевой интеллектуальный модуль прогнозного контроля качества в архитектуре цифрового двойника, обеспечивая основу для систем предиктивного управления и оптимизации технологического режима.
Бесплатно
Исследование отходов волокна, образующихся в технологических процессах прядильного производства
Статья
На основании результатов анализа проведенных исследований показано, что, используя в отделенных отходах пригодные для прядения волокна, можно добиться эффективного использования сырья на предприятии прядильного производства. Соответственно, рекомендуется использовать годные волокна из отходов кардочесальных машин в качестве сырья для прядения пряжи высокой линейной плотности. В результате экспериментов установлено, что очистительно-гребнечесальные машины, выпускаемые ведущими фирмами развитых стран, при своей эффективной работе сбрасывают определенную часть сырья в отходы. Известно, что факторы, влияющие на степень измельчения и очистки сырья, зависят от скорости рабочих органов очистки, формы колосниковых решет, типов рабочих органов очистки, расстояния между барабаном очистки и разделительными ножами, формы и расположения обшивок рабочих органов очистки. Обобщая результаты эксперимента, следует отметить, что при прядении нитей линейной плотностью 29 текс и выше рекомендуется добавлять в смесь 10-12 процентов гребенчатого ореха и таранда. В результате добавления в смесь 10-12 процентов чесальных орехов и таранда использование сырья дает хороший эффект, а прядущиеся нити соответствуют требованиям стандарта. В результате экспериментов установлено, что в отходах содержатся древесные опилки, орехи, короткие волокна, оболочки семян, липкие волокна, камни и т. д., а также некоторое количество волокон, пригодных для прядения.
Бесплатно
Статья
Гидроакустическая среда передачи данных характеризуется высоким уровнем шума, многолучевым распространением сигнала и ограниченной пропускной способностью, что затрудняет реализацию надежных и скрытых каналов связи. В данной работе рассматривается задача оценки устойчивости методов стеганографического кодирования информации при передаче по гидроакустическому каналу в условиях воздействия аддитивного белого шума. Объектом исследования выступают три метода: внедрение информации в наименее значащие биты отсчётов, фазовое кодирование и метод расширения спектра. Проведена серия экспериментов с варьированием уровня шума, при которых для каждого метода определялась средняя точность восстановления скрытого сообщения. Получены зависимости качества декодирования от отношения сигнал/шум, на основании которых проведён сравнительный анализ устойчивости методов к шумовым искажениям. Показано, что фазовое кодирование и метод расширения спектра демонстрируют высокую устойчивость в условиях низкого и среднего уровня шума, в то время как метод наименее значащего бита теряет работоспособность при малейших искажениях. Результаты позволяют сформулировать рекомендации по выбору методов стеганографической передачи информации в зависимости от ожидаемых условий распространения сигнала в гидроакустической среде.
Бесплатно
Статья
В статье рассматриваются особенности эксплуатации систем экологического мониторинга. Определяется ряд факторов, влияющих на организацию аппаратно-программной поддержки таких систем. Основными факторами являются: работа аппаратуры в реальном масштабе времени, различные воздействия окружающей среды, специфика состава датчиков и связей, а также сложная технология обслуживания аппаратуры в агрессивной технологической среде. Перечисленные факторы влияют на структуру, программное обеспечение, элементную базу и конструкцию систем экологического мониторинга. При создании любых сложных систем распределение работ во времени приводит к выделению различных этапов проектирования, а представления о проектируемой системе, отражающие ее существенные свойства с той или иной степенью подробности, определяют составные части процесса проектирования. Показана специфика этапов для систем мониторинга тепловых электростанций, определяемая как общими особенностями этих систем, так и особенностями их применения в технологических процессах тепловых электростанций, среди которых главными являются: разнородность входящих блоков и устройств, а также технологических объектов электростанций; работа в реальном масштабе времени; программируемая логика работы интеллектуальных датчиков и многофункциональное назначение компонентов системы; возможность возникновения отказов, приводящих к изменению алгоритма функционирования, с использованием мультиверсионной методологии; наличие взаимосвязанных требований по точности и скорости передачи информации. В работе показано содержание работ по этапам проектирования систем мониторинга с учетом специфики их разработки. Эта специфика наиболее существенно проявляется при разработке технического предложения и эскизного проекта. При поэтапном проектировании после окончания каждого этапа выполняется оценка основных полученных результатов путем сравнения их с требуемыми по техническому заданию. В статье представлен экспертный анализ, который позволяет определить допустимый вариант реализации операционной системы реального времени для аппаратно-программной поддержки технологий экологического мониторинга. Рассмотрены операционные системы реального времени Phar Lap ETS, VxWorks и NI Linux Real-Time.
