Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1580
Способ восстановления булевой функции нескольких переменных по ее производной
Статья научная
Введение. Булевы функции нескольких переменных играют важную роль в криптографии и теории кодирования. Композиции этих функций используются в ряде симметрических криптосистем; с их помощью могут быть определены некоторые помехоустойчивые коды, например, коды Рида-Маллера, коды Кердока, а также построены новые декодеры, работающие за пределом половины кодового расстояния. В работе рассматривается задача восстановления булевой функции по ее производной, названная задачей интегрирования булевых функций. При восстановлении булевой функции вектор, в направлении которого вычислена производная, полагается неизвестным. Материалы и методы. Результаты получены на базе следующей методологии: теория булевых функций, теория конечных полей и полиномиальных колец, линейная алгебра. Пространство булевых функций рассмотрено как некоторое изоморфное факторкольцо, что позволило свести поставленную задачу к поиску решения полиномиальной системы уравнений специального вида. Построенный изоморфизм позволяет проверить, разрешима ли задача об интегрировании, а также предложить новый способ ее решения. Результаты исследования. Формально построен алгоритм поиска прообраза методом полного перебора, вычислена его алгоритмическая сложность. Доказана теорема о необходимых и достаточных условиях существования прообраза для произвольной булевой функции, которая рассматривается как значение производной по направлению. Приводимые доказательства носят конструктивный характер. На основе доказанных фактов построены алгоритмы проверки существования прообраза для заданной булевой функции и построения прообраза. В предложенном варианте алгоритм строит только один из возможных прообразов, при условии его существования. Предложенный алгоритм построения прообраза обладает с точки зрения алгоритмической сложности значительной эффективностью по сравнению с методом полного перебора. Приводятся временные оценки сложности основных формальных алгоритмов, разработанных для решения поставленных задач, описано сравнение сложности их работы со сложностью алгоритма интегрирования булевых функций методом полного перебора. Обсуждение и заключения. Выполненная работа может быть полезна для специальных разделов криптографии и теории кодирования, в которых используются булевы функции нескольких переменных.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена решению задачи синтеза управления движением центра масс (задача наведения) беспилотного летательного аппарата (БЛА) с большой дальностью полета на разгонном участке. Условие управления: оптимальный расход топлива. Для решения задачи используется принцип динамического программирования с учетом ограничений на модуль вектора тяги двигателя. Реализация терминального наведения требует формирования управления как функции состояния объекта в конце участка выведения. Достижение этих граничных условий определяет дальнейший переход к баллистической фазе полета.Материалы и методы. Принцип динамического программирования Беллмана является наиболее рациональным с точки зрения реализуемости эффективных в вычислительном отношении бортовых алгоритмов и решения задачи в форме синтеза. При естественной ограниченности величины тяги и энергетических ресурсов на борту данный принцип позволяет получить решения, не содержащие функции переключения. Оптимальное управление в этом случае является гладкой функцией (без разрыва производной) текущих и конечных параметров БЛА.Результаты исследования...
Бесплатно
Способы и технологии электрошлаковой сварки с регулируемым термическим циклом
Статья научная
Введение. Повышение качества и эксплуатационной надежности конструкций энергетического оборудования является актуальной задачей сварочного производства. Её решение возможно на основе разработки или выбора прогрессивных способов и технологий электрошлаковой сварки (ЭШС), устраняющих причины образования трещин отпуска (ТО) в толстолистовых сварных соединениях. Настоящая работа посвящена сравнительной оценке рекомендаций по выбору подобных прогрессивных способов ЭШС. Целями работы являлись решение проблем формирования мелкозернистой, однородной, устойчивой против образования трещин, структуры металла сварного соединения с высокими механическими характеристиками и снижения негативного влияния термического цикла ЭШС на основной металл. Решение этих проблем возможно на основе обоснованного выбора способов и технологий ЭШС с регулируемым (управляемым) термическим циклом.Материалы и методы. Проведён обзор прогрессивных способов и технологий ЭШС с управляемым термическим циклом; выполнено сравнение их достоинств и недостатков; предложены практические рекомендации по выбору прогрессивных методов управления параметрами термического цикла. Результаты исследования. Показано, что умеренное тепловложение при скоростной ЭШС в узкую разделку позволяет за один проход сформировать сварное соединение с более мелкозернистой структурой и высокими механическими свойствами по сравнению со штатными технологиями ЭШС и автоматической сварки под флюсом. Даны рекомендации по практическому использованию способа в сварочном производстве.Обсуждение и заключение. Полученные результаты рекомендуется использовать при разработке технологии ЭШС толстолистовых сварных конструкций атомного и теплоэнергетического оборудования, позволяющей отказаться от послесварочной термической обработки в виде нормализации и высокого отпуска.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Обмолот представляет собой многофакторный процесс, на который влияют, в частности, скорость подачи растительной массы, удельный вес обмолоченного зерна и недомолота, показатели сепарации, засоренность и влажность растительной массы. С этой точки зрения актуальны и вопросы оптимизации профиля среза транспортирующего устройства, которая позволяет проводить обмолот и сепарацию с наименьшими усилиями. Опытным путем установлено также, что на процесс обмолота влияют объем подаваемого зернового материала за секунду (секундная подача) и скорость движения агрегата.Материалы и методы. Исследования проводились на испытательном стенде, оснащенном молотильносепарирующим устройством в форме однополостного гиперболоида. При выполнении представленной работы ширина барабана была разделена на три зоны, а длина - на пять ячеек. Зерно пшеницы, полученное при обмолоте и сепарации в каждой зоне и ячейке, поступало в отдельные контейнеры. Солома собиралась отдельно. Затем зерно и солома взвешивались...
