Математика, механика, информатика. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
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
Статья научная
Для современной спутниковой связи требуются крупногабаритные антенны с высокой точностью формы отражающей поверхности. При этом они должны быть легкими, прочными и стойкими к температурным воздействиям. Неравномерность температурного поля в антенне может привести к температурным деформациям отражающей поверхности и ухудшению передаваемого сигнала. Определять температурные воздействия на антенны и рефлекторы необходимо на этапе проектирования. Рассматривается рефлектор, который должен функционировать на геостационарной орбите в составе космического аппарата связи. Рефлектор представляет собой трехслойную панель, состоящую из двух обшивок и сотового заполнителя. Теплофизические свойства трехслойных конструкций и входящих в их состав углепластиков и сотовых заполнителей могут быть самыми разнообразными. На этапе проведения тепловых анализов при помощи математического моделирования для получения корректных и наиболее точных результатов необходимо знать значение анизотропного коэффициента теплопроводности углепластиков и учитывать теплопроводность сотового заполнителя в продольном направлении. Часто теплофизические свойства таких материалов в момент проведения тепловых анализов неизвестны. Необходимость определения свойств материалов, входящих в состав рефлектора, подтверждается проведенными расчетами. Рассмотрены основные уравнения теплового равновесия для космических аппаратов и их составных частей. Создана тепловая математическая модель рефлектора с габаритными размерами 3,6х2 м. Проведена оценка влияния коэффициента теплопроводности обшивок и коэффициента теплопередачи между обшивками рефлектора на максимальные и минимальные суточные температуры, максимальный перепад температур. Было показано, что коэффициенты теплопроводности и теплопередачи оказывают значительное влияние на распределение температурного поля, поэтому задача аккуратного расчета анизотропного коэффициента теплопроводности применяемых углепластиков и сотозаполнителей является актуальной в процессе проектирования рефлекторов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается возможность применения данных, полученных со спутника SPOT-4, для дешифрирования изображений поврежденных пожарами участков растительности. Для анализа информативности данных растительного покрова использовались 2, 3 и 4-й каналы спектрорадиометра HRVIR. Используя программный пакет Erdas Imagine, проведена тематическая обработка изображения, в результате представлена модель расчета нормализованного дифференциального вегетационного индекса, построены спектральные сигнатуры и оценена площадь растительности, поврежденная пожарами.
Бесплатно
Статья научная
Определение графа Кэли было дано известным английским математиком Артуром Кэли в XIX веке для представления алгебраической группы, заданной фиксированным множеством порождающих элементов. В настоящее время графы Кэли нашли широкое применение как в математике, так и в прикладных задачах. В частности, указанные графы используются для представления компьютерных сетей, в том числе для моде- лирования топологий многопроцессорных вычислительных систем - суперкомпьютеров. Это связано с тем, что графы Кэли имеют много привлекательных свойств, из которых выделим их регулярность, вершинную транзитивность, малые диаметр и степень при достаточно большом количестве вершин в графе. Например, такие базовые топологии сети, как «кольцо», «гиперкуб» и «тор», являются графами Кэли. При помощи суперкомпьютерных вычислений получены ранее неизвестные характеристики графов Кэли модифицирован- ной пузырьковой сортировки размерности 14 и 15.
Бесплатно
Исследование донных линий потока при развороте потока
Статья научная
Рассмотрен разностно-характеристический способ интегрирования параболичной системы квазилинейных дифференциальных уравнений импульсов пространственного пограничного слоя при течении в круговом секторе. Отмечено удовлетворительное совпадение результатов численной и экспериментальной визуализации донных линий тока.
Бесплатно
Исследование жизненного цикла электронных информационных ресурсов
Статья научная
Предложена вероятностная модель жизненного цикла информационных ресурсов (ИР), основанная на формализме цепей Маркова. В качестве исходных предположений приняты следующие: - ИР классифицируются в соответствии с Дублинским ядром метаданных (Dublin Core Metadata Element Set, DCMI); - выделено пять типовых бизнес-процессов по управлению ИР в соответствии с классификацией American Productivity & Quality Center; - по важности информация в ИР классифицируется как критическая, важная и маловажная. Предложенная модель позволяет с помощью разработанной авторами программной системы оценить жизненный цикл всех компонентов единичного информационного ресурса, а также динамику ИР в организации при заданном законе поступления новых ресурсов. Это дает возможность объективно оценивать потребные объемы дискового пространства организации. Приведен пример моделирования годичной динамики ИР в одном из отделов администрации города.
