Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Статьи журнала - Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)
Все статьи: 1605
Статья научная
Введение. Точная реконструкция модели тела человека крайне важна для визуализации цифровых аватаров в виртуальных тренажерах и реабилитационных системах. Однако использование экзоскелетных систем может привести к перекрытию и экранированию датчиков, что затрудняет работу систем отслеживания. Это подчеркивает актуальность задачи реконструкции модели тела человека на основе ограниченного набора данных о движениях рук, как в сфере реабилитации, так и в спортивной подготовке. Существующие исследования сосредоточены либо на масштабных IMU-сетях, либо на полном видеоконтроле, не рассматривая вопрос реконструкции модели тела на основе данных о движениях рук. Цель данной работы заключается в разработке и тестировании методов машинного обучения, направленных на восстановление координат модели тела с использованием ограниченных данных, например, информации о положении рук. Материалы и методы. Для проведения исследования была сформирована виртуальная имитационная среда, в которой виртуальный аватар выполнял различные движения. Эти движения фиксировались камерами с видом от первого лица и боковой. В качестве эталонных данных сохранялись положения ключевых точек модели тела относительно точки спины. Рассматривалась задача регрессии, целью которой было восстановление положения рук пользователя в полной модели его тела в пяти различных вариациях, включающих координаты ключевых точек, извлеченные из видео и виртуальной сцены. Задача также подразумевала сравнение различных моделей регрессии, среди которых были линейные модели, деревья решений, ансамбли, а также три глубокие нейронные сети (DenseNN, CNN-GRU, Transformer). Точность оценивалась с использованием MAE и среднего Евклидова отклонения сегментов тела. Проведены экспериментальные исследования на пяти наборах данных, размер которых варьировался от 25 до 180 тысяч кадров. Результаты исследования. Эксперименты показали, что ансамбли (LightGBM) наиболее эффективны в большинстве ситуаций. Среди нейросетевых моделей наименьшую погрешность обеспечила модель на базе CNN-GRU. Обучение моделей на последовательности из 20 кадров не дало значительного улучшения. Применение модуля инверсной кинематики на ряде сценариев позволяет снизить погрешность до 3 %, но в ряде случаев ухудшает итоговый результат. Обсуждение. Анализ полученных результатов показал низкую точность реконструкции при использовании наборов данных от компьютерного зрения, а также отсутствие превосходства сложных моделей перед более простыми ансамблями и линейными моделями. Тем не менее, обученные модели позволяют с некоторой погрешностью восстанавливать положение ног пользователя для более достоверного отображения цифровой модели его тела. Заключение. Полученные данные показывают сложность решения задачи реконструкции модели тела человека при использовании ограниченного объема данных, а также большую погрешность у ряда моделей машинного обучения. Сравнение моделей на различных наборах данных показало низкую применимость данных от первого лица, не содержащих информацию о расстоянии до рук. С другой стороны, использование в качестве входной информации абсолютных значений положения рук позволяет осуществить реконструкцию модели тела со значительно меньшей погрешностью.
Бесплатно
Статья научная
Дан обзор состояния системы высшего профессионального образования в условиях ее перехода на компетентностное обучение. Показано, что это потребует от вузов введения ряда инноваций в организации учебного процесса. Особое значение отведено оцениванию результатов обучения по уровню сформированности компетенций студентов и выпускников.
Бесплатно
Подходы к оценке эффективности природоохранных инвестиций в экологизацию производственной сферы
Статья научная
Представлена разработка инструментария, направленная на повышение инвестиционной активности предприятий различных форм собственности в области экологизации экономики. Предложена методика эколого-экономической оценки антропогенного воздействия промышленного предприятия на окружающую природную среду.
Бесплатно
Подходы к формированию концепции антикризисного менеджмента предприятия
Статья научная
Предлагаются подходы к формированию концепции антикризисного менеджмента предприятия: понятие, обнаружение признаков кризиса, определение стадий кризиса, выбор стратегий и механизмов их реализации.
Бесплатно
Подшипники скольжения с замкнутой системой циркуляционной смазки
Статья научная
Разработана новая конструкция подшипника скольжения, исключающая потерю смазки через пористые торцы подшипника. Наличие эластичных манжет обеспечивает герметизацию торцев.
