Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1562
Метод кластеризации в системе оценки результатов работы экспертов по проверке экзаменов в форме ЕГЭ
Статья научная
Цель данного исследования - рассмотрение возможности использования метода нечеткой кластеризации в автоматизированной системе оценивания эффективности работы экспертов по проверке результатов государственной итоговой аттестации в форме ЕГЭ. Представлены различные показатели результатов работы экспертов и их расчетные формулы. Параметры разбиты на следующие группы: базовые, статистические оценки базовых, нормированные и качественные. Применение метода нечеткой кластеризации с использованием взвешенной метрики Евклида показано на примере оценивания работы экспертов предметной комиссии по математике (профильный уровень). Эксперименты проводились с учетом и без учета шумов с последующими выводами о влиянии, которое оказывают шумы на результаты. Также по результатам экспериментов были представлены таблицы и графики с разбиением экспертов на кластеры.
Бесплатно
Метод конечных элементов в моделировании центробежно-ротационной обработки
Статья научная
Введение. В современном производстве при выполнении финишных операций важную роль играет центробежноротационная обработка в среде абразива. Основные преимущества этого метода отделочно-зачистной обработки: высокая производительность, низкая себестоимость и широкие технологические возможности. В данном исследовании рассматривается процесс взаимодействия абразивной частицы с поверхностью детали в рамках статической контактной задачи теории упругости. При этом учитывается пластическая деформация в области контакта.Материалы и методы. Абразивная частица (корунд) моделируется линейно упругим телом, модуль Юнга которого значительно больше, чем у обрабатываемого материала. Обрабатываемый материал (сталь) моделируется упруго пластическим билинейным телом с применением критерия пластичности Мизеса.Результаты исследования. Выполнено конечноэлементное моделирование рассматриваемых конструкций в CAEпакете ANSYS. Смоделирован процесс взаимодействия абразивной частицы и поверхности детали, проанализировано ее напряженно-деформированное состояние...
Бесплатно
Метод мониторинга процесса каталитической очистки сточных вод по параметрам акустической эмиссии
Статья научная
Целью данной работы является исследование вопросов определения концентрации пероксида водорода. Задача - оценка метрологических аспектов реакции разложения пероксида водорода. Наряду с традиционным перманганатометрическим (аналитическим) способом определения концентрации пероксида водорода рассмотрен достаточно новый метод - акустической эмиссии. Представлена новая методология решения поставленной задачи, разработанная авторами. В ходе исследования установлено, что реакция каталитического разложения пероксида водорода характеризуется ярко выраженным переходным процессом на начальном этапе. Далее суммарное число импульсов равномерно увеличивается, а затем концентрация пероксида водорода постепенно снижается. Предложенный метод мониторинга по параметрам акустической эмиссии демонстрирует высокую информативность и чувствительность. Установлено, что разброс экспериментальных значений, полученных двумя методами, идентичен - 5-6 % от измеренной величины.
Бесплатно
Статья научная
Введение. При организации бурильных работ одна из основных проблем - точность и плавность опускания связок труб в шахту бурильной установки. Это зависит от многих факторов, в том числе от работы гидротормоза подъемного устройства. Цели данной работы: создание и исследование математической модели гидродинамического балласта в буровой установке. С помощью метода обратного анализа изучено влияние некоторых эксплуатационных показателей на тормозной момент гидравлического тормоза.Материалы и методы. Эксперименты проводились с использованием лабораторной установки, которая представляет собой модель гидродинамического тормоза. Его клапан закрывали при различных условиях, чтобы получить несколько значений давления с расчетом тормозного момента при подвешенном грузе определенной массы. Моделировались реальные (полевые) условия работы гидродинамического тормоза и сравнивались полученные результаты. При создании математической модели использован метод обратного анализа. Он основан на результатах экспериментальных измерений и позволяет выразить совокупность влияний отдельных переменных на тормозной момент.Результаты исследования. Создана и протестирована математическая модель гидравлического тормоза. Определена зависимость тормозного момента от давления, плотности и вязкости балластной жидкости. Влияние каждой переменной определено экспериментально, т. к. рассматриваемую зависимость нельзя представить в виде прямой связи. Методом обратного анализа получен набор значений констант, которые дают оптимальное решение. Принимая во внимание стандартный массив ошибок и минимальную стандартную ошибку, учтены статистические ошибки, допущенные во время экспериментальных измерений. Визуализирован физически приемлемый диапазон значений предложенной математической модели. С помощью базовой (нелинейной) математической модели рассчитан вспомогательный тормозной момент гидродинамического тормоза в зависимости от давления, плотности и вязкости. Установлена адекватность предложенной модели. В качестве критерия корректности использовались расчетные показатели тормозного момента. Ошибочное расхождение не превысило 6 %. Для дополнительного тестирования модели проведен расчетный эксперимент, имитирующий полевые условия.Обсуждение и заключения. Для математического моделирования гидродинамического балласта в буровой установке целесообразно использовать метод обратного анализа. Модель, предложенная в данной работе, связывает тормозной момент гидродинамического тормоза с рабочими параметрами жидкости внутри балласта: давление, вязкость и плотность. Доказана объективность модели. Предложена поправка к ней для симуляции работы тормоза в полевых условиях. Опираясь на полученные результаты, в будущих исследованиях целесообразно испытать созданную модель в полевых условиях с реальной полезной нагрузкой.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается метод оценки длительной прочности конструкционных полимеров на основе анализа обобщенных кинетико-механических характеристик, полученных путем синтеза кинетической теории прочности и теории ползучести.