Бесплатно
Исследование имитатора солнечных батарей с параллельным непрерывным усилителем мощности
Статья научная
Рассмотрены результаты моделирования имитатора солнечных батарей с параллельным непрерывным усилителем мощности.
Бесплатно
Исследование квазиоптических структур из искусственного диэлектрика в СВЧ-диапазоне
Статья научная
Рассмотрены способы построения квазиоптических структур - линз из неоднородного диэлектрика, проведен расчет неоднородного диэлектрика на основе тонких слоев переменных размеров и перфорированного однородного материала, приведены данные моделирования и экспериментов.
Бесплатно
Исследование кинематики манипулятора параллельной структуры (дельта-механизма)
Статья научная
Рассмотрена кинематика манипулятора с параллельной структурой - дельта-механизма. Аналитически решена прямая задача кинематики манипулятора. Проведена проверка полученного решения с помощью трехмерного моделирования. Найдены крайние положения манипулятора и область рабочей зоны.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена методика анализа кинематики и управления качественными характеристиками накатной зубчатой передачи при помощи современных средств имитационного моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование эффективности коэволюционного алгоритма генетического программирования. Рассмотрено его применение в решении задачи моделирования фазовых границ магнитного состояния кри- сталла.
Бесплатно
Статья обзорная
Предложена математическая модель процесса изменения демографической ситуации в виде пятифазной автономной системы массового обслуживания с неограниченным числом приборов. Ее исследование выполнено методом моментов. Найдены первые и вторые моменты числа заявок, обслуживаемых в системе. Разработанная модель и метод применяются к прогнозированию процесса изменения демографической ситуации в Российской Федерации.
Бесплатно
Исследование методов оценки эффективности вычислительных систем на основе функциональных моделей
Статья научная
Образовательные учреждения, организации и предприятия, работающие в наукоемких областях промышленности, часто нуждаются в проведении ресурсоемких расчетов, производимых с использованием высокопроизводительных суперкомпьютерных комплексов и вычислительных сетей. В качестве алгоритмов распределения задач в рамках подобных систем используются стандартные алгоритмы, нацеленные на эффективную работу со множеством однотипных заданий. В то же время существует целый класс задач, требующих успешного завершения целого ряда условий, таких как наличие определенного проблемно ориентированного ПО, специфические требования к аппаратным ресурсам вычислительных узлов и др. К этому классу также принадлежат задачи, связанные с расчетом траектории движения небесных тел, геологической разведки, анализа big-data, исследования газокинетических явлений, задачи промышленного имитационного моделирования, в том числе моделирования ракетно-космических объектов. В этом случае для успешного распределения нагрузки внутри высокопроизводительной системы применяются специальные алгоритмы планирования и распределения заданий. Однако существующие методы оценки эффективности работы этих алгоритмов достаточно сильно отличаются в зависимости от решаемых задач, а также типа вычислительной системы. Наиболее точную оценку можно получить с помощью экспериментального метода исследования, однако чаще всего проводить реальные расчеты ресурсоемких задач в целях эксперимента абсолютно нецелесообразно ввиду значительных временных и материальных затрат. В данном случае хорошим альтернативным вариантом является использование функциональных моделей вычислительных систем, которые позволяют оценить эффективность использования того или иного инфраструктурного или программного решения в рамках отдельно взятой вычислительной системы. Приведено исследование методов оценки эффективности гетерогенной вычислительной системы СФУ на основе её функциональной модели. В качестве исходных экспериментальных данных использовалось множество задач, запущенных в вычислительной системе за последние несколько лет. Для имитации запуска задач использовались платформы SimGrid и Alea. Как результат, были достигнуты максимально приближенные к реальным условия для проведения экспериментов по оценке эффективности применения различных алгоритмов распределения пользовательских задач, произведено исследование методов оценки эффективности работы ВС.
Бесплатно
Статья научная
Методом лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света исследуются структурные особенности кремнеземсодержащих материалов и нового силикатного связующего, приготовленного на их основе.