Бесплатно
Подъем воды в ксилеме растений с трахеидальной проводимостью
Статья научная
Целью работы является моделирование процесса движения воды в ксилеме растений с учетом гидравлических потерь на одиночной окаймленной поре с торусом, а также на совокупности пор. При этом учитывается, что, как следует из ряда публикаций, корневое давление не является механизмом, обеспечивающим подъем воды в растениях. Модельное представление построено в предположении, что основной причиной подъема воды в растениях является поверхностное натяжение в мениске капилляра ксилемы. При этом необходимо учитывать особенности строения ксилемы хвойных и лиственных деревьев. Уравнение для расчета подъема воды в капилляре ксилемы растений с трахеидальной проводимостью выведено с учетом анатомического строения трахеид и окаймленных пор. Уравнение позволяет определить изменение гидравлических потерь при движении воды через одиночную окаймленную пору и через их совокупность с учетом ориентации последних. Модель позволила рассчитать высоту подъема воды в капиллярах ксилемы. Показано, что увеличение диаметра полости трахеиды и диаметров окаймленной поры и торуса при прочих равных условиях приводит к росту гидравлических потерь.
Бесплатно
Поиск новых технологических методов упрочняющей обработки коленчатых валов двигателей
Статья научная
Цель работы - поиск новых методов упрочняющей обработки коленчатого вала. Исследуются современные эффективные методы (конструктивные и технологические) повышения прочности и износоустойчивости указанной детали. Обозначены особенности основных технологических методов - азотирования, местного наклепывания, обдувки стальной дробью галтелей. Рассмотрена главная задача конструктивных методов повышения прочности - придание коленвалу формы, обеспечивающей более равномерное распределение напряжения по объему детали - как в зонах концентрации напряжений, так и вне этих зон. Требуемые конструктивные формы вала определяются экспериментально. Предложены новые схемы установок для упрочняющей и стабилизирующей виброударной и виброволновой обработки коленчатых валов двигателей. Экспериментально установлено, что виброударная обработка позволяет достичь: равномерного упрочнения поверхностного слоя всех элементов детали; отделки и скругления острых кромок; плавности переходов; исключения поводки нежестких валов, имеющей место при локальной обработке обкатыванием галтелей крупногабаритных деталей.
Бесплатно
Поливалютная корзина как новый ориентир курсовой политики банка России
Статья научная
Статья посвящена трансформации курсовой политики Банка России, введению «корзины валют», состоящей из евро и доллара США. С февраля 2005 года валютная корзина является одним из основных факторов денежно-кредитной политики Банка России, влияющих на формирование реального курса рубля. Переход к использованию бивалютного операционного ориентира направлен на снижение внутридневной волатильности курса рубля к значимым для Российской Федерации иностранным валютам. По мере адаптации участников валютного рынка к новым условиям Центробанк меняет долевое соотношение доллара и евро в «корзине валют». Кроме того, бивалютная корзина является одним из инструментов Банка России для сдерживания роста показателей инфляции.
Бесплатно
Полиномиально вычислимые -спецификации иерархизированных моделей реагирующих систем
Статья научная
Введение. Пакеты верификации проектируют и анализируют корректность параллельных и распределенных систем в рамках различных классов темпоральных логик линейного и ветвящегося времени. В статье рассматривается полиномиально реализуемый класс ∆0T-формул, интерпретируемый на многосортных моделях с иерархическими надстройками. Структура надстройки описывается произвольной контекстно-свободной (КС) грамматикой. Предикаты и функции сигнатуры модели интерпретируются на исходном КС-списке, достраиваемом в процессе интерпретации.Материалы и методы. Для теорий из ∆0T-квазитождеств, обладающих свойствами нётеровости и конфлюент-ности, строится константная модель. Рассматриваются формулы многосортного языка исчисления предикатов (ИП) 1-го порядка с переменными сорта «список», интерпретируемые на моделях с иерархизированной надстройкой. Теория интерпретируется на деревьях вывода грамматики, описывающих поведение специфицируемой системы. Правила КС-грамматики иерархизируют пространство действий моделируемой системы. Отмечено, что для моделирования систем реального времени недостаточно выразительных возможностей Д0 T-формул. Поэтому для спецификации используются выражения с неограниченным квантором всеобщности V, известные как ПТ-формулы.Результаты исследования. В качестве примера приводится логическая спецификация автоматизированного комплекса, который состоит из манипулятора, обрабатывающего детали. Положение позиций фиксируется датчиками. Описывается цикл работы манипулятора. Спецификация его функционирования состоит в иерархиза-ции действий правилами КС-грамматики и их описании формулами ИП 1-го порядка с учетом значений времени.Обсуждение и заключения. В статье показано, что класс рассмотренных формул можно использовать для моделирования систем реального времени. Приводится пример логической спецификации управляющего устройства поведением манипулятора.