Бесплатно
Метод оценки напряженного состояния в зоне перехода от шва к основному металлу
Статья научная
Рассмотрен подход к анализу напряженного состояния конструкции, основанный на разделении напряжений на напряжения, связанные с макрогеометрией, конфигурацией конструкции в целом, и с микрогеометрией зоны перехода от шва к основному металлу. Представлены результаты повышения усталостной прочности штуцерных соединений путем изменения их конструктивного оформления, основанного на данном подходе.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье рассматривается проблема нагрузки на систему электрических приводов в параллельной кинематической структуре. Описана задача разработки отказоустойчивой системы, позволяющей выполнять заданный технологический процесс при отказе одного или нескольких приводов. Цель работы - создание метода оценки текущей и дополнительной нагрузки на каждый привод механизма параллельной кинематической структуры. Решение позволяет корректировать режим эксплуатации при выполнении заданного технологического процесса без ущерба для исправных приводов.Материалы и методы. Ранее разработан метод диагностирования, который базируется на расчете и анализе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие значений коэффициентов вейвлет-преобразования сигналов тока электродвигателя с учетом характерных масштабов. Это дает возможность определить текущее техническое состояние электродвигателя и найти неисправности. Логическое продолжение данного подхода - предлагаемый метод оценки текущей и дополнительной нагрузки. Он позволяет на основе коэффициентов прямых, аппроксимирующих огибающие вейвлет-коэффициентов токового сигнала, найти текущую нагрузку на привод. Для расчета дополнительной нагрузки учитываются количество и местоположение неисправных приводов.Результаты исследования. Для каждого масштаба вейвлет-коэффициентов определены относительные коэффициенты и текущая нагрузка на каждый привод. Проверена возможность перераспределения нагрузки на два соседних домкрата, исследовано поведение системы в этом случае. Нагрузка, перемещаемая неисправным домкратом, перераспределяется на два соседних домкрата в равных долях - по 14,76 %. Общая нагрузка на приводы - 44,28 %, что безопасно для сервопривода. Нагрузка на привод четвертого домкрата не меняется (29,52 %). Приводы имеют достаточный запас надежности. Установлено, что все три режима эксплуатации допустимы для исследуемого сервопривода, не ведут к динамическим перегрузкам и преждевременному отказу.Обсуждение и заключения. Экспериментальные исследования метода оценки текущей и дополнительной нагрузки показали его адекватность и высокую эффективность. Установлено, что при отключении приводов одной из стоек механизма система выполнила перераспределение нагрузки на приводы. Таким образом удалось избежать их динамических перегрузок и преждевременного отказа. Значит, решение способно обеспечить надежное функционирование комплекса на время ремонтных работ.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется метод оценивания частот одновременно и независимо функционирующих генераторов в условиях непрогнозируемого изменения длительности интервала измерений. Рассматриваются погрешности, возникающие при использовании указанного метода из-за нестационарности частот генераторов на интервале оценивания частот. Первая составляющая ошибки связана с отклонением измеряемой фазы колебаний генератора из-за собственной нестабильности частоты генератора, вторая определяется непрогнозируемым изменением частоты генератора на интервале измерений. Отмечено, что уменьшение каждой из составляющих предъявляет взаимоисключающие требования к длительности временного интервала. На основе известных соотношений, определяющих потенциально достижимое значение среднеквадратического отклонения частоты от номинального значения, получены выражения, показывающие оптимальную длительность временного интервала измерений. В качестве критерия при выборе длительности временного интервала рассматривается минимум суммы двух ошибок. Приводятся аналитические соотношения, определяющие потенциально достижимые точности оценок частот. Доказываются несмещенность, эффективность и состоятельность получаемых оценок.
