Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1552
Проблемы развития акционерных обществ в России
Статья научная
Рассмотрены проблемы возникновения и развития акционерных обществ в России. На примере ОАО «Ростсельмаш» раскрыты особенности их становления, недостатки и противоречия, намечены пути совершенствования работы.
Бесплатно
Проблемы реализации маркетингового сопровождения транспортной инфраструктуры
Статья научная
Рассматриваются проблемы маркетингового сопровождения транспортной инфраструктуры, реализации инноваций ее материальной составляющей, соответствующего нормативно-правового обеспечения с учетом конкретных потребностей территорий, на которых локализуются инфраструктурные объекты.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Благодаря модулю прогнозирования траекторий движения динамических объектов беспилотный автомобиль способен безопасно двигаться по дорогам общего пользования. Однако все современные методы прогнозирования оценивают производительность только в городских условиях и не рассматривают свою применимость к домену проселочных дорог. Цель данного исследования заключается в анализе адаптивности существующих методов прогнозирования и разработке подхода, который будет демонстрировать лучшую производительность при работе в новых условиях.Материалы и методы. В качестве решения предлагается использовать нейронную сеть, включающую в себя следующие подмодули: графовый кодировщик сцены, мультимодальный декодировщик траекторий, модуль фильтрации траекторий. Также предлагается применить адаптированную функцию потерь, которая штрафует сеть за генерацию траекторий, выходящих за границы дорожного полотна. Данные элементы задействуют распространённые практики решения задачи прогнозирования, а также адаптируют её для домена проселочных дорог.Результаты исследования. Проанализированы основные отличия и условия работы модуля прогнозирования в условиях проселочных дорог. Выполнена симуляция нового домена путем модификации существующих наборов данных. Проведено сравнение популярных методов прогнозирования и оценена их применимость к новым условиям. Представлен новый, более адаптивный к новому домену, подход.Обсуждение и заключение. Проведенное сравнение с другими популярными методами показывает, что предложенное авторами решение обеспечивает более точные результаты прогнозирования. Также были выявлены недостатки предложенного подхода и описаны возможные пути их устранения.
Бесплатно
Прогнозирование реологических параметров полимеров методами машинного обучения
Статья научная
Введение. Для всех полимерных материалов и композитов на их основе характерны явно выраженные реологические свойства, прогнозирование которых является одной из важнейших задач механики полимеров. Большие возможности для прогнозирования реологических параметров полимеров открывают методы машинного обучения. Ранее проводились исследования на предмет построения прогнозных моделей с использованием искусственных нейронных сетей и алгоритма CatBoost. Наряду с этими методами, благодаря возможности обрабатывать данные с сильно нелинейными зависимостями между признаками, широкое применение в смежных областях находят методы машинного обучения - метод k-ближайших соседей и метод опорных векторов (SVM). Однако ранее к проблеме, рассмотренной в данной статье, эти методы не применялись. Целью работы явилась разработка прогнозной модели для оценки реологических параметров полимеров методами искусственного интеллекта на примере поливинилхлорида.Материалы и методы. В работе применены метод k-ближайших соседей и метод опорных векторов для определения реологических параметров полимеров на основе кривых релаксации напряжений. Обучение моделей выполнялось на синтетических данных, сгенерированных на основе теоретических кривых релаксации, построенных с использованием нелинейного уравнения Максвелла-Гуревича. Входными параметрами моделей выступали величина деформации, при которой производился эксперимент, начальное напряжение, напряжение в конце процесса релаксации, время релаксации и условное время окончания процесса. Выходные параметры: модуль скорости и коэффициент начальной релаксационной вязкости. Модели разработаны в среде Jupyter Notebook на языке Python.Результаты исследования. Построены новые прогнозные модели для определения реологических параметров полимеров на основе методов искусственного интеллекта. Предложенные модели обеспечивают высокое качество прогнозирования. Метрики качества модели в алгоритме SVR составляют: MAE - 1,67 и 0,72; MSE - 5,75 и 1,21; RMSE - 1,67 и 1,1; MAPE - 8,92 и 7,3 для параметров начальной релаксационной вязкости и модуля скорости соответственно с коэффициентом детерминации R2 - 0,98. Разработанные модели показали среднюю абсолютную процентную ошибку в диапазоне 5,9-8,9 %. Помимо синтетических данных, разработанные модели также апробировалась на реальных экспериментальных данных для поливинилхлорида в диапазоне температур от 20° до 60 °C.Обсуждение и заключение. Апробация разработанных моделей на реальных экспериментальных кривых показала высокое качество их аппроксимации, сопоставимое с другими методами. Таким образом, алгоритмы k-ближайших соседей и SVM могут использоваться для прогнозирования реологических параметров полимеров как альтернатива искусственным нейронным сетям и алгоритму CatBoost, требующая меньших усилий по предварительной настройке. При этом в данном исследовании наиболее предпочтительным методом машинного обучения оказался метод SVM, так как он более эффективен в обработке большого числа признаков.
