Математика, механика, информатика. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Рассмотрена стратегия эксплуатации технических систем с несовпадающими функциями распределения наработок элементов до отказа после аварийных и профилактических восстановлений, которая обобщает известную в математической теории надежности стратегию строго периодических восстановлений. Получены формулы коэффициента готовности и интенсивности затрат. По критериям минимума интенсивности затрат или максимума коэффициента готовности решена задача о выборе стратегии эксплуатации из рассмотренных в работе стратегии с проведением профилактических восстановлений и стратегии с проведением только аварийных восстановлений при экспоненциальных законах распределения наработок.
Бесплатно
Статья научная
Развитие компьютерной техники открывает большие возможности для исследователей в области идентификации динамических систем, предлагая новые алгоритмы и возможности их комбинирования в сложные и мощные интеллектуальные информационные технологии. В последнее время особое внимание в области машинного обучения уделяется идентификации динамических объектов, в частности, распознаванию образов в системах компьютерного зрения. Задачи компьютерного зрения возникают в различных областях: промышленность, системы охраны и наблюдения, системы сбора и обработки информации, системы взаимодействия компьютера с человеком и т. д. При решении задач машинного обучения широко и успешно применяются нейронные сети - компьютерные модели, основанные на сети нервных клеток живого организма. Использование классических нейронных сетей создает серьезные сложности при решении задач компьютерного зрения, так как они требуют значительных вычислительных и/или временных ресурсов для обучения, а также теряют важную информацию о топологии исходных данных. Для подобных задач была разработана разновидность нейронных сетей, названная сверточной нейронной сетью, которая входит в подраздел машинного обучения - глубокое обучение (deep learning). Сверточная нейронная сеть используется в качестве центральной технологии в данной работе. Она позволяет строить сложные иерархии признаков и на их основе проводить идентификацию объектов. Использование слоев субдискретизации обеспечивает инвариантность к масштабу изображения, а концепция разделяемых весовых коэффициентов позволяет значительно сократить количество параметров обучения, уменьшая время работы и вычислительную нагрузку. Использование стандартного метода обучения нейронной сети - обратного распространения ошибки - обладает определенными недостатками, которые частично устраняются с помощью использования эволюционного алгоритма оптимизации. Кроме того, качество решения задачи с помощью сверточной нейронной сети существенно зависит от ее структуры, которая тоже может стать объектом настройки с помощью эволюционных алгоритмов. В работе использован самоконфигурируемый генетический алгоритм SelfCGA для настройки структуры и весовых коэффициентов сверточной нейронной сети. Тестирование полученной системы было проведено на задаче идентификации возраста человека по фотографии.
Бесплатно
Оптическая система высокого разрешения для получения снимков Земли из космоса
Статья научная
Рассмотрены задачи фотографирования Земли из космоса с помощью оптической системы сверхвысокого разрешения. Приведены данные, полученные в результате детального расчета телескопа в специальной оптимизирующей программе.
Бесплатно
Организация информационных интернет-ресурсов для поддержки управления муниципальным заказом
Статья научная
Решается задача организации информационной среды для поддержки муниципального управления. Представлены алгоритмические и программные средства для решения задач Интернет-поддержки муниципального заказа. Предложенные подходы объединяют технологии традиционных баз данных с веб-технологиями. Особенностью решения задачи является объектная организация обмена данными между оперативной базой и веб-базой данных. Обеспечивается оперативное размещение информации на сайте, поддержка данных в актуальном состоянии, защита данных. Предложенные решения характеризуются универсальностью и кроссплатформенностью.
Бесплатно
Статья обзорная
Представлен подход, гарантирующий качество системного тестирования и подтверждения разрабатываемого бортового программного обеспечения спутников связи, навигации и геодезии. Подход базируется на архитектурной декомпозиции бортового программного обеспечения, программном моделировании подсистем спутника и высоком уровне пользовательского интерфейса инструментальных средств
Бесплатно
Статья научная
Разработан вариационно-разностный метод расчета устойчивости прямолинейных стержней на осевые инерционные нагрузки. Рассмотрена дифференциальная с конечно-разностной аппроксимацией разрешающих уравнений и вариационно-разностная формулировка краевой задачи продольно-поперечного изгиба в перемещениях. Задача приводится к обобщенной проблеме собственных чисел Ax = λBx - для нетривиального вектора x требуется подобрать собственное число λ (здесь A - матрица жесткости, B - матрица внутренних сил инерции). При рассмотрении дифференциальной формулировки задачи особенностью инерционных нагрузок является то, что дискретная матрица B приобретает нулевые значения на главной диагонали (могут вырождаться и строки матрицы). Другая особенность связана с аппроксимацией дифференциальных уравнений методом сеток, что образует матрицу B несимметричной относительно главной диагонали. Обобщенная проблема не имеет решения, также не имеет решения ее обратная форма Bx = λ *Ax, где λ * = 1 / λ. Приведение к проблеме собственных значений AB -1x = λEx и BA -1x = λ *Ex, где A -1, B -1 - обратные матрицы, E - единичная матрица, не дает результата. Поэтому выполнен переход от дифференциальной формулировки задачи к вариационной формулировке с дискретизацией вариационно-разностным методом. Для данного подхода разработан алгоритм формирования матриц A и B, основанный на единых свойствах вариаций функционала. Здесь матрица B всегда симметрична относительно главной диагонали и положительно определена. Нули на главной диагонали присутствуют (это особенность нагрузки); однако строки не вырождаются. Показана методика решения задачи. Приведены примеры вычисления собственных значений и форм потери устойчивости. Найдены критические осевые ускорения, при которых закрепленный с обеих сторон стержень теряет устойчивость, и критические угловые скорости для стержней, вращающихся в барабане центрифуги. Исследована сходимость решений от сгущения конечно-разностной сетки. Цель: разработать метод расчета стержней на инерционные нагрузки.
