Статьи журнала - Сибирский аэрокосмический журнал
Все статьи: 3183
Статья научная
Получение электрической энергии на основе возобновляемых источников обусловлено, прежде всего, исчерпанием традиционных природных источников энергии, таких как уголь, нефть, газ, и на сегодняшний день является перспективной областью развития. Общеизвестно и научно доказано неблагоприятное влияние на окружающую среду использования традиционных энергодобывающих технологий. Применение их неминуемо ведет к изменению климата, поэтому тема перехода от использования традиционных источникам энергии к альтернативным, несомненно, актуальна. Так, в последнее время, приобрело актуальность использование гелиоэлектростанций с фотоэлектрическими модулями. Однако эффективность применения таких установок во многом зависит от правильной их ориентации на Солнце: чем точнее будет установлена система, тем больше энергии она сможет преобразовать. В статье представлены результаты разработки имитационной модели системы управления процессом ориентации панели солнечной батареи. Для максимальной выработки солнечной энергии система управления со слежением за Солнцем построена с применением нечёткой логики: сформулированы правила нечеткого регулирования для управления положениями объекта относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей. Использование нечеткой логики основано на продукционной модели знаний, которая подразумевает под собой использование лингвистических переменных, позволяющих избежать ограничений, присущих классическим продукционным правилам. Использование нечеткого управления позволяет в автономном режиме в кротчайшие сроки корректировать движение панели, уменьшая тем самым возникающие потери электроэнергии. В качестве среды разработки системы используется российская среда динамического моделирования технических систем SimInTech. Имитационная модель представляет собой несколько подпроектов, объединенных в пакет единой базой данных. Модель системы реализована с применением типовых блоков и комплекса субмоделей, а также блока программирования. Результат работы можно отследить в 3D-модуле встроенного визуального редактора, позволяющего объектно отобразить взаимодействие трёхмерных моделей. Для упрощения и более тонкой реализации работы проекта использована система загрузки данных точки восхода и захода Солнца из внешнего файла Excel.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено структурное моделирование системы управления ресурсами гетерогенной распределенной системы обработки информации на основе мультиагентного подхода проектирования распределенных информационных систем. Обосновывается актуальность задачи для процесса принятия решений. Описываются основные сложности, возникающие при принятии обоснованных и своевременных решений при прогнозировании и ликвидации последствий ЧС в масштабах Российской Федерации. Формируется цель исследования и описываются решения задач, необходимых для ее достижения. Начиная с описания отличительных черт единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, авторы приходят к выводу о том, что данная система вписывается в общепризнанную концепцию гетерогенной распределенной системы обработки информации. Обосновывается мультиагентный подход к построению системы управления ресурсами гетерогенной распределенной системы обработки информации как наименее затратной финансово и удовлетворяющей необходимым критериям. Дается полное описание уровней построенной модели, таких как уровень интеллектуальных агентов, уровень агентов вычислительного оборудования, уровень управления маршрутом. Представлена структурная модель. Описана структура системы. Подробно рассмотрена типовая функциональность следующих агентов: агент управления программными компонентами, агент мониторинга нагрузки вычислительного узла, агент мониторинга каналов связи, агент передачи данных, агент распределения нагрузки, агент прогнозирования утилизации каналов связи, реактивный агент источников первичных данных. В заключение рассмотрены возможности дальнейшего развития модели, а также сделан вывод о необходимости ее алгоритмизации для проведения практической апробации и внедрения в практику.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый подход к выбору стратегий развития предприятия, основанный на использовании нейронных сетей. Разработанный гибридный алгоритм был апробирован при разработке стратегического плана развития промышленного предприятия, проведена оценка адекватности. Отмечены преимущества метода и его характерные особенности.
Бесплатно
Моделирование сложных процессов при помощи авторегрессии
Статья научная
Сделан обзор по использованию числовых рядов для оценки параметров в моделях авторегрессии. Описан метод и основная процедура определения порядка модели авторегрессии и выбора числового ряда. Цель настоящей работы - обобщение полученных результатов, выявление новых характеристик авторегрессии при моделировании сложных процессов и упрощение процедуры подбора параметров, основанного на использовании числовых рядов. Основные теоретические и прикладные результаты работы получены на основе методологии системного анализа, теории случайных процессов, а также информационных технологий и методов фундаментальной и прикладной математики. Проведено сопоставление метода числовых рядов с известными способами оценки параметров в моделях авторегрессии. Приведена взаимосвязь между моделями авторегрессии и такими классическими математическими понятиями, как золотое сечение, треугольник Паскаля, а также числами Фибоначчи и трибоначчи. Помимо этого даны оценки для моделей авторегрессии при долгосрочном прогнозировании. Показана взаимосвязь между авторегрессией четвертого порядка с рядом чисел квадробоначчи. Обобщены известные рекомендации по применению метода числовых рядов. Данные рекомендации позволяют упроститъ процедуру подбора числового ряда и повыситъ качество модели. При краткосрочном и среднесрочном прогнозировании процессов с постоянным средним рекомендуется использовать коэффициенты, которые вычисляются при помощи рядов Фибоначчи и трибоначчи. Полученные результаты работы будут полезны при моделировании сложных процессов с временной составляющей.