Бесплатно
Метод повышения эксплуатационной надежности зерноуборочных комбайнов
Статья научная
Предложено решение вопроса, связанного с повышением эксплуатационной надежности зерноуборочных комбайнов за счет сокращения времени на доставку запасных частей в поле.
Бесплатно
Метод получения совокупности конечного объема средневзвешенных напряжений в деталях машин
Статья научная
Предложен метод получения совокупности конечного объема (СКО) средневзвешенных напряжений по малой выборке (n=5) с помощью моделирования. Проведен вычислительный эксперимент для значений средневзвешенных напряжений в опасном сечении рукояти одноковшового экскаватора. Выявлено, что метод статистического моделирования с использованием распределения абсолютных размахов позволяет получить промежуточную совокупность конечного объема (ПСКО) по малой выборке для последующего определения параметров закона Фишера-Типпета для СКО деталей со средневзвешенными напряжениями.
Бесплатно
Метод решения задачи о движении нагрузки по ледяному покрову водоема по сложной траектории
Статья научная
Введение. Освоение полярных районов Мирового океана способствовало повышению интереса к изучению волновых процессов в водоемах с ледяным покровом, обусловленных действием подвижной нагрузки. В большинстве работ отечественных и зарубежных ученых ледяной покров рассматривался как упругая или вязкоупругая пластина, нагруженная прямолинейно движущейся вертикальной силой. Однако при моделировании воздействия транспортных средств на ледяной покров представляет интерес рассмотрение задач, в которых сила движется по более сложной траектории. Поэтому целью данного исследования является разработка метода исследования поведения ледяного покрова под действием силы, движущейся по траектории сложной формы, подчиняясь произвольному закону движения.Материалы и методы. Предложен метод решения задач о действии движущейся произвольным образом силы по ледяному покрову водоема конечной глубины, заполненного невязкой несжимаемой жидкостью. Ледяной покров рассматривался как вязкоупругая пластина, лежащая на поверхности жидкости, находящейся в состоянии потенциального течения. На верхнюю поверхность пластины приложена сосредоточенная сила, движущаяся по произвольной замкнутой траектории и являющаяся периодической по времени. На нижнюю поверхность пластины со стороны жидкости действует гидродинамическое давление. В силу периодичности приложенной к пластине нагрузки при решении дифференциальных уравнений, описывающих поведение данной системы, использовали интегральное преобразование по времени. Далее, применяя традиционные методы, получили формулы для вычисления напряжений и перемещений в пластине и компонент вектора скорости частиц жидкости. Эти формулы представили в виде повторного интеграла. Для вычисления интегралов использовали численные методы.Результаты исследования. Расчеты показали, что прогиб ледяного покрова заметно увеличивается с ростом скорости и касательного ускорения движения нагрузки. К росту прогиба также приводят увеличение времени релаксации льда и уменьшение радиуса траектории движения нагрузки. Рассчитано распределение вектора скорости частиц жидкости по глубине водоема.Обсуждение и заключения. Предложенный метод показал свою эффективность при решении задач о действии подвижной нагрузки на ледяной покров водоема. С его помощью исследовано влияние на прогиб ледяного покрова кривизны траектории движения и механических свойств льда, кинематических характеристик движения нагрузки. Метод моделирует воздействие транспортных средств на ледяной покров водоема. Результаты его применения могут быть использованы при строительстве ледовых дорог или аэродромов на льду.
