Статьи журнала - Сибирский аэрокосмический журнал
Все статьи: 3250
Об альтернативном методе отработки динамической прочности конструкции малого космического аппарата
Статья научная
В данной статье представлен анализ возможности применения альтернативного метода отработки на механические воздействия конструкции малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли, имеющего изделие-аналог, прошедший полный цикл наземной экспериментальной отработки. Однако, несмотря на схожую силовую схему и максимальное заимствование бортовой аппаратуры с минимальными доработками, планируемый к отработке космический аппарат имеет ряд существенных отличий. Рассмотрено применение основных альтернативных методов в зарубежной и отечественной практике при наземной экспериментальной отработке космической техники, описаны их преимущества и недостатки. Приведены некоторые рекомендации принятия решений об отказе от применения традиционных методов наземной экспериментальной отработки космической техники на механические воздействия. Анализ принятой в отечественной отрасли нормативно-технической документации в части уточнения перечня отработочных испытаний космических аппаратов, допущений применения расчетно-экспериментального метода к отработке динамической (вибрационной) прочности и анализ конструкции планируемого к отработке космического аппарата в сравнении с изделием-аналогом показал, что наиболее предпочтительным для отработки динамической (вибрационной) прочности является метод «протоквалификации». В соответствии с выбранным методом были определены задачи, которые позволят уточнить перечень отработочных испытаний объекта исследования.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено аналитическое продолжение кратного степенного ряда в класс областей, обобщающих звездные. С помощью переразложения кратного степенного ряда по m-однородным полиномам строится продолжение этого ряда в (m x,..., m n) -круговые области, которые являются естественным обобщением круговых областей в C n. Опираясь на это разложение, данный кратный степенной ряд аналитически продолжается в максимальную m-звездную область, называемую m-звездой Миттаг-Леффлера функции f, определяемой этим рядом. Это аналитическое продолжение представляет собой суперпозицию m-однородных полиномов, по которым разлагается степенной ряд, с бесконечной треугольной матрицей, элементы которой не зависят от функции f. Приводится пример, когда m-звезда Миттаг-Леффлера отличается от обычной звезды Миттаг-Леффлера.
Бесплатно
Статья научная
В теории аналитических функций К. Вейерштрасса понятие аналитического элемента (степенного ряда в C, сходящегося в некотором круге) и его аналитического продолжения являются основными. Метод перераз-ложения степенного ряда, предложенный Вейерштрассом, принципиально решающий задачу аналитического продолжения, оказался малоэффективным при конкретном применении. В работах Ж. Адамара, Г. Миттаг-Леффлера, Ле Руа, Линделефа были предложены так называемые методы суммирования, дающие хорошие результаты для аналитического продолжения степенного ряда в случае звездных областей комплексной плоскости. В дальнейшем в работах Н.У. Аракеляна было получено описание областей, в которых восстановление аналитического продолжения аналитического элемента возможно с помощью универсальных матричных методов суммирования, т. е. областей комплексной плоскости, в которых найдется по крайней мере одна бесконечная матрица, «суммирующая» все аналитические элементы с заданным центром. Эти области оказались спиральными относительно некоторой точки и были названы Аракеляном областями эффективной суммируемости. Настоящая работа посвящена аналитическому продолжению кратного степенного ряда в класс областей, обобщающих спиральные. С помощью одномерных матричных методов суммирования степенного ряда строятся многомерные матричные методы суммирования для кратного степенного ряда, позволяющие строить аналитическое продолжение этого ряда в максимальную спиральную область, называемую (m,α)-звездой Миттаг-Леффлера функции f, определяемой этим рядом. При этом апробация построенных многомерных матричных методов суммирования кратного степенного ряда проводится с помощью одномерной геометрической прогрессии.