Бесплатно
Статья научная
Исследуются механизмы самоконфигурации алгоритма генетического программирования для автоматизированного формирования деревьев принятия решений. Рассматриваются известные и хорошо зарекомендовавшие себя в задачах самоконфигурирования генетического алгоритма модели Population-Level Dynamic Probabilities (PDP) и Individual-Level Dynamic Probabilities (IDP). За счет общности процедур выбора эволюционных операторов данные подходы достаточно просто обобщаются на все эволюционные алгоритмы в целом и на алгоритм генетического программирования в частности. Однако указанные процедуры ограничены в выборе конфигурации и управлении ходом эволюции. Такие пути развития эволюционного поиска, как перезапуск, введение в популяцию новых случайных индивидов, кардинальное изменение параметров и изменение ресурсов поиска (добавление итераций, расширение популяции и т. п.), сложно включить в PDP и IDP. Кроме того, процесс принятия решения, т. е. изменение конфигурации поискового алгоритма, скрыт от пользователя. Пользователь может наблюдать лишь результаты этого выбора. Рассматривается альтернативный подход к самоконфигурированию эволюционных алгоритмов с помощью нечеткого контроллера. Процедура принятия решения и управления конфигурацией поиска в нечетких логических системах аналогична рассуждению эксперта и легко обобщается на большинство путей и настроек эволюционного поиска, которые применяет в своей работе опытный пользователь. Кроме того, пользователь может включить в нечеткий контроллер те эвристические правила и процедуры, которые сам использует в своей практике. Показывается принципиальная возможность применения нечеткой системы управления для самоконфигурирования алгоритма генетического программирования в задаче автоматизированного формирования деревьев принятия решения. Предложен минимальный набор нечетких правил и лингвистических переменных, позволяющий управлять эволюционным поиском. Обсуждается потенциал нечеткого контроллера и пути повышения эффективности процедуры самоконфигурации. Сравнение эффективности процедур самоконфигурирования проводится на практических задачах - классификации ирисов Фишера и прогнозировании побочных эффектов при лечении эпилепсии. Проводится анализ статистической значимости различий в эффективности подходов и обсуж- даются результаты. Гибридный эволюционный алгоритм автоматизированного формирования деревьев принятия решений на основе генетического программирования с реализованными процедурами самоконфигурации может быть применен в различных областях, в том числе и в ракетно-космической отрасли.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются особенности определения нагрузок и напряженного состояния несущего поворотного элемента рабочего оборудования экскаватора КТМ-405т модульного типа с электромеханическими толкателями.
Бесплатно
Исследование незамкнутой адаптивной гидростатической опоры с независимым плавающим регулятором
Статья научная
Рассмотрены конструкция и принцип оптимизации конструктивно-режимных параметров незамкнутой адаптивной гидростатической опоры с независимым плавающим регулятором расхода рабочей жидкости в сравнении с традиционными гидростатическими опорами дроссельного регулирования для направляющих узлов тяжелых металлорежущих станков. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований нагрузочных характеристик и конструктивных параметров по критерию податливости.
Бесплатно
Исследование непараметрических моделей динамических систем
Статья научная
Рассматривается задача идентификации и построения моделей стационарных линейных динамических объектов с запаздыванием в условиях непараметрической неопределенности. Изучаются модели динамических объектов высокого порядка. Рассматривается задача построения модели объекта в состоянии, характеризуемом ненулевыми начальными условиями. В качестве моделей динамических объектов используются интегралы Дюамеля и Коши-Лагранжа. Используются непараметрические методы восстановления кривых регрессии для построения моделей характеристик объектов. Получены результаты, позволяющие говорить о возможности построения достаточно качественных моделей стационарных линейных динамических объектов с запаздыванием в условиях непараметрической неопределенности. Полученные результаты могут быть применены в автоматических системах управления технологическим процессом производства или переработки и иных областях, в которых используются средства автоматического управления.
Бесплатно
Исследование непараметрических моделей процессов трубчатого типа
Статья научная
Рассматривается задача непараметрической идентификации многомерных систем со статистической зависимостью между компонентами вектора входной переменной. Последнее обстоятельство приводит к новому классу стохастических процессов, а именно процессов трубчатого характера. Сравниваются непараметрические и параметрические методы идентификации. Приведены результаты численного моделирования трубчатых процессов.
Бесплатно
Исследование плоских рычажных механизмов специальных систем
Статья научная
Представлено описание аппаратно-программного комплекса, предназначенного для исследования кинематики и динамики плоских рычажных механизмов и позволяющего синтезировать механизмы из групп Ассура. Исследуемые кинематические параметры снимаются датчиками угловых и линейных перемещений с после дующей передачей и обработкой на ЭВМ. Комплекс позволяет исследовать влияние кинематической структуры механизма и конструкции шарнирных сочленений на кинематические и динамические параметры синтезированных механизмов; испытывать различные типы шарниров и проводить сравнительные испытания применяемых в шарнирах антифрикционных материалов и смазок; проводить испытания механизмов произвольной структуры для оптимизации соотношений кинематических и триботехнических параметров по критерию максимума КПД механизма.
Бесплатно