Бесплатно
Контактные напряжения в двухвалковом модуле отжима кожи
Статья
В статье приведены результаты моделирования контактных напряжений в двухвалковом модуле отжима кожи. Получены модели распределения контактных напряжений по кривым контакта валков. Найдены выражения угла, определяющие точку максимума нормального напряжения и нейтрального угла в двухвалковом модуле. Выявлено, что точка максимума эпюр нормальных контактных напряжений смещена в сторону начала контакта валков и не совпадает с нейтральной точкой, которая в приводном валке находится на стороне входа слоя материала в зону контакта валков, а в свободном ‒ на стороне выхода.
Бесплатно
Критерии и алгоритмы ранней диагностики эндокринных заболеваний
Статья
В статье освещены критерии и алгоритмы ранней диагностики эндокринных заболеваний, при этом критерии ранней диагностики представлены в полном объеме. Приведены основные критерии и рекомендации по выявлению сахарного диабета на ранних стадиях, что позволяет предотвратить развитие осложнений и улучшить качество жизни пациента. Также представлена подробная информация об алгоритмах ранней диагностики эндокринных заболеваний, отражен системный подход к постановке диагноза сахарного диабета. Описан поэтапный алгоритм разработки программного продукта для выявления сахарного диабета, включающий ввод данных пользователем, обработку информации и вывод результатов.
Бесплатно
Метод мониторинга для оценки влияния одежды на психоэмоциональное состояние подростков
Статья
В данной статье рассматривается влияние использования национальных орнаментов и этнических элементов в подростковой одежде на их психоэмоциональное состояние. Авторы прослеживают исторические корни этностиля в моде, начиная с начала XX века, и показывают его развитие в современном дизайне. Особое внимание уделено культурному значению узоров и их роли в формировании идентичности, уверенности в себе и эмоционального благополучия подростков. Анализируются психологические аспекты воздействия одежды с этническими мотивами на личность и социальную адаптацию молодёжи. Приводятся данные, подтверждающие положительное влияние национальных элементов на когнитивное, эмоциональное и эстетическое развитие подростков. В данной статье представлен всесторонний анализ психологических, эмоциональных и социальных эффектов включения национальных орнаментов и этнических мотивов в одежду старших подростков. В исследовании подчеркивается двойная функция этнических узоров – как эстетических украшений и как носителей культурного наследия – в формировании идентичности подростков, их самооценки и эмоциональной устойчивости. Прослеживается историческая эволюция этнического стиля в моде – от начала XX века до современных дизайнерских тенденций – с отсылкой к работам знаковых модельеров и мировых стилевых направлений. В исследовании применены социологические методы опроса, включая структурированные и полуструктурированные анкеты, для выявления предпочтений подростков в стилях одежды, цветах и размещении орнаментов. Статистический анализ выявил пропорциональное влияние различных факторов дизайна, таких как эстетическая гармония, функциональное размещение, культурная и смысловая значимость, эмоциональное воздействие и интеграция с современными текстильными технологиями. Результаты показали, что этнические орнаменты вносят значительный вклад в развитие самоуважения, культурной гордости и социальной приемлемости среди подростков, одновременно снижая уровень стресса и повышая психологическую устойчивость.
