Статьи журнала - Сибирский аэрокосмический журнал
Все статьи: 3183
Использование теории кубатурных формул в задачах автоматического управления
Статья научная
Предлагается метод решения задач анализа поведения динамической системы и синтеза управляющих воздействий, основанный на использовании теории кубатурных формул и сопутствующей этому процедуре дискретизации непрерывного движения системы. В результате чего математическая модель представляется в виде системы линейных алгебраических уравнений, роль неизвестных в которых играют значения координат состояния и управления системы в фиксированные моменты времени. Это позволяет получить описание поведения системы и форму управляющих воздействий в конечном, аналитически представленном виде.
Бесплатно
Использование функций чувствительности для расчета включений трубок траекторий управляемых систем
Статья научная
Рассматриваются вопросы применения функций чувствительности для вычисления границ включений множеств достижимости управляемых систем в задачах оценки предельных отклонений летательных аппаратов: самолета, ракеты, космического корабля. Как правило, в рамках теории чувствительности проводится численное исследование параметрической модели управляемой системы во всем диапазоне изменения определяющей совокупности параметров. Практическое применение такого подхода очень часто оказывалось нецелесообразным или невозможным из-за огромного количества требуемых вычислений и необозримости получаемых результатов. Предложенное и реализованное в статье совместное применение функций чувствительности и символьных формул решений позволяет эффективно вычислять включения множеств достижимости - совокупностей концов всех траекторий управляемой системы, начинающихся в начальный момент времени в точках начального множества. Эти множества применяются в задачах гарантированного оценивания совокупностей отклонений летательных аппаратов и задачах контроля предельных отклонений, при этом действующие на систему внешние возмущения и ошибки наблюдения заключены в определенных пределах (стеснены ограничениями). Под функциями чувствительности понимаются производные различных переменных состояния и показателей качества по параметрам соответствующей и определяющей группы. Эти функции являются решениями уравнений чувствительности, которые могут быть непосредственно получены из известной параметрической модели системы. Описанный в статье метод, использующий символьные формулы решения и функции чувствительности, позволяет получить надежную оценку множеств достижимости управляемых систем в условиях неопределенности, если в правые части этих систем управляющие воздействия входят произвольным образом, не только как аддитивный член. Область применения этого метода включает задачи оценки предельных отклонений при движении самолета на этапе автоматического захода на посадку, задачи определения возможности потери устойчивости движения летательного аппарата на заданном интервале времени, т. е. задачи траекторной безопасности летательного аппарата, задачи посадки вертолета. Упрощенным критерием потери устойчивости в подобных задачах служит вычисление некоторого порогового или критического значения одного из параметров движения и оценки границ областей всех возможных траекторий. Представлены результаты применения численных методов, основанных на символьных формулах решений и функциях чувствительности и оценивании всех возможных ее значений.
Бесплатно
Использования методологии PLSA для адаптивной корректировки модели пользователя
Статья научная
Рассматривается алгоритм непрерывной корректировки модели (профиля) пользователя. Исходными данными являются начальный профиль и история предыдущих запросов. В алгоритме используется методология PLSA. Для достижения поставленной цели вводится понятие временного латентного семантического пространства.