Бесплатно
Прогнозирование уровня загрязнения воздуха городской среды экспертным путем
Статья научная
Введение. Для г. Санкт-Петербурга характерен климат с морскими чертами. Отмеченная в последнее десятилетие неустойчивость погодно-климатических условий обусловила актуальность данной работы, цель которой - построение схем для определения ожидаемого уровня загрязнения атмосферного воздуха Санкт-Петербурга по методу «дерево принятия решения». Материалы и методы. Изучены и обработаны срочные данные метеорологических наблюдений, выполненных на станции 26063 (г. Санкт-Петербург) с 2006 по 2014 гг. В рамках исследования рассмотрены данные по вертикальному профилю атмосферы, получаемые путем радиозондирования атмосферы г. Санкт-Петербурга в 00.00 и 12.00 UTC (Всемирного скоординированного времени) на станции Воейково. Результаты исследования. В ходе работы была установлена зависимость формирования уровня загрязнения атмосферного воздуха от синоптического процесса и инерционного фактора, что позволило сформировать схемы прогноза уровня загрязнения воздуха в виде «дерева принятия решения» экспертным путем. Оправдываемость прогностического определения ожидаемой группы загрязнения атмосферного воздуха по Санкт-Петербургу была рассчитана на зависимом материале и составила для холодного периода года 90 % (ночные часы) и 91 % (дневные часы); для теплого периода года - 84 % (ночные часы) и 87 % (дневные часы). Это говорит о том, что предлагаемые схемы позволяют получить более эффективный прогноз уровня загрязнения атмосферного воздуха в холодный период года. Обсуждение и заключения. В заключении сформулированы выводы и перечислены основные результаты. - Сформированы архивы исходных стандартных метеорологических данных и данных радиозондирования атмосферы, а также синоптических положений и сведений об уровне загрязнения атмосферного воздуха Санкт-Петербурга за период с 2006 по 2014 гг. - Установлены группы синоптических процессов, характерные для Санкт-Петербурга с 2006 по 2014 гг. - Разработаны схемы прогноза уровня загрязнения атмосферного воздуха по методу «дерево принятия решения» с оправдываемостью 84-91 %. Результаты работы применимы для прогноза уровня загрязнения городского воздуха.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена разработке математической модели уровня подземных вод месторождения цементного сырья, расположенного в задонско-елецком водоносном горизонте, являющимся основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения города Липецка. Поэтому на стадии разработки месторождения необходимо проводить постоянный мониторинг и иметь возможность прогнозирования уровня подземных вод.Цель работы — идентификация и исследование динамической окрестностной модели с переменными иерархическими окрестностями уровня подземных вод, позволяющей с достаточной точностью прогнозировать значение уровня вод в обследуемых скважинах.Материалы и методы. Приведено определение динамической окрестностной модели с переменными иерархическими окрестностями, отличающейся изменяющимися во времени двухуровневыми окрестностными связями между узлами первого и второго уровня. В каждый следующий дискретный момент времени узлы окрестностной модели меняют свое состояние под воздействием текущих управлений и состояний узлов, входящих в их окрестности. В качестве частного случая рассмотрена модель с линейными функциями пересчета состояний. Параметрическая идентификация динамической окрестностной модели заключается в нахождении параметров системы для каждого узла второго уровня и основана на методе наименьших квадратов.Результаты исследования. Разработана линейная динамическая окрестностная модель с переменными иерархическими окрестностями для прогнозирования уровня подземных вод месторождения цементного сырья, расположенного в задонско-елецком водоносном горизонте. Для параметрической идентификации и моделирования функционирования рассматриваемой динамической окрестностной модели разработано программное обеспечение на языке C++, позволяющее для заданной структуры находить параметры функций пересчета состояний узлов, а также прогнозировать поведение модели в процессе функционирования. Приведена иерархическая структура и проведена параметрическая идентификация линейной динамической окрестностной модели уровня подземных вод. После выполнения параметрической идентификации на обучающей выборке данных математическая модель проверена на контрольной выборке.Обсуждение и заключения. Полученные средние относительные ошибки идентификации и прогноза свидетельствуют об адекватности разработанной модели и позволяют рекомендовать ее для прогнозирования уровня подземных вод месторождения цементного сырья.