Бесплатно
Политэкономические аспекты управления системой воспроизводства человеческого капитала корпораций
Статья научная
Корпоративный человеческий капитал структурно состоит из общего, специального и узкоспециального капитала. С функциональной точки зрения возможность расширенного воспроизводства корпоративного человеческого капитала обеспечивается согласованием интересов труда и потребления. Степень реализации узкоспециального капитала зависит от степени эффективности управления процессами согласования частных интересов работников и интересов корпорации.
Бесплатно
Полупроводящие пленки на основе синтезированного методом трехфазных реакций полифосфата галлия
Статья научная
Разработана методика синтеза полифосфата галлия методом обменных твердофазных реакций между нитратом галлия и однозамещенным фосфатом аммония в стехиометрических соотношениях. Представлены результаты исследований физико-химических свойств синтезированного Gа(РОз)з и композиций на его основе. Разработан состав и изучены свойства полупроводящих плёнок на основе синтезированного данным методом полифосфата галлия.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Создание достоверных тестовых наборов вибрационных сигналов остаётся актуальной задачей вибродиагностики, поскольку отсутствие данных по ранним стадиям дефектов подшипников затрудняет разработку и верификацию алгоритмов диагностики. Экспериментальное получение таких сигналов ограничено отсутствием соответствующих образцов и длительностью процесса накопления повреждений. Существующие подходы на основе численного моделирования требуют высоких вычислительных ресурсов и сложной настройки, что снижает их практическую применимость. Пробелом в исследованиях является отсутствие простой, воспроизводимой и валидированной методики генерации сигналов, отражающих последовательное развитие дефекта. Целью данного исследования является создание упрощённой методики формирования тестового набора сигналов вибрации подшипника, который может использоваться для разработки и верификации новых методов вибродиагностики. Методика основана на комбинировании экспериментальных и смоделированных сигналов. Материалы и методы. В исследовании использовались экспериментальные данные, полученные с лабораторной установки, моделирующей роторный узел с подшипником качения (тип 180603). Для имитации ранних стадий дефекта (единичная и двойная ямка выкрашивания) применялось динамическое моделирование методом конечных элементов в среде ANSYS Mechanical (версия 16.2) на основе плоских элементов Plane162 с применением пакета LS-DYNA. Полученные последовательности импульсов накладывались на измеренный сигнал исправного подшипника для формирования комбинированных сигналов. Все сигналы (3 экспериментальных, 2 комбинированных) подвергались анализу с использованием преобразования Фурье, полосовой фильтрации (октавная полоса частот 5,4 кГц) и расчёта статистических параметров: СКЗ, пик-фактора и коэффициента эксцесса. Анализ проводился в среде Mathcad (версия 15.0). Результаты исследования. В результате исследования разработана методика формирования тестового набора вибрационных сигналов подшипника качения, охватывающая исправное состояние и последовательное развитие локального дефекта наружного кольца. Результаты показали корреляцию между амплитудой вибрационных сигналов и стадиями дефектов — наблюдался рост амплитуд в высокочастотной области, что подтверждает взаимодействие тел качения с дефектными поверхностями. Дополнительный статистический анализ выявил увеличение диагностических параметров (среднего квадратического значения, пик-фактора и коэффициента эксцесса) по мере развития повреждения. Установлено, что смоделированные сигналы воспроизводят характерные признаки дефекта и корректно вписываются в общую тенденцию изменения параметров. Обсуждение. Полученные данные демонстрируют, что предложенная методика позволяет упрощенно формировать эталонные сигналы без необходимости длительного накопления экспериментальных данных или повреждения оборудования. Физическая обоснованность смоделированных импульсов и согласованность динамики роста диагностических параметров с реальными данными подтверждают возможность использования данной методики для стандартизированного тестирования методов вибродиагностики. Заключение. Разработанная методика обеспечивает эффективное и воспроизводимое формирование тестовых наборов сигналов для вибродиагностики. Она может быть использована для ускоренной верификации алгоритмов, снижения затрат на эксперименты и повышения надёжности диагностики. В дальнейшем планируется упрощение генерации импульсов на основе аналитического моделирования и расширение методики на другие типы подшипников и дефектов.