Бесплатно
Испытание алгоритма метода "гусеница-SSA" для восстановления временного ряда
Статья научная
Рассмотрен базовый алгоритм метода «Гусеница-SSA» и проведены его испытания.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется необходимость создания метода имитации звездного неба для отработки космических аппаратов и проведения испытаний систем ориентации и стабилизации в лабораторных условиях. Современное освоение космического пространства и, как следствие этого, усложнение технических требований к средствам обеспечения полета постоянно повышаются, соответственно, возрастают требования по обеспечению точности определения положения и ориентации космического аппарата. Приводится история развития приборов астроориентации и, в частности, звездных датчиков. Современный этап развития звездных датчиков наступил с появлением матричных приемников излучения: ПЗС- и КМОП-видеоматриц. Такие звездные датчики привязываются уже не к отдельным, заранее заданным звездам, а определяют свою ориентацию по изображениям групп звезд, видимых в поле зрения прибора. Приводятся примеры по их области применения, а именно определение ориентации датчика, наведение некоторого устройства, установленного на космический аппарат, и другие. Приводятся современные требованиях к астронавигации. Рассматриваются основные принципы наземной отработки системы ориентации и стабилизации космического аппарата с использованием имитаторов звездного неба. Это этап отработочных и автономных испытаний на аппаратно-программном стенде полунатурного моделирования. На сегодняшний день на предприятии АО «ИСС» для проведения данных типов испытаний космических аппаратов имеется комплексно-моделирующий стенд, использующий методы как математического, так и полунатурного моделирования, в состав которого входят различные имитаторы звездного неба. Развитие данных имитаторов имеет большую историю, приводится сравнительная таблица используемых ранее имитаторов. Показаны структуры как прошлых, так и современных имитатора звездного неба. В выводах говорится о необходимости создания метода, который позволит имитировать вращение космического аппарата со скоростями до 15-30°/с. Данный метод позволит проводить испытания системы ориентации и стабилизации современных космических аппаратов.
Бесплатно
Испытания жидкостных ракетных двигателей малой тяги в условиях глубокого вакуума
Статья научная
Испытания жидкостных ракетных двигателей малой тяги имеют особенности, определяемые специфическими условиями их эксплуатации в составе космических летательных аппаратов. Рассмотрены научно-технические решения, обеспечивающие выполнение требований по проведению огневых испытаний в условиях, соответствующих космическому пространству.
Бесплатно
Статья научная
Проведены исследования терморегулирующих покрытий углепластиковых элементов конструкций космических аппаратов, полученных ионно-плазменным напылением. Выявлены режимы получения покрытий, которые удовлетворяют требованиям по терморадиационным характеристикам.
Бесплатно
Испытания образцов радиоотражающих покрытий на стойкость к внешним воздействующим факторам
Статья научная
Проведены ускоренные климатические испытания (УКИ) образцов с радиоотражающим покрытием. Представлены результаты испытаний образцов до и после УКИ. Контролю подвергались: внешний вид, терморадиационные характеристики A s, E n коэффициент радиоотражения, адгезионная прочность. Также были проведены испытания образцов на радиационное воздействие. Проведенные испытания показали, что требуемыми характеристиками обладают образцы радиоотражающих покрытий, выполненные по трем схемам. Разработанные покрытия могут быть рекомендованы для нанесения на углепластиковые рефлекторы антенн, работающих в диапазоне частот до 24 ГГц.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены основные результаты испытаний лётных партий электронных компонентов (ЭК) на дозовые эффекты длительного низкоинтенсивного воздействия ионизирующих излучений космического пространства. Используемый подход обеспечивает экспериментально-расчетную оценку проектного радиационного запаса компонента в аппаратуре на этапе комплектования бортовой аппаратуры космического аппарата. Испытательный комплекс для выборочных испытаний лётных партий ЭК включает в себя две гамма-установки панорамного типа с регулировкой мощности дозы гамма-излучения Со-60 в диапазоне от 0,1 до 0,01 рад/с, а также систему дозиметрии для калибровки поля гамма-излучения по поглощенной дозе в кремнии с неопределенностью не более 2,5 %. Результаты испытаний для биполярных компонентов российского производства показали, что радиационная стойкость компонентов в зависимости от мощности дозы может иметь различный характер, выражающийся как в увеличении, так и в снижении радиационной стойкости при уменьшении мощности дозы. Обнаружены эпизодические случаи неконтролируемых изменений в технологии производства компонентов, происходящие в течение времени менее года и приводящие к изменениям в радиационной стойкости по дозовым эффектам до порядка величины. При поглощенной дозе ниже 30 крад в биполярных ЭК эффект мощности дозы может проявляться исключительно в повышенной скорости восстановления параметров ЭК после облучения при высокой мощности дозы в процессе последующего отжига при комнатной или повышенной до 100 °С температуре. Установлено, что в условиях переменной во времени мощности дозы, моделирующей последствия мощной вспышки на Солнце, в ЭК биполярной технологии, которые характеризуются эффектом, противоположным эффекту ELDRS, наблюдается временный параметрический отказ. Обнаруженные дозовые эффекты предложено принимать во внимание при корректировке стандартных методов испытаний.