Бесплатно
Моделирование слойной структуры бесконечных групп
Статья научная
Математическое моделирование бесконечных дискретных объектов возможно, если эти объекты удовлетворяют каким-либо условиям конечности. Если все слои элементов в бесконечной группе конечны, то для такой группы возможно функциональное описание мощности слоев. Слоем называется множество всех элементов группы одного порядка. Бесконечные слойно конечные группы впервые исследовались С. Н. Черниковым сначала без названия, а затем в его последующих публикациях за ними закрепилось название слойно конечных групп. Наиболее интенсивные исследования свойств слойно конечных групп проводили в 1940-х - 1950-х годах С. Н. Черников, Р. Бэр, X. X. Мухаммеджан. Дается функциональное описание для некоторых слойно конечных групп. Показано, что очень хорошо поддаются визуализации примарные слойно конечные группы и слойно конечные группы в случае двух простых делителей порядков элементов группы. Для примарного случая удобно использовать обычное графическое представление. В случае двух простых делителей порядков элементов слойно конечной группы проведена визуализация функций мощности слоев при помощи поверхностей в трехмерном пространстве. Для большего числа простых делителей порядков элементов предложен подход моделирования слойной структуры полной слойно конечной группы при помощи подгруппового анализа. Исследованы функции мощности слоев для полных слойно конечных групп и некоторых конечных расширений этих групп, продемонстрированы их графические представления.
Бесплатно
Моделирование стоимости жилья на вторичном рынке недвижимости в г. Красноярске в 2016 году
Статья научная
Собраны и проанализированы данные по стоимости вторичной жилой недвижимости в г. Красноярске за 2016 г. Количество объектов в 2016 г. - 1239 штук. Каждая квартира характеризуется 9 параметрами: количество комнат, планировка, микрорайон, этаж, материал стен, общая площадь, жилая площадь, площадь кухни, наличие балкона или лоджии. На основе метода наименьших квадратов (МНК) построена адекватная линейная модель стоимости квартиры в обычном и стандартизованном виде. При построении модели проана- лизировано влияние количественных и качественных факторов. Ранжированы коэффициенты престижности районов и материала стен. Ранжирование проводилось на основе выделения типичной квартиры. В качестве типичной квартиры были взяты однокомнатные квартиры как наиболее часто продаваемые. Характеристики типичной квартиры: общая площадь - 30,6 м2, жилая площадь - 17,7 м2, площадь кухни - 5,5 м2, планировка - хрущевка, 1 этаж (количество этажей - 5), санузел - смежный, плита - электрическая, балкон - есть, мате- риал стен - панель. При построении коэффициентов престижности вводились 24 фиктивные переменные, а для материала стен - восемь фиктивных переменных. Показано, что при развитии города коэффициенты престижности районов города меняются, иногда очень существенно. Приведена адекватная модель зависи- мости цены жилого объекта от экологического состояния района. Рассчитаны коэффициенты престижно- сти для атрибутивных факторов, построена регрессионная модель, содержащая такие факторы, как цена, общая площадь, планировка, микрорайон, материал стен, со статистически значимыми факторами - общая площадь, планировка, микрорайон. Это сделано и в стандартизированной форме. Проведенное исследование подтверждает высокое влияние на цену квартиры, предлагаемой к продаже, общей площади и микрорайона, а также умеренное влияние планировки. Построенные модели адекватно описывают опытные данные.
Бесплатно
Краткое сообщение
Описан подход к моделированию стратегии глобального социально-экономического развития на основе экономико-математической модели оптимального управления, учитывающей взаимодействие основных экономических агентов мировой социально-экономической системы (МСЭС) - производственного, потребительского, финансового секторов, а также управляющего центра (мирового правительства). Формулируется оптимизационная задача управления глобальным социально-экономическим развитием, анализируются основные принципы анализа, ограничения и целевые критерии.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено построение динамических моделей тепловых объектов cраспределенными параметрами. Обсуждаются трудности, связанные с интеграцией модели COMSOL в модель Simulink для решения задач управления.