Бесплатно
Метод синтеза системы управления колебаниями перевёрнутого маятника с инерционным маховиком
Статья научная
Рассматривается задача управления известной системой, состоящей из перевёрнутого маятника с неподвиж-ной точкой подвеса. При этом на маятнике закреплён электродвигатель с маховиком. Ротор электродвигателя жёстко соединён с маховиком. Вращением маховика можно стабилизировать маятник в определённом положении. Развиваемый электродвигателем маховой момент приложен как к его ротору (т. е. к маховику), так и к его статору (т. е. к маятнику). Требуется перевести маятник в верхнее неустойчивое положение и в этом положении стабилизировать его — добиться автоколебаний с определёнными амплитудой и частотой. Синтезирован новый закон управления перевёрнутым маятником, обеспечивающий его устойчивость в верхнем положении. Данный закон управления основан на энергетических инвариантах системы.
Бесплатно
Статья научная
Целями работы являются обобщение метода скаляризации динамических упругих полей в трансверсально-изотропных средах на задачи для сред, вращающихся с постоянной угловой скоростью, а также разработка научно-методического аппарата для описания влияния вращения на параметры поверхностных акустических волн. На основе указанного метода предложен научно-методический аппарат для конструирования новых гироскопов на акустических волнах. Получены и обоснованы соотношения для расчета параметров поверхностных акустических волн (ПАВ), распространяющихся на границе вращающегося полупространства из трансверсально-изотропного материала с произвольно расположенной осью материальной симметрии. Приведен пример численного моделирования для случая изотропного вращающегося полупространства. Предлагаемый научно-методический аппарат и примеры численного моделирования могут быть использованы для разработки новых видов гироскопов на акустических волнах для систем навигации, ориентации и управления различными подвижными объектами в авиации, робототехнике и т.п.
Бесплатно
Метод трехмерного захвата движений человека на основе компьютерного зрения
Статья научная
Введение. Проведенный анализ существующих подходов к отслеживанию тела человека выявил наличие проблем при захвате движений в трехмерной системе координат. Отмечена перспективность систем захвата движений на основе компьютерного зрения. В существующих исследованиях по безмаркерным системам захвата движений рассматривается позиционирование только в двумерном пространстве. Поэтому целью исследования являлось повышение точности определения координат человеческого тела в трехмерных координатах за счет разработки метода захвата движения на основе компьютерного зрения и алгоритмов триангуляции.Материалы и методы. Представлен метод захвата движений, включающий калибровку нескольких камер и формализацию процедур обнаружения человека в кадре с использованием сверточной нейронной сети. На основе полученных от нейронной сети скелетных точек осуществляется трехмерная реконструкция модели тела человека с использованием различных алгоритмов триангуляции.Результаты исследования. Проведены экспериментальные исследования по сравнению четырех алгоритмов триангуляции: прямого линейного переноса, линейного метода наименьших квадратов, L2 триангуляции и полиномиального методов. Определен оптимальный алгоритм триангуляции (полиномиальный), обеспечивающий погрешность не более 2,5 пикселей или 1,67 сантиметров.Обсуждение и заключение. Выявлены недостатки существующих систем захвата движения. Предложенный метод направлен на повышение точности захвата движений в трехмерных координатах с использованием компьютерного зрения. Полученные результаты интегрированы в программное обеспечение позиционирования тела человека в трехмерных координатах для удаленного мониторинга, использования в виртуальных тренажерах и системах захвата движений.
Бесплатно
Метод формирования графа локальной сети на основе анализа множеств адресов
Статья научная
Введение. Статья посвящена вопросам автоматизированного построения схемы локальной вычислительной сети с использованием средств и методов анализа трафика на канальном уровне модели OSI. Проблема обусловлена двумя факторами. Это сложности ручного определения связей между оборудованием и отсутствие физического доступа к линиям связи уже функционирующей сети. Цель работы - сокращение времени, затрачиваемого на построение схемы локальной сети, за счет автоматизации процесса определения связей между оборудованием.Материалы и методы. Для решения поставленных задач предложен метод определения взаимного расположения устройств. Задействованы направленные в противоположные стороны сетевые адаптеры специализированного программно-аппаратного комплекса, подключаемого в разрыв линии связи в разных точках сети. Используемый метод базируется на вычислениях пересечений множеств адресов, полученных с этих адаптеров. Приведены структурные схемы построения такого программно-аппаратного комплекса и требования к нему. Описаны способы получения MAC-адресов из транзитных пакетов. Приводятся примеры библиотек программных компонентов для выполнения этой операции. Для хранения полученных данных предложена структура реляционной базы данных. Описаны формат и содержание полей ее таблицы.Результаты исследования. С использованием разработанных методов на типовом примере сети стандарта Ethernet показан способ определения взаимного расположения конечных устройств, заданных своими MACадресами, а также как минимум двух коммутаторов, находящихся между ними. Определены признаки, по котором можно судить о наличии коммутационного оборудования в том или ином сегменте. Предложен метод, позволяющий с использованием набора реляционных операций последовательно уточнять топологию сети до достижения требуемой точности.Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при администрировании крупных локальных сетей с разветвленной структурой. Предложенный подход позволяет сократить время на построение схемы. Это возможно благодаря автоматизации процесса получения информации о работающих в сети устройствах и их взаимном расположении.