Бесплатно
Исследование RQ-системы 1 с r-настойчивым вытеснением альтернативных заявок
Статья научная
Рассматривается космическая сеть связи, управляемая протоколом случайного множественного доступа. Построена математическая модель двух фирм, конкурирующих за право обладания сетевым ресурсом. Каждая фирма пытается продвинуть свои сообщения в широковещательный канал связи, вытесняя сообщения альтернативной фирмы. Данная модель может использоваться для передачи срочных сообщений, задавая приоритет той или иной фирме. Математической моделью конкурирующих фирм является RQ-система с двумя входящими простейшими потоками, произвольным распределением времени обслуживания и вытеснением альтернативных заявок, т. е. если в момент прихода заявка первого типа обнаруживает прибор занятым заявкой первого типа, то она уходит в ИПВ1 (источник повторных вызовов для заявок первого типа), где осуществляет случайную задержку, распределенную по экспоненциальному закону с параметром s1. После случайной задержки заявка вновь обращается к прибору с повторной попыткой его захвата. Если же в момент прихода заявка первого типа обнаруживает прибор занятым заявкой второго типа, то пришедшая заявка с вероятностью r1 вытесняет заявку второго типа, которая уходит в ИПВ2 (источник повторных вызовов для заявок второго типа), а сама встает на обслуживание, иначе с вероятностью 1 - r1 уходит в ИПВ1, где осуществляет случайную задержку. Для заявок второго типа ситуация будет аналогичная. Исследование системы проводится методом асимптотического анализа в предельном условии большой задержки заявок в ИПВ. При использовании данного метода составлена система дифференциальных уравнений Колмогорова для распределения вероятностей числа заявок в источниках повторных вызовов и состояний прибора, выполнен переход к системе дифференциальных уравнений для частичных характеристических функций. Применяя предлагаемый метод для данной RQ-системы, получены среднее значение числа заявок в первом и втором источниках повторных вызовов и распределение вероятностей состояний прибора. Рассмотрен пример численной реализации для функции распределения времени обслуживания, представляющей взвешенную сумму гамма- и экспоненциального распределений. Установлено, что для некоторых значений параметров распределения времени обслуживания и интенсивности входящего потока стационарный режим в системе не существует, а для некоторых других значений параметров распределения времени обслуживания стационарный режим существует при любых сколь угодно больших значениях интенсивностей λ1 и λ2 входящего потока. Результаты могут быть использованы для установления количества сообщений, которые ожидают повторного обращения, а также для установления значений параметров, при которых система работает оптимально.
Бесплатно
Статья научная
Представлено решение актуальной практической задачи определения стратегии реагирования на инциденты информационной безопасности в информационных системах с помощью прецедентного анализа. Рассмотрен процессный подход к управлению инцидентами и его основные стадии. Процесс управления инцидентами, согласно требованиям нормативных документов, включает четыре этапа: обнаружение инцидента, реагирование на инцидент, расследование, корректирующие действия. На втором этапе процесса управления инцидентами существует актуальная проблема оперативного реагирования на инциденты информационной безопасности. Необходимо решить, какую стратегию из множества заданных выбрать, либо определить, что подходящей стратегии не существует и ее необходимо сформировать. В качестве решения проблемы выбора стратегии реагирования предлагается использовать аппарат прецедентного анализа. Для решения данной задачи предполагается применение упрощенного цикла рассуждения на основе прецедентов, который не включает этап адаптации сценариев реагирования. Классификация основана на количестве найденных аналогий и значении степени подобия. Инциденты сопоставляются классам прецедентов на основе найденных аналогий в каждом классе. По значению степени подобия инциденту ставится в соответствие конкретный прецедент из класса и связанная с ним стратегия реагирования. В соответствии с предложенной концепцией анализа инцидентов разработан новый алгоритм классификации инцидентов информационной безопасности в информационных системах на базе прецедентного и статистического анализа. Разработанный алгоритм отличается от известных автоматизированным выбором оптимального порогового значения с помощью ROC-анализа. Алгоритм предусматривает возможность выбора критерия максимального качества классификатора в зависимости от допустимого значения ошибок первого и второго рода. Проведена оценка эффективности разработанного алгоритма на множестве тестовых данных. Предложенная концепция построения системы прецедентного анализа позволяет повысить оперативность реагирования и многократно использовать ранее накопленный опыт в процессе управления инцидентами информационной безопасности.