Бесплатно
Статья научная
Представлен сравнительный анализ эффективности классических моделей Голдберга и Холланда и их модификаций, использующих различные варианты поколенческой стратегии. В классических генетических алгоритмах используется концепция, предполагающая, что количество особей в поколении не изменяется. Рассмотрен подход, позволяющий повысить эффективность работы стандартных моделей Голдберга и Холланда за счёт варьирования количества особей в поколении. Различные варианты поколенческой стратегии применены для решения однородной минимаксной задачи теории расписаний, относящейся к классу NP-полных задач. Проведённый вычислительный эксперимент для различного количества процессоров и работ показал, что данный подход позволяет значительно повысить эффективность работы генетических алгоритмов путём малых изменений стандартных моделей, позволяя получать решение, более близкое к точному.
Бесплатно
Сравнение точных решений контактных задач для трансверсально изотропного полупространства
Статья научная
Проведено сравнение точных решений двух контактных задач с неизвестной областью контакта о внедрении эллиптических штампов в трансверсально изотропное упругое полупространство. В первой задаче, названной «традиционной», граница полупространства параллельна плоскостям изотропии. Здесь возможна осевая симметрия для кругового штампа. Во второй задаче, названной «нетрадиционной», граница полупространства перпендикулярна плоскостям изотропии. Здесь осевая симметрия в принципе невозможна: даже для кругового штампа область контакта эллиптическая. Для обеих задач сравнены силы, требуемые для внедрения штампа на заданную величину, и площади возникающих областей контакта. Модель трансверсально изотропного тела применяется для описания многих востребованных в технике и промышленности материалов, параметры упругости которых измерены в последние десятилетия: композиты, керамика, углеволокно, эпоксидный графит, эпоксидное стекло, древесина, состаренные бетоны, некоторые металлы (титан, кобальт, цинк), ряд полупроводников и горных пород.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Множество практических задач опирается на задачу покрытия множеств: построение расписаний, расположение пунктов обслуживания, построение электронных схем. Это определяет актуальность поиска способов повышения эффективности решения данной задачи. Материалы и методы. Рассматриваются методы решения задачи о покрытии множества точным и приближенным алгоритмами. В качестве приближенного метода используется генетический алгоритм, в качестве точного - метод ветвей и границ. Результаты исследования. Генетический алгоритм во всех своих модификациях по временным характеристикам показал предсказуемость и стабильность во всех сериях экспериментов. Метод ветвей и границ был применен к задаче покрытия множеств и показал точные результаты. Обсуждение и заключения. Проведенные исследования показали, что для множеств небольших размеров целесообразно использовать метод ветвей и границ, который продемонстрировал быстрое время выполнения при гарантированно точном результате. Для множеств больших размеров рекомендуется использовать генетический алгоритм, который гарантирует результат с незначительной погрешностью, причем изменение времени его работы стабильно и предсказуемо.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Полимерные материалы (ПМ) все шире используются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Под действием УФ-света ПМ разрушаются. Для защиты ПМ от фотодеструкции применяются УФ-стабилизаторы. Их действие основано на поглощении фотохимически активной компоненты солнечного света или на деактивации возбужденных молекул, уже поглотивших квант света, а также на торможении темновых реакций, индуцированных светом. Цель работы - сравнительный анализ соединений из ряда пространственнозатрудненных фенолов (ПЗФ) и нитроксильных радикалов (НР) в качестве ингибиторов фотодеструкции ПМ.Материалы и методы. Для исследования использовали реактивы квалификации «ч», полиэтиленовую пленку ПЭВД в/с 15803-020. Стабилизатор наносили на пленки методом окунания. Карбонильные группы в полиэтилене определяли методом ИК-спектроскопии. ИК-спектры регистрировали на приборе Varian-640.Результаты исследования. В качестве стабилизаторов фотоокислительной деструкции полиэтилена испытаны 2,4,6-три-трет-амилфенола (1), 2-метил-4,6-ди-третбутилфенола (2), 4-ацетиламино-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-1-оксила (3), 3-карбоксамидо-2,2,5,5 -тетраметилпирролин-1 -оксила (4).Известно, что при облучении в образцах ПМ в процессе фотодеструкции методом ИК-спектроскопии фиксируется накопление карбонильных и гидроксильных групп...