Бесплатно
Методы снижения уровня шума и вибрации в швейных машинах
Статья
В данной статье проанализированы силы, действующие на звенья швейной машины, и, следовательно, вибрации, возникающие в швейной машине, отказы, возникающие в результате этих вибраций, а также неисправности и влияние этих неисправностей на качество шитья. Разработана динамическая модель механизма упругого элемента скользящего амортизатора и решены теоретические задачи анализа характера и параметров напряжений механизма упругого элемента скользящего амортизатора на основе экспериментального метода.
Бесплатно
Статья
Эффективное управление коммерческими предложениями становится одним из основных факторов торговой деятельности в условиях высокой рыночной конкуренции. Кроме того острой необходимостью становится фактор оперативного реагирования на запросы потребителей. Применение информационных технологий позволяет анализировать одновременно большое количество данных для прогнозирования тенденций и корректировки стратегий за счет чего увеличивается конкурентоспособность компании, что позволяет быстрее адаптироваться к изменениям рынка и эффективно управлять ассортиментом. В статье рассматривается процесс моделирования системы автоматизации для отлаженного составления коммерческих предложений с учетом ранжирования товаров по определенным критериям. На первом шаге определяются принципы и этапы работы торгового представителя в виде диаграммы прецедентов формирования заказов, далее графическая карта потока представляет сценарий работы системы. Выделены характеристики, которые позволяют сформировать рейтинговый список. Диаграмма в нотации IDEF0 отображает все процессы, которые будут происходить при автоматизации составления коммерческого предложения с условием ранжирования товара, графически. Автоматизация процесса составления коммерческого предложения позволяет проводить непрерывное обновление информации по товарам, персонализировать товарные предложения и оптимизирует рабочий процесс.
Бесплатно
Моделирование динамики грануляции карбамида в псевдоожиженном слое
Статья
В статье представлен комплексный анализ и математическое моделирование процесса гранулирования карбамида во взвешенном слое, что играет ключевую роль в производстве азотных удобрений для агропромышленного комплекса. Приведено описание структуры функциональных блоков модели, включая параметры межфазного взаимодействия, тепло- и массообмена, а также закономерности роста гранул в динамических условиях. Модель апробирована на данных промышленных установок, что позволило получить кривые распределения размеров гранул на различных стадиях технологического процесса — на выходе из гранулятора, после классификации и стадии помола. Показана возможность применения модели для оптимизации управляющих воздействий, направленных на повышение выхода готового продукта требуемой фракции и снижение энергозатрат. Результаты верификации подтверждают адекватность построенной математической схемы, а также её практическую ценность для совершенствования технологий гранулирования в химической промышленности.
Бесплатно
Моделирование круговорота воды в биорегенеративной системе жизнеобеспечения
Статья
Работа посвящена моделированию круговорота воды в биорегенеративной системы жизнеобеспечения человека. Рассмотрена схема замкнутого гидрологического цикла, включающая звенья человека и растений, модули приготовления пищи, обработки отходов, накопления воды. Для каждого функционального элемента определены каналы водообмена и, соответствующие уравнения динамики, поступления и расхода воды. В расчетах по модели учитываются уровни относительной влажности воздушной среды периодичность полива растений, поступления от человека переработанных отходов, накопление и перераспределение сконденсированной из атмосферы воды по звеньям и модулям системы. Результаты расчетов динамики водообмена для штатного режима функционирования системы и при отказе кондиционера представлены графиками. Разработанная компьютерная модель замкнутого круговорота воды может быть полезна при проектировании систем жизнеобеспечения, настройки и оптимизации процессов межзвенного водообмена, создании тренажёров для подготовки экипажей.