Бесплатно
Моделирование теплообменных процессов при электроконтактной резке металлов
Статья научная
Предложена математическая модель теплового состояния заготовки при электроконтакной резке. Разработан способ усовершенствования электроконтактной резки с целью улучшения технологических показателей процесса за счет регулирования температуры в зоне реза при соблюдении рассчитанных режимов обработки.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты научных исследований по моделированию технологических параметров электронно-лучевой сварки. При моделировании использовался материал ВТ-14 толщиной 0,16 см. Целью моделирования выбрано повышение качества сварного шва за счет оптимальной формы и отсутствие дефектов в виде пор и трещин. В расчетах применен концентрированный источник энергии, эквивалентный электронно-лучевому пучку. В ходе исследования теплового процесса нагрева материала авторами разработаны и опробованы критерии, позволяющие оптимизировать такие параметры сварки, как скорость сварки и положение фокусного пятна относительно поверхности нагреваемой детали. Авторы в своих расчетах применили оригинальный метод нахождения скорости сварки и координаты фокусного пятна по функционалам тепловой модели. Используемые математические модели позволили построить контуры зон термического влияния, соизмеримые с формами шва, полученными на образцах во время сварки с технологическими режимами, соответствующими расчетным при моделировании параметров. Такой способ исследований позволил существенно сэкономить затраты на отработку технологического режима сварки для макетного узла. Разработанный авторами алгоритм был успешно опробован на материале АМГ-6 с толщиной 10 см. В процессе моделирования сварки для больших толщин получены результаты, которые необходимо учитывать при оптимизации параметров сварки изделий с большой толщиной. Актуальность излагаемого материала подтверждается востребованностью к качеству технологии сварки конструкций электронным пучком. Исследования авторами этого направления позволят существенно расширить возможности в применении электронно-лучевой технологии для ракетно-космической техники.
Бесплатно
Моделирование трансформируемых механических систем
Статья научная
Приведены результаты моделирования трансформируемых механических систем, применяемых при создании робототехнических устройств и изделий космических аппаратов. Трансформируемые системы рассматри- ваются в виде многозвенных шарнирных механизмов с размещенными на звеньях или на основании приводами. Проведенный анализ публикаций показал, что при создании трансформируемых систем используются как разомкнутые, так и замкнутые кинематические цепи. Для описания работы использованы уравнения Лагранжа второго рода в матричной форме, которые спра- ведливы как для разомкнутых (последовательных), так и для замкнутых (параллельных) структур. С целью решения прямой задачи динамики и определения необходимых управляющих моментов приводов предложена математическая модель четырехзвенного механизма раскрытия штанги панелей солнечных батарей (после- довательная структура). При построении модели принято, что механизм работает в горизонтальной плоско- сти, моменты сил тяжести, приложенные к звеньям, воспринимаются устройствами обезвешивания. Моделирование проводилось в среде графического программирования LabVIEW, при этом разработаны виртуальные приборы, позволяющие вычислять координаты характерных точек механизма, например, цен- тров масс звеньев как точек крепления устройств обезвешивания, виртуальные приборы вычисления матриц инерции звеньев, кинетической энергии звеньев и необходимых моментов сил приводов. Предложенная модель и разработанные виртуальные приборы позволяют решать прямую задачу динамики трансформируемой механической системы и могут быть использованы при проектировании новых образцов робототехнических систем и изделий космических аппаратов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена функция и структура задающего элемента автоматической системы управления процессом декарбонизации. Определена и смоделирована экспериментальная зависимость требуемой мощности вентилятора в функции параметров декарбонизатора, процесса декарбонизации и водно-газовой системы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены модели расчета энергосиловых параметров нового процесса совмещенной прокатки-прессования для модульных технологий производства массовой металлопродукции из цветных металлов и сплавов. Приводится сравнительный анализ результатов моделирования и экспериментальных данных.
Бесплатно
Моделирование устройства защитного отключения сетей постоянного тока
Статья научная
Проводится моделирование предложенной авторами схемы устройства защитного отключения сетей постоянного тока, отличающегося использованием датчика тока утечки на основе эффекта Холла, обладающего высокой точностью и позволяющего осуществить гальваническую развязку информационных цепей от силовых. Рассмотренная схема отличается использованием микроконтроллера, имеющего аналого-цифровой преобразователь, а также встроенную аналоговую часть в виде нескольких компараторов, что позволяет применять различные способы обработки сигналов. Рассматриваются варианты схемы с цифровой и аналоговой обработкой сигналов датчиков тока утечки и тока нагрузки. Моделирование произведено в пакете Simulink путем определения передаточных функций датчиков тока, а также основных звеньев цепи обработки сигналов. Для определения быстродействия рассмотренных схем обработки сигналов на вход системы подается сигнал, имитирующий скачок тока утечки или нагрузки, превышающий уставку срабатывания устройства. Выходным сигналом системы является сигнал отключения, подаваемый на размыкающий ключ. Измеряя время, прошедшее от момента пересечения током уставки до появления сигнала размыкания цепи, можно определить быстродействие схемы. Рассматривая задержки элементов системы, можно определить вклад каждого из них в общее быстродействие. Произведен анализ быстродействия каждой из схем и вклад каждого из компонентов в общее быстродействие устройства. Также производится анализ функциональных возможностей обработки сигнала каждой из схем, таких как фильтрация помех и корректировка нелинейности характеристик датчиков тока. Анализируются достоинства и недостатки рассмотренных схем, их пригодность для защиты людей и оборудования от поражения электрическим током в бытовых условиях и на производстве, в соответствии с общими требованиями, установленными в государственных стандартах для устройств защитного отключения малых и больших токов нагрузки. Рассмотренное устройство может применяться в цепях постоянного тока электропитания энергосистем космических аппаратов для исключения возникновения аварийных ситуаций. Приведены рекомендации по дальнейшему улучшению предложенной схемы с целью достижения более высокого быстродействия, что обеспечит универсальность применения предложенного устройства. Определены требования по быстродействию к размыкающему устройству и даны рекомендации по его реализации.