Бесплатно
Сравнительный анализ алгоритмов раскраски обыкновенного взвешенного графа
Статья научная
Рассматриваются и сравниваются алгоритмы решения задачи поиска «минимаксной» раскраски взвешенного по вершинам графа. Приведена математическая постановка задачи, указаны критерии оптимальности решения. Описан точный алгоритм, всегда находящий минимальные по количеству цветов раскраски методом Магу и затем отыскивающий среди них «минимаксный» вариант с помощью 3 модификаций алгоритма «критического пути». Описаны три быстрых эвристических алгоритма: алгоритм, работающий с упорядоченным по локальным степеням списком вершин; алгоритм, основанный на удалении вершин и смежных рёбер; алгоритм, использующий степень насыщения вершин. Все алгоритмы рассмотрены с примерами. Для оценки эффективности алгоритмов поставлен вычислительный эксперимент на нескольких сотнях случайно сгенерированных графов. Алгоритмы сравнивались по скорости работы и близости результата к «минимаксному» варианту раскраски.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованиям на полупромышленной экспериментальной установке «Циклон», которая позволяет проводить параллельные сравнительные аэродинамические испытания цилиндрического циклона с улиткой «ЦН-15у-300» и запатентованного циклона с обратным конусом «ЦОК-200-300». Цель работы - экспериментальное получение основных аэродинамических характеристик центробежных пылеуловителей разной формы без бункеров при проведении параллельных сравнительных испытаний с последующим анализом полученных экспериментальных результатов. Важной научно-технической задачей является повышение эффективности, увеличение производительности при одновременном снижении энергозатрат на вентиляционные системы и металлоемкости пылеуловителей центробежного действия. Материалы и методы. Проведены параллельные сравнительные аэродинамические испытания центробежных пылеуловителей разной формы цилиндрического циклона с улиткой «ЦН-15у-300» и запатентованного циклона с обратным конусом «ЦОК-200-300». При этом использованы пневмометрические трубки Пито и два высокоточных дифференциальных манометра Testo -521. Проведены математические расчеты коэффициентов гидравлического сопротивления исследуемых аппаратов Результаты исследования. В результате экспериментов выявлен характер изменения полных давлений и скорости движения воздуха в различных измерительных точках входных и выходных сечений патрубков циклонных аппаратов при разной производительности вытяжного вентилятора. Рассчитанные коэффициенты гидравлического сопротивления (КГС) аппарата «ЦОК-200-300» оказались в 2-2,2 раза меньше КГС «ЦН-15у-300» за счет более высокой скорости потока в теле аппарата, что говорит о его лучших аэродинамических характеристиках и возможно более высокой эффективности пылеулавливания за счет высокой степени турбулизации потоков. Обсуждение и заключения. Полученные при испытаниях аэродинамические характеристики применяются в процессе эксплуатации для оценки эффективности и экономической выгоды использования циклонного аппарата. Для проверки полученных выводов необходимы дальнейшие экспериментальные исследования на полупромышленной установке.
Бесплатно
Краткое сообщение
Рассмотрен списочный алгоритм В.Н. Плотникова - В.Ю. Зверева. Использованы минимаксный, квадратичный и кубический критерии. Разработаны программные средства для анализа эффективности критериев.