Бесплатно
Определение параметров трепальной машины для очистки шерстяных волокон
Статья
В статье представлена информация о технологии первичной обработки шерсти. Изучены механизмы машин для производства шерсти и выявлены их конструктивные недостатки. Проанализированы конструкции и размеры колкового барабана. Были изучены конструкции рыхлительных (трепальных) машин, используемых в процессе разрыхления сырья. Проанализированы типы и принципы работы трепальных машин, работающих на предприятиях первичной переработки шерсти. Приведены технические характеристики машин. Отмечены негативные аспекты деталей механического воздействия на изделие. Объясняются дефекты трепальных машин и их влияние на сырьё. Предложена новая конструкция и принцип действия трепальной машины для получения высококачественных изделий. Расчетные характеристики машины обеспечивают высокую производительность, эффективное конструктивное исполнение и воздействие на продукт, низкое энергопотребление, энергоэффективность и эффективное рыхление. В этой машине подбирается оптимальный вариант технологических деталей, которые положительно влияют на естественные характеристики продукта.
Бесплатно
Статья
Цель исследования - прогнозирование процессов разрушения многослойного композитного ламината с использованием среды моделирование Comsol Multiphysics. Объектом изучения является ламинат на основе углеродных и базальтовых волокон с учетом их механических характеристик и различной ориентации слоев, что определяет прочностные свойства материала под нагрузкой. Анализ четырехслойной структуры проводится по показателям индекса разрушения и коэффициента запаса прочности на основе шести полиномиальных критериев (Ву, Цай–Ву, Цай–Хилл, Хоффман, Аззи–Цай–Хилл, Норрис), основанных на оценке напряжений и деформаций. Дополнительно приведены сведения о базальтовых породах, устойчивости композитов к повреждениям и сохранении ими функциональных свойств при возникновении дефектов. Моделирование выполняется в Comsol Multiphysics 6.0 с учетом построения геометрической модели, задания параметров материала и граничных условий.
Бесплатно
Оптимизация пробоподготовки при определении жирнокислотного состава ультрапастеризованного молока
Статья
С целью удешевления себестоимости молока некоторые недобросовестные производители изготавливают фальсифицированные молочные продукты, потребление которых может привести к нарушениям в питании: человек получает чувство насыщения, но недополучет те макро- и микронутриенты, на которые рассчитывает. Определение жирно-кислотного состава молочной продукции является эффективным методом выявления фальсификации. При ультрапастеризации молоко гомогенизируется под давлением и подвергается обработке при сверхвысокой температуре с последующей асептической упаковкой. Из-за гомогенности ультрапастеризованного молока возникают проблемы с экстракцией жира при проведении хроматографического анализа по определению жирно-кислотного состава. В статье приводятся результаты эксперимента, которые подтверждают, что при предварительном нагревании ультрапастеризованного молока до 45 0С жировая фракция при центрифугировании хорошо разделяется. Для проверки работоспособности методики проведена оценка показателей качества результатов анализа на примере пальмитиновой кислоты, которая показала, что ее метрологические характеристики ниже, чем в базовом нормативном документе (ГОСТ 32915), что позволяет рекомендовать ее к применению на практике.
Бесплатно
Статья
В представленной научной статье разработана и теоретически обоснована усовершенствованная конструкция шнековой сушилки-очистителя, обеспечивающая эффективную организацию процессов транспортировки, одновременной сушки и очистки хлопкового сырья. На основе анализа проведенных научных исследований определены значимость винтовых конвейеров в хлопковой промышленности, существующие технические ограничения и основные факторы, влияющие на их эффективность. В результате исследования создана возможность одновременной сушки и высокой очистки хлопка от мелких примесей в процессе транспортировки за счет оптимизации шага шнека, расположения и угла отклонения кольев, а также равномерного распределения давления и скорости системы подачи горячего воздуха по желобу шнека. В результате теоретических расчетов и экспериментальных испытаний выявлено, что при частоте вращения шнека 180 об/мин и угле отклонения кольев равном 8° ударный импульс минимален, что существенно снижает повреждаемость семян. Экспериментально подтверждено, что способ параллельной сушки и очистки горячим воздухом повышает эффективность отделения мелкого сора на 4–5%. Конструктивная схема установки оптимально распределяет ударные и колебательные импульсы куска хлопка при его движении по сетке, что повышает качество очистки и продлевает срок службы рабочих органов машины.