Бесплатно
Статья научная
С целью оптимизации процесса сопровождения оборудования на энергетических предприятиях исследуется внедрение автоматизированной системы с элементами экспертной системы. По результатам выполненного моделирования бизнес-процессов можно увидеть и оценить результаты оптимизации.
Бесплатно
Статья научная
Сегодня существует много подходов к разработке параллельных программ. Считается более эффективным написание таких программ под определенную вычислительную систему (ВС). В статье предлагается абстрагироваться от особенностей той или иной ВС и наметить планы по разработке некой автоматизированной системы, позволяющей стремиться к повышению эффективности кода за счет создания программ с неограниченным параллелизмом, а также исследовать возможность разработки более эффективных программ с помощью ограничений, накладываемых на максимальный параллелизм. В качестве примера приводится анализ различных алгоритмов умножения матриц. В качестве математического аппарата в исследовании рассматривались различные подходы к описанию алгоритмов, в том числе, подход, основанный на неограниченном параллелизме. Предлагается подход, в основе которого лежат различные ограничения, накладываемые на параллелизм. В ходе работы подробно изучались последовательные и параллельные методы умножения матриц, в том числе, ленточные и блочные алгоритмы. В результате проведенного исследования были изучены различные методы умножения матриц (последовательные, с левой и правой рекурсией, параллельные) и найдены более эффективные из них с точки зрения используемых ресурсов и ограничений, накладываемых на параллелизм. Были проанализированы и предложены последовательный метод и каскадная схема суммирования как возможные способы свертки результатов решения задачи, полученных после этапа декомпозиции. Также был разработан и реализован ряд программ с различным уровнем параллелизма на функционально-потоковом языке параллельного программирования. В перспективе подобные преобразования можно проводить формально, опираясь на базу знаний и язык, допускающий эквивалентные преобразования исходной программы в соответствии с заложенными в него аксиомами и алгеброй преобразований, а также заменой эквивалентных по результатам функций, обладающих разным уровнем распараллеливания. Данные исследования можно применять для повышения эффективности разрабатываемых программ с точки зрения использования ресурсов во многих отраслях науки, в том числе, и в сфере разработки ПО для нужд астрономии и ракетостроения.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ характеристик существующей орбитальной группировки системы ГЛОНАСС и тенденций развития зарубежных глобальных навигационных спутниковых систем, выработаны подходы и требования для разработки модернизированной структуры орбитальной группировки. Проанализированы различные варианты модернизации орбитальной группировки ГЛОНАСС, исследована эволюция и методы ее компенсации для рассматриваемых вариантов орбитальных группировок. Разработаны предварительные предложения по структуре орбитальной группировки системы ГЛОНАСС к 2020 г.
