Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика @vestnik-psu-mmi
Статьи журнала - Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика
Все статьи: 877
Моделирование дискретного управления противовирусным иммунным ответом в условиях неопределенности
Статья научная
Рассматривается численное решение задачи дискретного управления иммунным ответом при инфекционном заболевании в условиях неопределенности. Задача дискретного управления представлена нелинейной системой обыкновенных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом. Условия неопределенности означают, что значения параметров модели неизвестны, а их оценка корректируется по мере поступления новых клинико- лабораторных данных. Для решения данной задачи предложен алгоритм, позволяющий в рамках математической модели инфекционного заболевания одновременно строить управление и идентифицировать параметры. С помощью предложенного алгоритма построены программы лечения, основанные на реализации иммунотерапии, а также проведена идентификация параметров математической модели противовирусного иммунного ответа. Показано, что иммунотерапия позволяет проводить эффективное лечение при острой форме инфекционного заболевания.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен алгоритм расчета распределения коэффициента жесткости вдоль фронта трещины. В работе представлен междисциплинарный подход к анализу процессов разрушения, сочетающий расчетные методы механики разрушения с традиционным материаловедческим анализом микроструктуры. Предложена новая методика оценки склонности материала к хрупкому или вязкому разрушению, основанная на введении и анализе коэффициента жесткости напряженного состояния, распределенного вдоль фронта трещины. Разработан алгоритм численного расчета данного параметра, что позволило установить его взаимосвязь с T-напряжениями и радиусом зоны пластичности. Установлено, что при малом радиусе зоны пластичности и около-нулевых значениях T-напряжений наблюдается повышение склонности к хрупкому разрушению, в то время как увеличенные значения этих параметров способствуют формированию «мягкого» напряженного состояния и переходу к вязкому характеру разрушения. Полученные результаты позволяют восполнить существующий методический разрыв между фрактографическим анализом и количественными методами механики разрушения и могут быть использованы при прогнозировании характера разрушения конструкционных материалов.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен кинематический анализ двухзвенного манипуляционного робота типа SCARA с учетом непараллельности осей и мануального рабочего органа с четырьмя степенями свободы. Построена кинематическая модель с учетом рабочего органа, решена обратная задача кинематики. Рассмотрен пример медицинского манипуляционного робота для применения полученной модели в проведении операции по транспедикулярной фиксации позвоночника.
Бесплатно
Моделирование конвективных течений в CFD-пакетах
Статья научная
Проведено численное исследование формирования конвективных течений в цилиндрическом слое жидкости с локализованным нагревом в центральной части. Для численной реализации задачи использовался конечно-элементный программный комплекс ANSYS. Расчеты проводились двумя различными методами, реализованными в CFD-пакетах CFX и FLUENT. Получены интегральные характеристики, характеризующие временную эволюцию течений. Проведено сравнение решений, полученных различными решателями, с экспериментально полученными данными.
Бесплатно
Моделирование логических схем посредством теории множеств
Статья научная
На основании известных теорем о непротиворечивости лямбда-исчисления, доказанных в семантике самопринадлежности, описан способ моделирования логических схем посредст- вом теории множеств, использующий модель двузначной логики; из этих теорем о непро- тиворечивости следует непротиворечивость моделей логических схем.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования процессов переноса продуктов горения, выделяющихся при комбинированном пожаре. Комбинированный пожар представляет собой точечный торфяной пожар и распространяющийся от него низовой лесной пожар. Лесной пожар перемещается с течением времени и является нестационарным источником примеси и тепла.