Бесплатно
Статья обзорная
Предложена конструкция управляемых дифракционных структур, основанных на линейном электрооптическом эффекте. Теоретически исследовано влияние ориентации электрооптического кристалла, направления распространения световой волны и распределения управляющего электрического поля на параметры управляемых структур. Приведены показатели эффективности управляемых дифракционных структур и рассчитаны их значения для нескольких частных случаев.
Бесплатно
Статья научная
Одним из важных этапов эксплуатации самолетов является гонка двигателей - проверка работоспособности силовых установок летательных аппаратов на специально оборудованных газоотбойниками площадках. Продолжительность данного этапа зависит от двигателей, установленных на самолетах, и может достигать 30 минут, как, например, для рассматриваемого в статье самолета Ан-12. При этом загрязняющие вещества, образующиеся в результате сгорания топлива, оседают на территории места для опробования двигателей и наносят значительный урон окружающей среде. Целью настоящего исследования является разработка модели для анализа поведения струй выхлопных газов при столкновении с газоотбойником и анализа возможных химических реакций продуктов сгорания топлива с кислородом воздуха. Качественный и количественный результат получен путем математического моделирования процесса опробования двигателей. В качестве геометрической модели принята двумерная модель самолета в плане и места для гонки. Кинематическая модель описывает максимальный режим рассматриваемого процесса, характеризующегося полным сгоранием топлива. Построены возможные химические реакции выхлопных газов с кислородом воздуха. Численная реализация данной задачи осуществлена с применением программного продукта Ansys Fluent. Результаты расчета показывают, что выхлопные газы при достижении газоотбойника претерпевают изменение траектории (рассеивание) и потерю скорости. При этом массовые доли продуктов сгорания топлива достигают своего максимального значения на срезе сопла, а массовые доли веществ, образующихся в ходе реакций с кислородом воздуха, - на границе струй с окружающей средой. Протекание реакций способствует увеличению области распространения загрязняющих веществ, полученных в результате окисления, по сравнению с веществами на срезе сопла. Результаты анализа указанных процессов позволяют провести дальнейшее исследование, направленное на уменьшение загрязнения территорий для гонки двигателей. В последующем они могут быть применены на аэродромах, снабженных площадками для гонки двигателей, с целью снижения концентраций загрязнения на приаэродромных территориях.
Бесплатно
Моделирование экситон-двухмагнонных оптических возбуждений в низкомерой магнитной системе
Статья научная
В модели невзаимодействующих квазичастиц рассчитана форма экситон-двухмагнонных полос поглощения света в коллинеарном антиферромагнетике с плоской квадратной решеткой для четырех возможных механизмов таких возбуждений. Полученные результаты сравниваются с экспериментом.
Бесплатно
Моделирование энергетических характеристик электродинамических тросовых систем
Статья научная
Рассмотрены вопросы математического моделирования электродинамических тросовых систем. Разработана математическая модель электродинамической тросовой системы, позволяющая определить зависимость характеристик системы от положения на орбите и параметров троса, а также область наиболее эффективного использования системы в качестве источника электроэнергии космического аппарата.
Бесплатно
Модель М. А. Лаврентьева о склейке вихревых и потенциальных течений идеальной жидкости
Статья научная
Доказана теорема о существовании нетривиального решения (с вихревой зоной течения) в модели отрывных течений идеальной жидкости М. А. Лаврентьева с произвольной завихренностью.
Бесплатно
Модель анализа надежности распределенных вычислительных систем
Статья научная
Рассматривается модель анализа надежности распределенных вычислительных систем с архитектурой клиент-сервер. Предложенная модель позволяет получить соотношения для показателей надежности распределенной вычислительной системы без каких-либо предположений о законах распределения случайных величин и числе элементов системы.
Бесплатно