Бесплатно
Статья научная
Интегралы Меллина-Барнса представляют гипергеометрические функции - самый обширный класс специальных функций. Данные интегралы применяются к вычислению групп монодромии А-гипергеометрических систем дифференциальных уравнений. Кроме того, интегралы Меллина-Барнса нашли широкое применение в теоретической физике, в частности, в задачах квантовой электродинамики. Отдельно следует подчеркнуть роль интегралов Меллина-Барнса в теории алгебраических уравнений. Представляет интерес задача исследования сходимости интегралов Меллина-Барнса в граничных точках их областей сходимости. Для интеграла Меллина-Барнса, представляющего решения алгебраических уравнений, эта задача была рассмотрена ранее. Интегральные преобразования Меллина для решения общей полиномиальной системы алгебраических уравнений исследовались в ряде современных работ, в которых прямое преобразование было вычислено с помощью линеаризации системы (замены переменной специального вида). Для системы полиномиальных уравнений специального вида доказана теорема, в которой получено интегральное представление типа Меллина-Барнса мономиальной функции вектор-решения системы с указанием множества сходимости. Доказательство состоит из двух частей. В первой части обосновывается представление функции вектор-решения интегралом типа Меллина-Барнса. Во второй части доказательства исследовано множество сходимости полученного интеграла, а именно, граничные точки области сходимости. Доказано, что ни одна граничная точка не будет принадлежать области сходимости, интеграл, представляющий решение полиномиальной системы специального вида, сходится в секториальной области.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается использование веб-ориентированной модульной обучающей среды Moodle при обучении математическим дисциплинам студентов Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета, направленной на повышение качества математического образования и эффективное формирование математической компетентности студентов. Одним из методов реализации принципов электронного обучения является использование электронных обучающих курсов вместе с традиционными формами обучения. Представлены основные требования, предъявляемые к электронному обучающему курсу. Проведено описание организации электронного обучающего курса в среде Moodle по дисциплине «Алгебра и геометрия». Описаны подходы к формированию дидактических материалов электронных обучающих курсов по математическим дисциплинам. За время внедрения в эксплуатацию накоплены статистические данные по результатам изучения математических дисциплин студентами Института космических и информационных технологий СФУ. Статистические данные представлены в виде оценок за выполненную самостоятельную работу по разделам и модулям математических дисциплин, а также в виде результатов контрольных тестов по каждому модулю. Проведен статистический анализ результатов внедрения электронного обучающего курса в учебный процесс дисциплин «Математический анализ», «Алгебра и геометрия». Проанализирована зависимость между выполнением самостоятельной работы студентами в веб-ориентированной среде Moodle и результатами контрольных тестирований. Показано, что выполнение студентами самостоятельных заданий электронного обучающего курса способствует получению более высоких результатов выполнения итоговых тестирований по модулям и дисциплине в целом. Отмечается ряд преимуществ использования электронной обучающей среды в обучении математике по сравнению с традиционной системой. Показано, что обучение с применением информационно-коммуникационных технологий позволяет оперативно анализировать типовые ошибки студентов, видеть динамику уровня сформированности математической компетентности через уровень формирования её индикаторов. Сделаны выводы об эффективности использования электронных обучающих курсов в учебном процессе, а также о перспективах дальнейшего применения электронных обучающих курсов математических дисциплин.
Бесплатно
Об исследовании некоторых непараметрических оценок функции регрессии по наблюдениям
Статья научная
Рассматривается задача восстановления функции регрессии по наблюдениям со случайными ошибками. Применение для этих целей классических непараметрических оценок кривой регрессии не всегда дает удовлетворительные результаты на выборках небольшого объема. Предлагается новый класс непараметрических оценок, позволяющих повысить качество восстановления кривой регрессии по наблюдениям.
Бесплатно
Статья научная
Доказываются теоремы об обобщенной разрешимости смешанной задачи для нелинейного дифференциального уравнения с псевдопараболическим оператором произвольной натуральной степени.
Бесплатно
Краткое сообщение
Представлен новый алгоритм решения сложных задач условной оптимизации, построенный на базе вероятностного генетического алгоритма с прогнозом сходимости. Представлены результаты исследования эффективности подхода в сравнении со стандартным генетическим алгоритмом условной оптимизации.
Бесплатно
Об одном алгоритме классификации с использованием коллективов непараметрических моделей
Статья научная
Обсуждается проблема построения непараметрического классификатора. Рассматривается подход к построению модели решающего правила в случае большой размерности вектора признаков и больших объемов выборки. Предлагается алгоритм коллективной оценки к ближайших соседей, позволяющий существенно сократить число требуемых вычислительных операций. Работа алгоритма демонстрируется на прикладной задаче.