Бесплатно
Статья научная
На основе сравнительного анализа данных стендовых испытаний образцов, изготовленных из титанового сплава ТС-5, построена аппроксимационная модель для определения величины износа рабочих лопаток паровых турбин в условиях длительной эксплуатации при каплеударной эрозии.
Бесплатно
Статья научная
Предложена модель процесса формирования технико-экономических показателей при оценке средств механизации для переработки фуражного зерна на корм сельскохозяйственным животным. Получены прогнозные оценки перспективности реализации и совершенствования рабочих органов для переработки фуражного зерна с учётом потерь неэффективного усвоения корма в различных схемах организации технологического процесса, при различных производственных и рыночных условиях.
Бесплатно
Программируемый цифровой преселектор для систем радиосвязи двойного назначения
Статья научная
Рассмотрены устройство и функциональные возможности цифрового программируемого преселектора. Проанализированы преимущества применения и изготовления подобных устройств в сравнении с существующими аналогами.
Бесплатно
Программная оболочка для разработки и реализации коэффициентных методик рейтинговой оценки объектов
Статья научная
Рассматриваются вопросы создания и практического применения программной оболочки для разработки и реализации коэффициентных методик рейтинговой оценки объектов (технических, организационных и др.). Данная оболочка предназначена для пользователей, желающих самостоятельно (без участия профессиональных программистов) создавать и дорабатывать компьютерные коэффициентные методики. Прежде всего создаются программные модули, образующие программную оболочку. Они обеспечивают пользователю возможность ввода данных (текстовых, числовых) в поля редактирования стандартных форм, предназначенных для ввода и отображения информации. При этом средствами программной оболочки автоматически строится иерархическая информационная модель. В ней представлена совокупность показателей, характеризующих свойства оцениваемого объекта, взаимосвязи их значений, формируются таблицы выходных данных. На основе введённых данных автоматически создаётся пользовательская программа в виде дополнительного модуля программной оболочки.
Бесплатно
Программная система для ввода экспертных знаний
Статья научная
Рассматриваются назначение и структура блока приобретения знаний экспертной системы для технического и технологического обслуживания сложных машин. Приведен пример интерфейса программной системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена идея анализа криптографических протоколов распределения ключей методами BAN-логики; приведён пример анализа протокола Керберос; построено программное средство, автоматизирующее анализ протоколов распределения ключей; исследована корректность его работы.
Бесплатно
Программное управление движением робота с дифференциальным приводом при разных моделях трения
Статья научная
Введение. Проектирование систем управления движением мобильных роботов требует построения математических моделей. Исследователи неоднократно обращались к этой теме. В частности, опубликованы работы, посвященные расчетам мультифизических процессов, моделированию движения различных видов колес в тех или иных условиях. Кроме того, рассматривались динамика деформируемых контактирующих тел при скольжении, качении и вращении, вопросы автономности и управляемости мобильных роботов. Отметим, что динамика и точность позиционирования колесных роботов во многом определяется трением. В литературе не представлены исследования динамики робота с дифференциальным приводом с учетом взаимосвязей эффектов трения скольжения, верчения и качения на основе теории поликомпонентного трения. Изыскания в этой области способны выявить новые динамические эффекты. Основываясь на полученных таким образом данных, можно заняться повышением точности позиционирования при построении математических моделей управления. Цель представленной работы - исследовать движение автоматического устройства с дифференциальным приводом с учетом трех моделей контакта: неголономного, кулоновского трения и поликомпонентного.Материалы и методы. В качестве базовой приняли схему двухколесного робота с дифференциальным приводом и безотрывным движением по опорной поверхности. Перемещение устройства обеспечивалось программным управлением. Динамику описали в виде уравнений Аппеля. Для вычислений использовали математические модели, по-разному учитывающие трение. Координация действий механизма формировалась на динамическом уровне. Управляющие воздействия - моменты двигателей колес. При визуализации исследуемых моделей задействовали встроенные численные методы системы Wolfram Mathematica («Вольфрам математика») с минимальной точностью 10-6.