Бесплатно
Моделирование отсрочки поимки цели в ADT-игре с тремя защитниками
Статья научная
Рассматривается вариант Attacker-Defender-Target задачи с тремя защитниками. Задача рассматривается в простых движениях в плоской постановке: цель и защитники двигаются прямолинейно с постоянной скоростью. Начальное положение цели и атакующего задано. В этом случае движение цели определяется её начальным вектором скорости, а защитников – моментом и углом выпуска. Считается, что все защитники выпускаются сразу в начальный момент времени обнаружения атаки, так как их выпуск позже может быть шумным и демаскировать цель для атакующего. Защитники представляют собой ложные цели, фактически задача заключается в определении таких траекторий защитников, при которых атакующий вначале занимается их перехватом, и только после этого переключается на преследование основной цели. Тем самым время перехвата основной цели увеличивается, и при некоторых значениях параметров она может стать недостижима для имеющего ограниченный запас энергоресурса атакующего. В исследовании рассматривается модель работы системы самонаведения автономного атакующего аппарата, основанная на пропорциональной навигации, при этом сначала атакующий решает задачу совместного преследования целей, затем обходит цели по очереди. Разработан программный комплекс, проведено численное моделирование, определены оптимальные углы выпуска трех защитников для различных курсовых углов цели. Для каждого из рассмотренных случаев найдено решение, при котором атакующему не хватает энергоресурса для перехвата основной цели.
Бесплатно
Статья научная
Описана программная реализация приближенного моделирования пропускной способности дорожной сети города на примере города Березники Пермского края. В модели учтены ос-новные транспортные потоки, применен алгоритм поиска максимального потока. Посредст-вом модели рассмотрены малые возможные изменения дорожной сети с целью повышения пропускной способности всей дорожной сети города в целом; эффективность предложен-ных изменений оценена количественно.
Бесплатно
Моделирование процесса деформирования и разрушения образцов соляных пород при сжатии
Статья научная
Модернизированный деформационный критерий разрушения по предельной главной де-формации как функции коэффициента жесткости напряженного состояния использован при численном моделировании в пакете Ansys процесса сжатия образцов соляных пород Верх-некамского месторождения. Представлен анализ развития зон разрушения образцов различ-ной геометрии, а также соответствующие расчетные кривые напряжение-деформация, включая ниспадающую ветвь. Рассмотрены варианты образцов с включениями глинистых прослоев.
Бесплатно
Статья научная
Проведено теоретическое моделирование процесса коробления вентилятора из полиэтилена, наполненного наночастицами титаната-цирконата свинца Pb(Ti,Zr)O 3, имеющими отрицательный коэффициент температурного расширения. Показано, что при объемном наполнении порядка 30% удается практически полностью устранить эффект коробления, возникающий при остывании данной конструкции.
Бесплатно
Моделирование радиационно-устойчивой ячейки памяти SRAM
Статья научная
Выполняется анализ радиационно-устойчивой ячейки памяти SRAM DICE - SRAM, как дублированного SR триггера с инверсными входами и автомата Мура. Получаются характеристические уравнения, описывающие DICE - SRAM. Устанавливаются путем моделирования в системе схемотехнического моделирования NI Multisim 10 фирмы National Instruments Electronics Workbench Group виды отказов, парируемых ячейкой.
Бесплатно
Статья научная
В рамках работы исследовано распространение сетевого вируса в локальной компьютерной сети. Были предложены две перколяционные модели, описывающие два вида сетей: проводные и беспроводные. Порог перколяции соответствует доле зараженных компьютеров в сети, при которой сеть теряет работоспособность. Для моделей были разработаны и реализованы алгоритмы заполнения решетки занятыми узлами, распределения занятых узлов по кластерам, поиска перколяционного кластера, определения порога перколяции. Был проведен численный эксперимент по оценке порога перколяции и его зависимость от различных характеристик вируса.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача управления подъемом и горизонтальной ориентацией беспилотного трикоптера с тяговыми двигателями, расположенными в одной плоскости, в вершинах правильного треугольника. Построена математическая модель динамики трикоптера с учетом наличия нагрузки с переменной массой и координатой приложения опрокидывающей силы. Представлены алгоритм управления для стабилизации по высоте и ориентации с учетом углов крена и тангажа, основанный на ПИД-регуляторе и алгоритм управления тягой двигателей трикоптера для стабилизации его только по высоте без учета отклонения ориентации, использующий быстрый алгоритм 2-го порядка. Построена компьютерная модель системы управления трикоптером в пакете Simulink. С помощью модели исследована работа быстрого алгоритма для управления взлетом и посадкой летательного аппарата.