Бесплатно
Статья научная
Приведено сравнение методов решения уравнения радиационного теплопереноса: конечно-объемного, диск-ретно-ординатного и диффузионного приближения - на примере решения прикладных и тестовых задач. Рассмотрена целесообразность применения этих методов для различных задач.
Бесплатно
Особенности моделирования процесса полунепрерывного прессования алюминиевых сплавов
Статья научная
Приведена методика создания виртуальной модели процесса полунепрерывного прессования длинномерных строительных профилей из алюминиевых сплавов. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса полунепрерывного прессования с охлаждаемой форкамерной матрицей из сплава АД31. Проведено сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными.
Бесплатно
Особенности наведения бортовых лазерных приборов космической радионавигационной системы ГЛОНАСС
Статья обзорная
Рассматриваются особенности использования бортовых лазерных систем для периодической юстировки радиотехнических каналов измерения дальности контрольных станций спутниковой радионавигационной системы ГЛОНА СС
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты реализации нескольких поколений бортовых цифровых вычислительных систем, создаваемых в НПО автоматики, с описанием особенностей применяемой элементной базы. Для каждого поколения рассматриваются основные принципы повышения точности вычислений структурными и схемотехническими методами, включая обеспечение высокой точности вычислений при жестких ограничениях на аппаратную шкалу обработки данных. Рассмотрены резервированные однопроцессорные бортовые цифровые вычислительные машины (БЦВМ) и проблемы, возникшие с их внедрением. Также описана архитектура первых БЦВМ и их отличия от существовавших на тот момент электронно-вычислительных машин общего назначения. Акцентировано внимание на логических элементах, созданных в НПО автоматики для цифровых блоков. Проведен анализ структуры резервированной БЦВМ и описаны проблемы, связанные с выбором этой структуры. Перечислены изменения в архитектуре БЦВМ, произошедшие во втором поколении. Рассмотрены БЦВМ семейства «Малахит», реализующие принцип модульного построения системы, их архитектурные и структурные отличия от БЦВМ прошлого поколения. Данные отличия обусловливают превосходство БЦВМ «Малахит» по таким параметрам, как энергопотребление, масса, габариты, производительность и информативная емкость. Упомянута БЦВМ «Малахит-2» как попытка создания быстродействующей системы. Описаны магистрально-модульные бортовые цифровые вычислительные системы (БЦВС), назначение и принцип взаимодействия их модулей. Предложено применение матричного нейровычислителя для решения задач преобразования систем координат. Рассмотрены принцип его работы и полученный выигрыш в скорости решения задачи. Затронут вопрос о переходе от больших интегральных схем с программным управлением к сверхбольшим интегральным схемам (СБИС), реализующим нейросетевые вычисления, и создании БЦВС нового поколения «Малахит-7». Сформулированы основные направления дальнейших работ по созданию вычислительных систем. Рассмотрены такие перспективные направления, как создание распределенных систем и создание систем на кристалле в виде СБИС. В заключение отмечается, что применение нейросетевых структур можно рассматривать как один из способов существенного повышения производительности БЦВС.
Бесплатно
Особенности работы электродинамического молота
Статья научная
Рассматривается способ работы молота, приводом которого является линейный электродинамический двигатель. Рассмотрена связь импульса тока в обмотке возбуждения ротора с энергией удара. При статическом режиме работы электродинамического молота в обмотку катушки-статора и в обмотку возбуждения ротора подают токи, величина которых достаточна для втягивания ротора в статор и удерживания его в верхнем положении. Затем в обмотку возбуждения подают импульс тока для обеспечения рабочего хода ротора. Направление импульса тока в обмотке возбуждения противоположно направлению тока в статическом режиме. Длительность импульса тока меньше, чем время перемагничивания магнитопровода статора, но превышает длительность рабочего хода ротора. Приведены результаты испытаний электродинамических молотов.