Результаты исследования. При построении математической модели определили равенства для угловых скоростей колес. Учли наличие площадки контакта и вывели уравнения динамики робота с дифференциальным приводом. Элементами системы были проекции силы и момент, показатели верчения платформы, массы, угловые ускорения и инерция колес. Показали, как формируются управляющие воздействия в рамках неголономной механики. Описали модель двигателей, которые создают момент управления на ведущих колесах. Вывели решение как взаимосвязь индуктивности проводников электродвигателей и работы электропитания. Детально рассмотрели три модели, описывающие динамику робота с дифференциальным приводом. Первая - неголономная. Вторая и третья включали систему уравнений динамики робота с дифференциальным приводом для общего случая, при наличии площадки контакта. При этом во второй модели игнорируется время переключений в двигателе и задействуется трение Кулона. В третьей ввели параметр, определяющий скорость переходных процессов в двигателе, и задействовали разложения Паде. Это модель с поликомпонентным трением. Итоги расчетов показали в виде графиков. На них исследуемые модели визуализировали в виде кривых разного цвета. Сопоставление графиков показало, в каких случаях после завершения переходных процессов управление обеспечит требуемую точность.Это модели 1 и 2. В модели 3 программное управление генерирует ошибку в угловой скорости вращения платформы. Данную ошибку нельзя спрогнозировать в рамках 1-й и 2-й модели. Во всех рассмотренных системах скорость скольжения колес в поперечном направлении падает до нуля. Получено и обосновано условие безотрывного движения опорного колеса.Обсуждение и заключение. Программное управление допустимо в моделях, не учитывающих трение колес при одновременном скольжении, верчении и качении (общий случай пространственного движения). Однако важно учитывать взаимосвязь данных процессов и поликомпонентного трения. Это необходимо для более точного выполнения роботом программных движений. Установлено, что программное управление в модели, учитывающей трение верчения и качения, приводит к отклонениям от программных значений угловой скорости платформы. Полученные результаты можно использовать при построении системы управления с прогнозирующими моделями.
Бесплатно
Программные пакеты обеспечения параллельных вычислений
Статья научная
Развитие технологий Grid подошло к фазе реализации проектов, направленных на развертывание крупных действующих инфраструктур. Использование их на практике поставило не только новые задачи, но и вызвало необходимость в оценке подходов, которые были разработаны и успешно применялись в пробных экспериментах. Одной из главной составляющей таких инфраструктур является программное обеспечение, которое рассмотрено в данной статье.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты экспериментальных исследований в области радиально-упорных шариковых подшипников. Разработана технология холодной сборки радиально-упорных шариковых подшипников, в которой определена температура охлаждения внутреннего кольца при последующем его сжатии для обеспечения сборки подшипника.
Бесплатно
Продвижение воды в системе несимметричных линейных капилляров
Статья научная
В настоящее время достаточно хорошо изучено движение воды в системе «почва — растение — атмосфера». Основная часть восходящей воды в растении идёт по сосудам ксилемы. Ксилема высших растений — это сложная структура. Неверно представлять её как набор простых вертикальных трубок. Судя по модели распределения жидкости в симметричных капиллярных системах, при наличии боковых ветвей в системе высота подъёма воды в вертикальном капилляре увеличивается (по сравнению с одиночным капилляром равного радиуса). Анализ модели N-уровневого симметричного капилляра показал, что при определённой геометрии системы вода может не достигать боковых капилляров даже второго уровня. Добавление к этой модели асимметричного бокового капилляра приводит к существенному перераспределению воды. Значение асимметричных элементов видно на примере молодых растений пихты Нордмана (Abies nordmanniana). На вертикальных стволах между параллельными ветвями разных уровней присутствуют короткие боковые отростки, не получающие дальнейшего развития. Можно предположить, что это элементы асимметрии, обеспечивающие подъём воды к капиллярам ветвей верхних уровней. Математическая модель распределения воды в капиллярных системах с несимметричными капиллярными ветвями построена для произвольного числа уровней боковых капилляров. Показано, что увеличение количества капиллярных ветвей в уровне и увеличение количества уровней приводят к увеличению продвижения воды в капиллярах нижних уровней и в вертикальном капилляре. Наличие асимметричных элементов в ветвящихся капиллярных системах не изменяет закономерностей распределения воды в ветвящихся симметричных капиллярных системах. Выявленные закономерности можно рассматривать как универсальные для растений.