Бесплатно
Об одном алгоритме маршрутизации на графах Кэли, порожденных группами подстановок
Статья научная
Целью настоящей работы является создание эффективного алгоритма маршрутизации на графах Кэли групп подстановок, превосходящего по своим характеристикам алгоритм, использующий автоматическую структуру группы. В первом разделе статьи описан вспомогательный алгоритм А-1, который позволяет нумеровать элементы заданной группы подстановок. Во втором разделе представлен алгоритм A-2 для вычисления таблицы маршрутизации на графе Кэли и алгоритм А-3, который позволяет определить оптимальный маршрут между двумя произвольными вершинами графа. Для данных алгоритмов также получены оценки временной и пространственной сложности. В третьем разделе описан алгоритм А-4, при помощи которого можно вычислить минимальное слово элемента группы. Доказано, что вычислительная сложность алгоритма будет пропорциональна длине входящего слова. В четвертом разделе приведены результаты компьютерных экспериментов для некоторых групп подстановок, в которых сравнивается время вычисления минимальных слов по алгоритму А-4 и алгоритму, основанному на построении автоматической групповой структуры. Показано, что А-4 значительно быстрее своего конкурента. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Об одном критерии конечности бернсайдовой группы В(2,5)
Статья научная
Показано, что централизатор автоморфизма порядка 2 специального вида бернсайдовой группы В0(2,5) имеет порядок 517.
Бесплатно
Об одном методе оценки вероятностно-временных характеристик сетей обработки информации
Статья научная
Моделирование информационных систем различного назначения очень часто сводится к исследованию различных параметров и характеристик систем и сетей массового обслуживания. Теория массового обслуживания предлагает достаточно много возможностей по оценке вероятностно-временных характеристик систем массового обслуживания различного вида, однако объединение систем в единую сеть массового обслуживания приводит к усложнению задачи анализа характеристик систем, особенно при исследовании сетей большой размерности. Предложен метод оценки вероятностно-временных характеристик сетей обработки информации с использованием тензорной методологии, что позволяет обеспечить более простое решение данной задачи.
Бесплатно
Об одном статистическом алгоритме анализа нестационарных процессов
Статья научная
Рассматривается алгоритм статистического анализа нестационарных (переходных) процессов на примере воздействий, возникающих при авиационном транспортировании специальных грузов. Переходный процесс разделяется на стационарный и нестационарный процессы. Для каждого из них применяются свои процедуры анализа: ударные спектры ускорений для нестационарных процессов и спектральные плотности мощности виброускорений для стационарных процессов. Приводится пример анализа воздействий на груз при его транспортировании (режим посадки) самолетом Ил-76.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается задача оптимизации расписаний дискретных производств позаказного типа, используется несколько различных критериев оптимизации, для оценки значений критериев и проверки ограничений применяется имитационная модель производственного процесса. Для выбора параметров имитационной модели, дающих расписание, близкое к оптимальному, применяется генетический алгоритм. Приводятся результаты применения генетического алгоритма для решения задачи оптимизации расписаний дискретных производств позаказ-ного типа.
Бесплатно
Об отечественной системе космического мониторинга чрезвычайных ситуаций
Статья научная
Рассмотрена проблема создания отечественной системы космического мониторинга чрезвычайных ситуаций с акцентом на основные ее вопросы: актуальность, требуемые ресурсы, потенциал реализации.
Бесплатно
Об оценках погрешности кубатурных формул, точных для полиномов Хаара
Статья научная
На пространствах Н а найдены оценки нормы функционала погрешности кубатурных формул, обладающих d-свойством Хаара в двумерном случае.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется проблема управления дискретно-непрерывными процессами, которые имеют «трубчатую» структуру в пространстве входных-выходных переменных. Подобные процессы протекают в пространствах дробной размерности. Моделирование и управление процессами этого класса существенно отличаются от общепринятых параметрических моделей, представляющих собой поверхности в том же пространстве. При построении обучающихся параметрических моделей «трубчатых» процессов необходимо использование соответствующих непараметрических индикаторов. Многомерный Н-процесс включает в себя как управляемые, так и неуправляемые векторные переменные, при этом неуправляемые входные переменные контроли- руются в процессе функционирования многомерной системы. Естественно задающие воздействия также представляют собой вектор. При управлении Н-процессами необходимо компоненты вектора задающих воздействий согласовывать между собой, а не задавать их произвольно, как это принято в теории автоматического управления. В результате возникает необходимость синтеза -регулятора, а не -регулятора. На первом этапе необходимо выделить некоторую область пересечения всех Н-процессов по каждой компоненте выходной переменной, для этого используется соответствующий индикатор. В результате получаем некоторую подобласть согласования в пространстве входных-выходных переменных. Только из этой подобласти можно определить задающее воздействие для каждой компоненты выхода многомерной системы. Следующий этап - это вычисление управляющих воздействий при фиксированном значении векторов входных неконтролируемых переменных. Анализируется случай, когда задающие воздействия для компонент выходных переменных не удается в конкретной ситуации согласовать или согласовать частично. Приводятся алгоритмы определения компонент вектора задающих воздействий. Даны также непараметрические алгоритмы управления многомерными Н-процессами. В результате такое управляющие устройство можно отнести к матричным системам управления. Таким образом, последний реализует как алгоритм определения задающих воздействий, так и алгоритм управления объектом. Он-то и является -регулятором (управляющей системой) для многомерного Н-процесса. Естественно, могут возникать случаи, когда Н-процессы по всем компонентам выхода оказываются непересекающимися. В подобной ситуации необходим поиск приемлемых компромиссов с целью поэтапного приведения состояния управляемого процесса к желаемому.