Бесплатно
Статья научная
В качестве наиболее распространенных датчиков величины деформации упругого элемента весоизмери- тельных устройств используют индуктивные, емкостные и тензорезисторные преобразователи деформации. В известных датчиках преобразование входной неэлектрической величины в электрический сигнал осуществля- ется в два этапа: сначала происходит ее преобразование в изменение одного из параметров (индуктивности, емкости, сопротивления и т. п.), а затем это изменение преобразуется в электрическую величину. Основными проблемами подобных датчиков является высокая зависимость от стабильности их параметров, темпера- турная зависимость и относительно низкая чувствительность вследствие измерения только части величины деформации. К недостаткам следует отнести аналоговый принцип действия, в то время как основные элек- трические преобразователи фиксируют частотные изменения. Для устранения этого недостатка в конст- рукцию устройств встраивают преобразователи - блоки, переводящие аналоговый сигнал в частотный. Эти устройства имеют очень слабый выходной сигнал, и для вывода его на необходимый уровень применяются усилители. Наличие в цепи преобразования сигналов большого количества дополнительных звеньев существенно снижает точность измерения. Для силоизмерительных устройств целесообразно применение струнного дат- чика (СД). Этот датчик обладает высокой точностью и малой инерционностью. Погрешность СД от гисте- резиса не превышает 5 г на 15 кг приложенного веса. Приведены результаты исследования статических и ди- намических характеристик оригинальных конструкций весоизмерительных устройств на основе кольцевого упругого элемента переменного сечения и встроенного в него струнного датчика. Проведенные исследования подтвердили работоспособность устройств в широком диапазоне нагрузок, отмечены высокая чувствительность и точность измерений. Однако существенным недостатком СД является повышенная чувствительность к внешним возмущениям. СД преобразует внешнее силовое воздействие в колебания струны, и его высокая точность будет обеспечиваться только в том случае, если будут отсутствовать любые внешние источники колебания, которые могут привести к существенным погрешностям измерения.
Бесплатно
Исследование вихревых турбулентных потоков в поле центробежных сил
Статья научная
Рассмотрены особенности проточной части высокооборотного центробежного насоса с полуоткрытым рабочим колесом. Получены зависимости по расчету основных параметров вихревого турбулентного потока в поле центробежных сил полуоткрытого рабочего колеса насоса.
Бесплатно
Исследование влияния альфирования на структуру и свойства сплава ВТ6
Статья научная
В работе рассмотрено влияние двух технологий альфирования (окисления) на структуру и свойства деформируемого титанового сплава ВТ6, который применяют, в частности, в авиационной и космической промышленности. Нанесение оксидного покрытия методами химико-термической обработки (ХТО) позволяет компенсировать основной недостаток сплава - низкую износостойкость поверхности. Повышается исходный комплекс свойств. Объектами исследования являются титановый сплав ВТ6 и его оксидные покрытия. Сравнивали два образца детали с оксидными покрытиями, полученными по разным технологиям. Первая технология - альфирование в мелкозернистом графите, вторая - альфирование в вакууме. Цель работы - выяснить влияние двух технологий альфирования на структуру и свойства сплава ВТ6. Альфирование проведено: 1) в мелкозернистом графите при температуре 800±10 °С с выдержкой в течение 8 ч; 2) в электропечи при температуре 760-780 °С в вакууме 10-1 - 10-3 мм рт. ст. в течение 1,5-2 ч. Выполнено исследование микроструктуры (световая и электронная микроскопия). Использовали микроскоп типа Carl Zeiss Axio Observer A1m с применением цифровой камеры, переходных устройств преобразования оптического сигнала, компьютер. Проведена статистическая обработка по программе SIAMS700. Электронно-микроскопические исследования выполнены с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ) EVO 50 с энергодисперсионным микроанализатором INCA Energу 350. Рентгенофазовый анализ проведен с помощью рентгеновского дифрактометра Shimadzu XRD7000, Япония (излучение CuKa, монохроматор), в следующем режиме: диапазон от 5 до 70° по шкале 2θ, шагом 0,03°, скорость сканирования 1,5 °/мин. Исследовали порошки, полученные с двух видов покрытий. Микротвердость образцов измеряли