Бесплатно
Моделирование стационарного теплового режима цилиндрического элемента каркаса на орбите
Статья научная
Методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS решена задача нахождения температурных полей цилиндрического элемента разворачиваемой конструкции. Исследуется стационарное тепловое состояние полой цилиндрической конструкции в условиях низкой околоземной орбиты. Проведена оценка влияния учета лучистого теплообмена на внутренней границе цилиндра. Для вариантов медного, алюминиевого покрытия и отсутствия внешней фольги получено распределение температур в равновесном состоянии. Предложен способ пассивного регулирования стационарных температур с помощью частичного покрытия медной фольгой, хорошо поглощающей тепловое излучение Солнца.
Бесплатно
Моделирование стохастических систем дифференциальных уравнений с переменными запаздываниями
Статья научная
Рассматриваются вопросы использования метода статистического моделирования (Монте-Карло) для численного исследования нелинейных систем стохастических дифференциальных уравнений с переменными запаздываниями. Приведены примеры анализа систем различного порядка. Произведено сравнение результатов расчетов для линейных систем с кусочно-постоянными запаздываниями, полученных рассматриваемым методом и на основе схемы расширения фазового пространства. Расчетные алгоритмы реализованы на входном языке пакета компьютерной алгебры Mathematica.
Бесплатно
Моделирование трехмерных конвективных течений с помощью пакета OpenFOAM
Статья научная
Проведено численное моделирование свободной тепловой конвекции в ячейке Хеле-Шоу при подогреве снизу. Расчеты выполнены в 3Б-постановке с помощью открытого пакета OpenFOAM, представляющего собой интегрируемую платформу для численного моделирования задач механики сплошных сред. В широком диапазоне управляющих параметров верифицировано приближение плоских траекторий, традиционно применяющееся для ячейки Хеле-Шоу при расчете конвективных движений. Для определенной геометрии продемонстрировано хорошее согласие данных ЗБ-моделирования, экспериментов и результатов двумерных расчетов. Обсуждены границы применимости приближения плоских траекторий.
Бесплатно
Моделирование троированного мажоритарного элемента в quartus prime state machine
Статья научная
Для создания высоконадежных цифровых автоматов на основе программируемых логических интегральных схем исследуется мажоритарный элемент, основанный на полном сумматоре, в среде Quartus Prime State Machine. Для этого к ранее разработанному графу автомата добавляются две новые группы входов. Моделирование отказа одном из трех мажоритаров выполняется путем указания соответствующей константы в одной из трех входных групп. Проведена оценка функционирования разработанного устройства.
Бесплатно
Моделирование управления иммунным ответом в условиях неопределенности на основе клинических данных
Статья научная
Цель работы заключается в численном решении задачи управления иммунным ответом в условиях неопределенности. Задача управления описана системой нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом. Условия неопределенности означают, что значения параметров неизвестны, а их оценка уточняется по мере поступления новых экспериментальных данных. Рассматривается иммунный ответ при острой пневмонии и вирусном гепатите B. Построены программы лечения, основанные на реализации иммунотерапии, которая заключается во введении готовых иммуноглобулинов или донорских антител. Представленные результаты основаны на реальных клинических данных.
Бесплатно
Моделирование усовершенствованных устройств программируемой логики
Статья научная
Представлены результаты статического и динамического моделирования усовершенство-ванных логических элементов DC LUT, LUT ST, адаптивного логического элемента, кото-рый может быть настроен как на реализацию функции LUT, так и на реализацию дешифра-тора DC, что обеспечивает возможность реализации систем логических функций в СДНФ. LUT ST позволяет реализовать двухфазную дисциплину вычислений, что необходимо в са-мосинхронных схемах (ССС). Моделирование подтвердило работоспособность предложен-ных технических решений, на которые получены патенты РФ.
Бесплатно
Модель СМО с неоднородными заявками и абсолютным приоритетом обслуживания
Статья научная
Разработан имитационный алгоритм функционирования одноканальной СМО с абсолютным приоритетом обслуживания. При сравнении его с ранее опубликованными работами других авторов выделяется ряд преимуществ: отсутствие операторов безусловного перехода и, как результат, лучшая наглядность и более лёгкая сопровождаемость кода, меньшая длина кода при одинаковой сложности алгоритма.
Бесплатно