Бесплатно
Сравнительный анализ методов ускорения поверхностного легирования в порошковых средах
Статья научная
Рассмотрены возможности ускорения процессов химико-термической обработки (ХТО) металлических изделий, осуществляемых с использованием порошковых насыщающих сред. Предложен способ ХТО, позволяющий интенсифицировать процесс образования диффузионного слоя и снизить энергетические затраты на его осуществление. Практическая апробация подтвердила целесообразность применения данного способа.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию криптографической системы NTRUEncrypt, расчету алгоритмической сложности разработки криптосистемы NTRUEncrypt и ее модификации. Цели исследования: разработка эффективного постквантового криптографического алгоритма NTRUEncrypt, обладающего высокой криптостойкостью к атакам с квантового компьютера, а также разработка модификации предложенного алгоритма, анализ и экспериментальное доказательство его преимуществ.Материалы и методы. Предложено описание системы шифрования NTRUEncrypt. Изучена модификация рассматриваемого алгоритма, представлена блок-схема реализации основанного на нем программного средства. Приведен пример работы программного средства и дана его характеристика. Достоверность результатов обоснована с помощью U-критерия Манна - Уитни. При проведении эксперимента использована сторонняя программная реализация криптографической системы RSA. В исходный код всех трех программ NTRUEncrypt, RSA, модификации NTRUEncrypt был внедрен элемент класса Stopwatch...
Бесплатно
Статья научная
Предложен пример применения методики анализа по функциональной полноте для сравнения систем имитационного моделирования и определения степени их соответствия требованиям пользователей.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе дана оценка турнирного отбора, применяемого в генетическом алгоритме для однородных систем обработки информации, путем сравнения стандартной схемы турнирного отбора с её модификациями при помощи вычислительного эксперимента.
Бесплатно
Стабилизаторы для функциональных медных наноматериалов триботехнического назначения
Статья научная
При помощи расчетов методом теории функционала плотности систематически исследован процесс образования комплексов азотсодержащих молекул с малыми кластерами меди Cun(n=1-7, 13). Показано, что молекулы R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O) перспективны для поиска присадок для кластеров меди, так как являются синтетически доступными, имеют возможность проявлять восстановительные свойства, прочно связываются с атомами меди и не искажают исходную структуру кластера. Используя любой объемный заместитель R, можно блокировать доступ к большой площади поверхности кластера для агрессивных соединений. Комплексы кислорода на поверхности медного кластера существенно уступают в прочности структурам, образованным молекулами R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O). В зависимости от размера кластера сила взаимодействия изменяется синусоидально от минимума к максимуму.
Бесплатно
Стандартизация - фактор, влияющий на конкурентоспособность продукции
Статья научная
Представлены результаты анализа влияния нормативной документации по стандартизации на конкурентоспособность в машиностроении. Рекомендован подход по формированию национальных стандартов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты статистической обработки отклонений профилей дорожек качения наружного и внутреннего колец подшипников цилиндрошлифовальных станков. Установлены закономерности формирования спектров вибрации подшипников одной и той же серии и типоразмера, определяющие выбор практических рекомендаций по снижению уровней шума подшипниковых узлов.
Бесплатно
Статистический анализ размерных характеристик пыли, образующейся при механической обработке металлов
Статья научная
Введение. Статья посвящена математическому анализу фракционного состава пыли, образующейся при работе рельсорезного станка. Установлено, что исследованный полидисперсный материал хорошо описывается однопараметрическим экспоненциальным распределением. В то же время адекватным для достижения целей расчета циклонов представляется логнормальное распределение частиц по размерам, параметры которого определены методами математического программирования.Целью работы являлась отработка математических методов корректного осреднения размерно-массовых параметров пыли при механической обработке твердых металлов.Материалы и методы. Изучалась возможность аппроксимировать экспериментальные данные распределениями Розина - Раммлера (классическим, обобщенным трехпараметрическим P(x, D, n, m) и упрощенным экспоненциальным P(x), в котором n = 1). Сопоставлялись соответствующие результаты между собой и с данными аппроксимации логнормальной и двойной логнормальной функциями. Эти результаты свидетельствуют о близком качестве аппроксимации с использованием модельных распределений P(x):• пятипараметрического двойного логнормального;• трехпараметрического типа Розина - Раммлера;• двухпараметрического классического Розина - Раммлера;• однопараметрического экспоненциального.Результаты исследования...
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена теоретическому описанию процесса переноса ионов в мембранных системах в гальваностатическом режиме. В качестве мембранной системы рассматривается канал обессоливания электродиализного аппарата. Цели работы: создание и верификация двумерной математической модели стационарного переноса ионов соли в канале обессоливания электродиализного аппарата для гальваностатического режима.Материалы и методы. Предложена новая модель переноса ионов. Она основана на системе уравнений Нернста — Планка — Пуассона для электрического потенциала и на уравнении для функции электрического тока. Получено численное решение краевой задачи модели методом конечных элементов с помощью программного пакета Comsol Multiphysics.Результаты исследования. Разработанная математическая модель позволяет описать стационарный перенос ионов бинарной соли в канале обессоливания электродиализного аппарата. При этом учитываются нарушение электронейтральности раствора и формирование расширенной области пространственного заряда при сверхпредельных токах в гальваностатическом режиме...
Бесплатно