на микротвердомере DM8 по ГОСТ 9450-76. Износостойкость сплава оценивали на специальной лабораторной установке. Выяснен фазовый состав и структура сплава ВТ6 после альфирования. В диффузионном слое обнаружены: после альфирования в графите - фазы TiO2; Ti3O; TiN. После альфирования в вакууме - TiO2; Ti6O11. В альфированном слое после обработки в графите выявлены зерна α - твердого раствора, интерметаллиды Ti-Al-V, Ti-V и Ti-Al; в альфированном слое после обработки в вакууме содержится больше титана, также выявлены участки со 100 % (ат.) титана; видна область твердого раствора (α) и интерметаллиды Ti-Al-V, Ti-V и Ti-Al. Толщина оксидированного слоя составляет в среднем 103,6 мкм (графит), а в вакууме - 66,8 мкм. Средний размер зерна в слое составляет 17,2 мкм (графит); 6,0 мкм (вакуум). Установлено, что химико-термическая обработка (альфирование) способствует существенному повышению микротвердости в диффузионном слое. На поверхности получена твердость HV580 (вакуум) и HV724 (графит). Альфирование в графите и вакууме обеспечивает износостойкость изделия, однако лучший результат получен после альфирования в вакууме. Обе технологии улучшают свойства, но выгоднее проводить альфирование в вакууме, так как в этом случае процесс проводят в течение 2-х ч вместо 8 ч в графите. Альфирование (оксидирование) обеспечивает износостойкость сплава ВТ6, что способствует надежной работе изделия при эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Проводится анализ статической точности имитаторов солнечных батарей двух структур: на основе стабилизатора тока с функциональной обратной связью по напряжению и на основе стабилизатора напряжения с функциональной обратной связью по току. Рассмотрено влияние вариаций параметров устройств на статические ошибки имитаторов, предложены способы повышения точности. Даны рекомендации по оптимальному выбору структуры имитатора с точки зрения минимальной ошибки. Проанализирован вклад вариации параметров каждого из устройств имитаторов в общую ошибку и рассмотрены устройства, к точности которых предъявляются повышенные требования, такие как функциональный преобразователь и измеритель тока. Проведено сравнение влияния методической и вариационной ошибок на точность имитаторов.
Бесплатно
Исследование влияния гибридного наполнителя на тензочувствительность нанокомпозиционного материала
Статья научная
Рефлектор космического аппарата находится в процессе эксплуатации в раскрытом и сложенном положении, поэтому актуальной задачей является разработка тензодатчиков, определяющих положение рефлектора. В работе представлено исследование влияния гибридного наполнителя на величину коэффициента тензорезистивности гибкого тензорезистивного элемента из нанокомпозиционного материала и описан технологический процесс его изготовления методом вакуумной инфузии. В качестве гибридного наполнителя был использован состав, содержащий электропроводящий компонент (углеродные нанотрубки) и твердый компонент (карбид кремния), способствующий равномерному распределению наполнителя в полимерной матрице. С помощью ротационного реометра установлено содержание углеродных нанотрубок (УНТ), при котором достигается предельный уровень вязкости для пропитки связующим стекловолокна. Особенности распределения наполнителя в нанокомпозиционном материале исследовали сканирующим электронным микроскопом в Красноярском региональном центре коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. В ходе работы определено влияние содержания гибридного наполнителя на тензорезистивные свойства нанокомпозиционного материала. Максимальные значения коэффициента тензорезистивности наблюдались на начальном этапе исследования (растяжение 0,05 %) - при растяжении на 0,1 мм при общей длине 200 мм у образцов нанокомпозиционного материала с гибридным наполнителем SiC 1, 5 и 10 % - и составляли 38, 40 и 40. Коэффициент тензорезистивности образцов нанокомпозиционного материала с содержанием гибридного наполнителя SiC 1, 5 и 10 % при максимальном растяжении (1 %) составляет около 19, 21 и 22 соответственно.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние динамических свойств импульсных стабилизаторов напряжения на адмитанс и устойчивость имитаторов солнечных батарей с каскадным включением непрерывного и импульсного усилителей мощности. Сформулированы ограничения на параметры сглаживающего LC-фильтра импульсного стабилизатора напряжения.
Бесплатно