Бесплатно
Об управлении безынерционными дискретно-непрерывными процессами с запаздыванием
Статья научная
Рассматривается задача управления стохастическими объектами с дискретно-непрерывным характером технологического процесса в условиях непараметрической неопределенности, в частности, исследуется задача управления безынерционными объектами с запаздыванием. Подобные процессы часто имеют место в различных контурах управления аэрокосмическими объектами и системами. Например, при изготовлении электрорадиоизделий (ЭРИ), которых в космическом аппарате порядка 150 тыс., ЭРИ могут быть представлены как последовательность локальных объектов, как динамического характера, так и безынерционных с запаздыванием. Рассматривается ситуация, когда на вход объекта поступает несколько управляемых входных переменных. Это накладывает свой отпечаток при управлении подобными процессами и обусловливает актуальность рассматриваемой задачи. Приводятся теоретические сведения о непараметрических алгоритмах управления в условиях неполной информации об управляемом процессе. Основное внимание уделяется построению непараметрических алгоритмов дуального управления. Существенное отличие алгоритмов дуального управления от общепринятых состоит в том, что управляющее устройство выполняет две функции: изучение и управление в процессе активного накопления информации. Алгоритм вычисления последователь-ности управляющих входных воздействий (цепочки) строится по следуещей схеме: первое управляющие воздействие выбирается произвольным на основе практических соображений, а следующие вычисляются с помощью непараметрических алгоритмов дуального управления уже с учетом первого. Далее эта схема повторяется, т. е. каждые последующие значения компоненты вектора управляющих воздействий рассчитываются с учетом всех предыдущих. При этом вид уравнения, описывающий локальный процесс, остается неизвестным из-за недостатка априорной информации. Подробно приводятся результаты численного исследования применения алгоритмов непараметрического адаптивного дуального управления при нескольких управляемых воздействиях. При моделировании характеристики объектов описывались нелинейными звеньями, вид которых был неизвестен и которые в процессе активного накопления информации автоматически восстанавливались на основании измерения входных-выходных переменных процесса. Исследование проводилось при различных задающих воздействиях, которые могли иметь ступенчатый характер или соответствовали тем или иным траекториям. Также исследовалось влияние различных помех, действующих на объект и в каналах измерения. Результаты численного исследования показали достаточно высокую эффективность непараметрических алгоритмов дуального управления многомерными безынерционными объектами в условиях неполной информации.