Бесплатно
Особенности конструирования женской одежды для женщин старшего возраста
Статья
В статье представлены результаты комплексного исследования промышленных методов конструирования женской одежды больших размеров для женщин пожилого возраста. Предложены рациональные параметры базовой конструкции женского платья полуприлегающего силуэта. В целях обеспечения объективной оценки качества разработанных конструкций проведена комплексная оценка качества посадки макетов
Бесплатно
Особенности распространения волн в вязкой среде в трубах
Статья
В данной статье приведены исследования по распространению волн, в частности, рассмотрено их распространение в полупространстве, на контакте двух тел, а также в различных пластинчатых и цилиндрических формах. В области длинных волн, соответствующих толщине этого слоя, фазовая скорость будет зависеть от длины волны и от частоты. Этот факт, характерный для слоистых структур, позволяет создавать волноводные элементы, в которых распространяются волны, а также линии задержки, где время задержки зависит от частоты. Установлено, что поверхностные волны могут распространяться в любом направлении в изотропных или анизотропных телах.
Бесплатно
Передовые методы оптимизации работы с нейросетями на современных архитектурах
Статья
Статья посвящена исследованию и сравнению различных методов оптимизации при обучении нейронных сетей. Рассматриваются ключевые алгоритмы, такие как стохастический градиентный спуск, метод Momentum, AdaGrad и Adam. Для каждого метода предоставляются теоретические обоснования, математические формулы и примеры реализации на практике. Проведено экспериментальное сравнение эффективности этих методов на задаче классификации рукописных цифр с использованием набора данных MNIST. Обсуждаются преимущества и недостатки каждого метода, а также их влияние на скорость обучения и точность модели. На основе полученных результатов подводится итог о наиболее эффективном алгоритме, подчеркивается важность выбора подходящего метода оптимизации для повышения эффективности нейронных сетей в различных приложениях.
Бесплатно
Переработка волокна местной шерсти и технология получения нити смешанного состава
Статья
В данной статье продемонстрировано использование натуральных продуктов, таких как порошок из стеблей хлопка и хозяйственное мыло, при обработке овечьей шерсти, выращенной в Узбекистане, которые смягчают овечью шерсть и облегчают ее смешивание с другими волокнами. При этом приводится подробная информация о том, что местное волокно овечьей шерсти относится к группе грубых шерстяных волокон, в результате чего оно не пригодно для производства текстильных нитей средней линейной плотности. Имеются научно обоснованные результаты по гладкости и разрывной нагрузке композиционных нитей в процессе прядения, однако стремление к удлинению нарушают требования, предъявляемые к композиционным нитям, производству тканей для одежды. Отмечается, что широкое применение результатов исследования в производстве позволяет расширить ассортимент, увеличить выпуск конкурентоспособной продукции и повысить экспортный потенциал.
Бесплатно
Постановка задачи оптимизации, основанной на минимизации ошибок диагностики
Статья
В данной статье раскрывается задача минимизации ошибок классификации и оптимального выбора признаков. Оптимизация признакового пространства и снижение ошибок классификации направлены на повышение эффективности системы. В исследовании проводится анализ взаимосвязи между коэффициентом ошибки классификации (θ) и количеством неправильно классифицированных объектов (ξ), а также предлагаются методы для уменьшения межклассовых ошибок. При выборе признаков учитывается значимость классов, что позволяет оптимизировать процесс классификации. В результате экспериментального анализа проведено сравнение предложенной модели с алгоритмами машинного обучения, что показало значительное повышение точности классификации. Применение данной модели в медицине, в частности для диагностики рака молочной железы, демонстрирует её более высокую эффективность по сравнению с традиционными методами. Настоящая работа представляет собой важный шаг в направлении снижения ошибок классификации и разработки эффективных решений для медицинской диагностики.
Бесплатно