Бесплатно
Методика балансового обобщения в системе управленческого учёта
Статья научная
Рассмотрена взаимосвязь результативных показателей управленческого учёта, позволяющих формировать баланс зависимых величин в разрезе доходов, расходов и финансовых результатов. Предложен формат балансового обобщения зависимых показателей по центрам затрат, носителям затрат и центрам ответственности.
Бесплатно
Методика дискретного управления электродвигателем постоянного тока
Статья научная
Рассмотрена методика дискретного управления непрерывным объектом на примере двигателя постоянного тока. Предлагаемая методика позволяет упростить процесс выбора желаемых свойств синтезируемой системы управления, свести нахождение управления к стандартной задаче решения системы линейных уравнений с учётом ограничений-неравенств на каждом шаге дискретизации по времени. Желаемые свойства синтезируемой системы задаются с помощью эталонного переходного процесса. Используется квадратичный критерий качества, характеризующий отклонение переходного процесса от эталонного в равноотстоящие моменты времени. Такой подход позволяет в реальном масштабе времени управлять объектом с учётом ограничений как на управляющее воздействие, так и на фазовые координаты системы управления. При этом можно добиться отсутствия перерегулирования и колебательности.
Бесплатно
Статья научная
Приведена методика и результаты исследования скорости движения и размеров порций хлебной массы на основании записей осциллограмм усилий сжатия движущегося в молотильном зазоре хлебного потока.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследований повышения надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки. Предметом исследования является процесс формирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки (ОУ ЦРО), обеспечивающийся рациональным сочетанием технологических режимов и характеристик рабочей среды. Целью работы является повышение эффективности и надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с учетом исследования возникающих отказов на основании разработки комплекса адекватных теоретических моделей процесса обработки. Получены уточненные теоретические модели формирования показателей поверхностного слоя обработанных деталей: степени и глубины упрочнения. Разработана методология аналитического прогнозирования надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки с использованием следующих показателей: коэффициент мгновенного рассеивания контролируемого параметра, коэффициент смещения контролируемого параметра, коэффициент запаса точности технологического процесса. Установлено, что технологический процесс ОУ ЦРО обеспечивает получение требуемых параметров качества поверхности детали в ходе обработки в пределах величины поля допуска в определенном интервале изменения технологических режимов и характеристик рабочих сред. Разработана методика проектирования технологических процессов ОУ ЦРО с учетом обеспечения их надежности.
Бесплатно
Методика обучения экспертной системы оценки стабильности работы сварщика
Статья научная
Рассматривается схема проектирования и обучения искусственной нейронной сети. На этой методике основана экспертная система оценки стабильности моторных навыков специалиста при работе на тренажере сварщика. Предполагается, что качество сварного соединения напрямую зависит от стабильности протекания процесса сварки. А стабильность ручной дуговой и механизированной сварки зависит от моторных навыков сварщика. Для определения критерия стабильности протекания процесса сварки предлагается использовать экспертную систему. Описано поэтапное проектирование архитектуры искусственной нейронной сети, учитывающей специфику формирования сварного шва. Показано, что применение искусственных нейронных сетей в основе экспертной системы дает возможность оценивать стабильность работы сварщика. Описана методика обучения, которая позволяет сократить время и количество экспериментов без потери достоверности данных и качества обучения экспертной системы. При формировании базы данных использованы результаты экспериментальных исследований, представленные как «область качества», связывающая моторные действия сварщика с дефектами формирования соединения с угловыми швами.
Бесплатно