Бесплатно
Об управлении группой объектов как о задаче системного анализа
Статья научная
В настоящей работе рассматривается общая постановка задачи идентификации и управления группой объектов. Под группой понимается несколько объектов, объединенных для изготовления того или иного продукта. Главной особенностью является то, что при управлении подобными системами необходимо изменять задающие воздействия для каждого объекта. Сегодня технологический регламент во многих случаях оказывается более широким, чем следовало бы для качественного управления. А это есть следствие того, что нынешняя культура производства (это, в частности, показал опыт обработки данных технологического процесса производства транзисторов на «Светлане») довольно невысока. Это приводит к некоторым организационным проблемам. Следовательно, необходимо иметь те или иные модели объектов, которые естественно отличаются друг от друга и могут быть рассмотрены в условиях как параметрической, так и непараметрической неопределенности. Более того, могут быть случаи, когда объект рассматривается одновременно в условиях как параметрической, так и непараметрической неопределенности по различным каналам. Измерение некоторых переменных осуществляется в значительно больший интервал времени, чем постоянная объекта, поэтому необходимо отличать время измерения технологических переменных и, собственно, запаздывание, присущее самому технологическому процессу с учетом отличия каналов. Это приводит к тому, что динамические процессы по существу вынуждены рассматриваться как безынерционные с запаздыванием. Другой существенной особенностью является то, что компоненты выходных переменных стохастически зависимы заранее неизвестным образом. Использование в этом случае корреляционных или дисперсионных отношений не приводит к успеху. Необходим специальный анализ Т-процессов и умение моделировать подобные процессы. В частности, это является одной из задач настоящей статьи. В ней приведены: Т-процессы, Т-модели и соответствующие разнотипные алгоритмы управления. Рассмотрен процесс гидродепарафинизации дизельного топлива по имеющимся данным, о которых априори можно сказать, что они неполные, т. е. не отражают комплексное поведение технологического процесса. Отсюда становится ясно, что эти данные требуют пополнения, которое сегодня по разным причинам не осуществляется. Таким образом, процесс гидродепарафинизации может быть отнесен к Т-процессу. Моделирование многомерной системы по реальным данным показало, что в этой задаче задающее воздействие для различных объектов должно быть различным. Исключение составляют только задающие воздействия для всего комплекса или группы объектов. Моделирование осуществлялось на основании рассмотренных в статье Т-моделей. Уже отмечалось, что эти модели не следует воспринимать как завершенные, дающие представление о действительности. При дальнейших исследованиях они будут подлежать алгоритмическому уточнению. Решение об этом, естественно, принимает исследователь. Именно на этом этапе дается оценка, что в создавшихся условиях полученные модели и алгоритмы управления могут быть приняты для использования в производственных условиях. Попытка использования существующей теории идентификации и управления для процесса гидродепарафинизации неизбежно приведет к значительному ухудшению и увеличению стоимости компьютерной системы управления качеством данного процесса. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Об управлении объектами с памятью в условиях непараметрической неопределенности
Статья научная
Рассматриваются проблемы идентификации и управления стохастическими объектами с дискретнонепрерывным характером технологического процесса. Исследуется более общий класс динамических объектов, в дальнейшем - объекты с памятью. Характерной отличительной особенностью рассматриваемых процессов является тот факт, что при описании не используются разностные аналоги дифференциальных уравнений, принятые в классической теории идентификации и управления. Подобные процессы часто имеют место в различных контурах управления аэрокосмической техники, например, при виброиспытаниях космических аппаратов, в процессе их производства. В этом случае локальный канал «вибратор - космический аппарат (КА)», определяемый вибросигналом и соответствующим сигналом датчика, установленным на КА, может описываться разностными уравнениями. При этом естественно отсутствие аналогии между уравнением в непрерывном времени и разностным. Данная особенность является главным отличием объектов с памятью от традиционных динамических процессов. Это накладывает свой отпечаток при моделировании и управлении подобными объектами и обусловливает актуальность рассматриваемой задачи. Рассматриваются теорити- ческие сведения о непараметрических алгоритмах идентификации и управления. Непараметрические модели для объектов с памятью рассматриваются в двух вариантах. Один из них тесно связан с описанием объекта в виде интеграла Дюамеля. Второй путь состоит в частичной параметризации объекта, т. е. соответствует условиям как параметрической, так и непараметрической неопределенности. В основу построения непараметрических алгоритмов дуального управления положены принципы построения стохастических оптимальных систем А. А. Фельдбаума в их байесовской постановке. Состоят они в том, что управляющие устройство должно выполнять две функции: изучение и управление в процессе активного накопления информации. Рассматривается ситуация, когда на входе объекта «включается» управляющие устройство, соответствующие его обратной модели. Очевидно, что описание объекта не может быть по ряду причин точным, и обратный оператор может только приближенно описывать процесс в направлении «выход-вход». На этой основе выстраиваются как непараметрические модели объектов с памятью, так и непараметрические алгоритмы дуального управления. Тщательно анализируется процесс обучения системы дуального управления с активным накоплением информации. Подробно приводятся результаты численного исследования непараметрических моделей для многомерных процессов с памятью, а также результаты вычислительного эксперимента применения алгоритма непараметрического адаптивного дуального управления.
Бесплатно