Бесплатно
Проектирование контрольно-измерительных компонент распределительных энергетических систем
Статья научная
Введение. В последние годы развитие высоковольтных энергетических систем получило новый импульс в связи с необходимостью инфраструктурного обеспечения территорий опережающего развития. Нужны универсальные модели и алгоритмы для реализации процессов в энергетических компонентах и выявления их оптимальных параметров. Однако такие решения отсутствуют. Соответственно, нет готовых подсистем с алгоритмами управления и оптимизации, адекватными рассматриваемым задачам. Цель представленного исследования - разработка подсистемы оптимизации при проектировании контрольно-измерительных компонент распределительных энергетических систем.Материалы и методы. Используются методы построения автоматизированных систем проектирования, оптимизации, системного анализа, математического моделирования и адаптивного управления. При выборе методов исходили из того, что компоненты распределительных электрических систем состоят из конечного числа элементов. Синтез энергетической системы включает десятки или сотни последовательных операций. Это учтено в разработанных моделях и алгоритмах.Результаты исследования. Показаны возможности управления и контроля технологических процессов (ТП) производства компонент низковольтных распределительных энергетических систем в плане проверки работоспособности и корректности функционирования технологического оборудования. Создана модульная структура, позволяющая интегрировать выходные файлы САПР в процессы производства. Разработана функциональная схема подсистемы управления и контроля технологических процессов производства компонент распределительных энергетических систем. Предложенная принципиальная схема контроля производства показывает, каким образом в контроле операций задействованы подсистема сбора данных, система управления и управляющие механизмы. Созданная в рамках данной работы многоуровневая модель модуля оптимизации последовательно оптимизирует интенсивность обслуживания i-го блока, коэффициенты разделения входного потока и приоритеты исходных потоков данных, образующих входной поток i-го блока.Обсуждение и заключение. Комплексное применение методов моделирования, системного анализа, оптимизации обеспечивает контроль точности формируемых энергетических компонент. Алгоритм управления электрическими нагрузками открывает возможности для создания математической модели системы энергоснабжения, которая объединяет управление, контроль, мониторинг, что в конечном счете ведет к улучшению качества электроэнергии. Решение может быть востребовано при развитии энергетических систем территорий опережающего развития
Бесплатно
Проектирование малошумной конструкции оборудования центробежно-ротационного наклёпа
Статья научная
Рассматривается конструкция оборудования центробежно-ротационного наклёпа длинномерных изделий. Показана высокая эффективность в снижении уровней шума в рабочей зоне до предельно допустимых значений.
Бесплатно
Проектирование мобильных машин моделированием динамических нагрузок на узлах их приводов
Статья научная
Введение. Проектирование мобильных машин невозможно без учета колебательных параметров их агрегатов, что требует разработки специализированных динамических моделей, учитывающих вероятностный характер этих параметров. Основная причина возникновения колебательных воздействий обусловлена неровностью профиля пути мобильной машины и непостоянством физико-механических характеристик почвы. Задачи, учитывающие эти особенности, с достаточной точностью решаются линейно, но в многомерных динамических системах такой подход недопустим ввиду наличия большого количества взаимных связей. Цель работы - сравнительный анализ эффективности существующих методик расчета статистических характеристик некоррелированных внешних воздействий применительно к мобильной машине, представленной в виде многомерной динамической системы с воздействиями, имеющими различные корреляционные связи.Материалы и методы. Внешние воздействия в многомерных динамических системах рассмотрены в матричной форме. При вычислении статистических характеристик учтены взаимные связи в матрицах спектральных плотностей, определены элементы главных и побочных диагоналей, учитываются корреляционные связи между воздействиями...
Бесплатно
Проектирование радиатора в составе стойки диаграммообразующих устройств
Статья научная
Рассмотрены конструкторско-технологические приёмы по улучшению гидравлических и, соответственно, тепловых характеристик радиатора жидкостного охлаждения стойки диаграммообразующих устройств радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Рассматривается жидкостный метод охлаждения РЭА, позволяющий отводить тепловые потоки с небольших площадей. Осуществлено CAD - CAE моделирование течения охлаждающей жидкости в канале и исследование её гидродинамических характеристик при заданных параметрах охлаждающей жидкости и окружающей среды. Решены следующие задачи: построена объёмная модель стойки диаграммообразующего устройства, содержащая нетиповые конструктивные решения, выполнено математическое моделирование гидродинамических процессов, разработан метод повышения турбулентности потока, проведён численный анализ предложенной конструкции, сопоставлены результаты теоретического исследования и эксперимента. Предложенная конструкция технологична, в частности сборка изделия не вызывает особой сложности и позволяет использовать средства автоматизации, такие как электроинструмент.
Бесплатно