Бесплатно
Получение фотоактивных структур Si( N +)/Si( P)/Si( P +) методом ионно-лучевой кристаллизации
Статья научная
Разработана физико-математическая модель массопереноса при ионно-лучевой кристаллизации. Рассмотрено получение фотоактивных структур Si(n +)/Si(p)/Si(p +) на подложках 100 мм методом ионно-лучевой кристаллизации. Определены оптимальные условия этого процесса: остаточное давление в ростовой камере — 10 −4 Па; температура подложки — 550 °C; плотность ионного тока — 2 мА/см 2; ускоряющее напряжение пучка — 400 В; расстояние «мишень — подложка» — 150 мм. Данные сканирующей электронной микроскопии показывают, что выращенные фотоструктуры имеют практически бездефектную поверхность. Установлено, что фотоструктуры Si(n +)/Si(p)/Si(p +) характеризуются внешним квантовым выходом более 90 % в диапазоне длин волн 550—900 нм (спектр AM 1,5) при следующих условиях: толщина фронтального слоя Si(n +) 100 нм, уровень легирования n + = 5·10 18 см −3, толщина слоя Si(p) 130 мкм, уровень легирования p = 2·10 16 см −3, толщина слоя Si(p +) 500 нм, уровень легирования p + = 1·10 18 см −3.
Бесплатно
Поляризационные процессы в сложных по структуре твердых, коаксиально расположенных диэлектриках
Статья научная
Рассматриваются поляризационные потери и их влияние на диэлектрические свойства сложной по структуре изоляции. Приведены графики количественной и качественной зависимости некоторых характеристик от температуры. Показано, что при выборе определенных элементов и конструкций необходимо, кроме стандартных величин, учитывать и коэффициент диэлектрической проницаемости материала.
Бесплатно
Понятие, возможности и ограничения синергетического подхода в управлении на предприятии
Статья научная
Рассмотрены сущность и основные характеристики синергетического подхода как инструмента сохранения жизнеспособности с одновременным поиском новых альтернатив развития в изучении поведения сложных систем.
Бесплатно
Поперечные колебания балки с локализованными неоднородностями
Статья научная
Представлен способ формулировки асимптотически точных условий сопряжения, моделирующих тонкий разрез, при анализе поперечных колебаний консольно закреплённого стержня. Исследована модель трёхэлементной балки, на каждом участке которой характеристики постоянны. Получено точное аналитическое решение, формирующееся из решений задачи на каждом промежутке, связанных между собой посредством граничных условий и условий сопряжения. Далее исследована аналогичная задача для модели двухэлементной балки, для которой сформулированы асимптотически точные условия на линии сопряжения однородных участков. Рассмотрен случай исчезающе малого тонкого разреза. Проведён анализ точности полученных модифицированных условий сопряжения на амплитудно-частотные зависимости и резонансные частоты. В проведённых вычислительных экспериментах представлены значения невязок полученных условий при различных значениях длины разреза, глубины пропила, а также центра разреза.
Бесплатно
Поперечные колебания круглого биморфа с пьезоэлектрическим и пьезомагнитным слоями
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию поперечных осесимметричных колебаний биморфа с двумя пьезоактивными слоями: пьезоэлектрическим и пьезомагнитным. Этот элемент может найти применение в устройстве накопления энергии, которое находится в переменном магнитном поле. Целью работы являлось исследование зависимости частот резонанса, антирезонанса и коэффициента электромеханической связи от геометрических параметров элемента.Материалы и методы. Математической моделью работы пьезоэлемента является краевая задача линейной магнитоэлектроупругости. Элемент состоит из трех слоев: двух пьезоактивных (PZT-4 и CoFe2O4) и среднего пассивного слоя, выполненного из стали. В качестве метода решения краевой задачи используется метод конечных элементов, реализованный в пакете ANSYS.Результаты исследования. Разработана конечно-элементная модель пьезоэлемента в пакете ANSYS. Решены задачи определения собственных частот резонанса и антирезонанса. Построены графические зависимости этих частот и коэффициента электромеханической связи в зависимости от геометрических параметров устройства - толщины и радиуса пьезоактивных слоев.Обсуждение и заключения...
Бесплатно
Пороговое разделение файлов на основе битовых масок: идея и возможное применение
Статья научная
Предлагается новый метод порогового разделения файла любого формата на n частей таким образом, чтобы для его корректного восстановления было необходимо собрать не менее k(n) частей. Предложенный метод может быть использован для децентрализованного хранения файлов, для передачи файлов по многоканальным сетям, а также для защиты от несанкционированного доступа к информации, содержащейся в файле.
Бесплатно
Порошковая металлургия и постнеклассическая наука
Статья научная
Показано, что порошковая металлургия проявляет свойства постнеклассического этапа развития науки, а порошковые объекты соответствуют принципам антропоморфности. Рассмотрено влияние парадигмальных прививок из других отраслей науки на междисциплинарность научных основ порошковой металлургии.
Бесплатно