Бесплатно
Особенности синтеза параллельных повышающих преобразователей с широтно-импульсной модуляцией
Статья научная
Описываются особенности повышающих и инвертирующих преобразователей с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), основанных на так называемой параллельной схеме, влияющие на эффективность существующих методик синтеза данных преобразователей. Предложены пути повышения эффективности получаемых вторичных источников питания, основанных на данной схеме.
Бесплатно
Особенности хранения функционально-потоковых параллельных программ
Статья научная
Представлены особенности хранилища (репозитория) функционально-потоковых параллельных программ, обеспечивающего создание распределенных библиотек функций и совместную разработку программного обеспечения. Показана специфика репозитория, его место в системе функционально-потокового параллельного программирования. Описывается логическая структура хранилища и ее взаимосвязь с языком программирования. Применение репозитория обеспечивает поддержку эволюционного расширения программ без изменения ранее написанного кода и может использоваться для хранения не только функций, но и других программных объектов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается способ, позволяющий оценивать точность модели движения малых тел Солнечной системы, основанный на сравнении размеров доверительных областей и смещении оценок, полученных при решении задачи наименьших квадратов для моделей различной степени полноты. Сравнение моделей возмущающих сил и выбор лучшей модели в задаче построения областей возможных движений объектов осуществляется на основе показателя, имеющего геометрически ясный и простой вид. Если значение данного показателя меньше некоторого порогового значения, то полагаем, что смещение НК-оценок можно считать малым по сравнению с размерами доверительных областей и исключение воздействующих факторов имеет незначительное влияние. В проведенном исследовании модель движения включала в себя гравитационные возмущения от больших планет, Луны, Плутона, сжатия Земли и релятивистские эффекты от Солнца. Были исследованы также линейные и нелинейные методы представления доверительной области ее граничной поверхностью. Выполнено исследование итерационного метода Ньютона, используемого для отображения точек в нелинейном случае. На примере астероидов 2011 MD и 1998 QE2, сближающихся с Землей, приводятся оценки влияния ошибок модели движения на точность построения доверительных областей. Показано, что неполный учет возмущающих сил и неточное представление наблюдений могут привести к недостоверному определению доверительных областей возможных движений малых тел Солнечной системы.
Бесплатно
Оценивание корреляционных кредитных деривативов
Статья научная
Рассматриваются подходы к оцениванию корреляционных кредитных деривативов. Исследована однофакторная модель гауссовской копулы, ставшая рыночным стандартом. Предложен способ моделирования структур зависимостей, основанный на применении широкомультипликативной аппроксимации эвентологических распределений. Произведено сравнение моделей на численном примере.
Бесплатно
Оценка возмущающего момента при моделировании движения системы наведения антенн
Статья научная
Ставится задача построения системы наведения антенны, не влияющей на ориентацию и стабилизацию космического аппарата при выполнении основной функции. Рассматривается математическая модель системы наведения антенны, позволяющая моделировать динамические процессы, возникающие в ней. Проводится оценка возможных возмущающих моментов на основе математической модели системы наведения антенны космического аппарата. По результатам моделирования находятся максимальные амплитуды возмущающего момента и соответствующие им частоты. Определяется, что полученная величина возмущающих моментов не превышает допустимых значений во всей временной области. Показано, что результаты могут быть использованы для оценки динамических процессов на космическом аппарате в целом и оценки влияния на его точность ориентации в пространстве.
Бесплатно
Статья научная
Эффективность использования неспециализированного гетерогенного кластера для реализации мультивер-сионного программного обеспечения напрямую зависит от умения учитывать и планировать его нагрузку. Повысить точность прогнозирования времени выполнения мультиверсионных программ позволяют стохастические методы оценки времени их выполнения. В качестве математической основы для такой оценки предлагается применение GERT- сетей.
Бесплатно
Оценка движения в видеопоследовательности на основе тензорного подхода
Статья научная
Рассмотрен подход к оценке движения с использованием ориентированного тензора. Представлен алгоритм построения оптического потока. Разработано программное обеспечение, с помощью которого проведены экспериментальные исследования.
Бесплатно
Оценка динамических характеристик измельчителя на основе оригинальной зубчатой передачи
Статья научная
Дается оценка динамических характеристик нового универсального измельчителя сельскохозяйственного сырья и других материалов на основе оригинальной зубчатой передачи.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются материалы по созданию программной разработки для выполнения анализа динамической устойчивости простейшей регулируемой электрической системы. Цель разработки - проанализировать динамическую устойчивость электропередачи простейшей электрической системы при появлении симметричных коротких замыканий (КЗ) на воздушной линии, а также рассмотреть изменения устойчивости при варьировании мощности нагрузки в заданной схеме, изменении длины воздушной линии и изменении конфигурации схемы с двумя трансформаторами на схему с одним трансформатором. Решение задачи анализа динамической устойчивости электроэнергетической системы осуществляется в объектно ориентированной среде программирования Delphi. Также дана оценка существующих программ по расчету динамической устойчивости электрических схем, рассмотрена возможность их применения для решения поставленной задачи. Рассмотрены постановка и условие задачи по оценке динамической устойчивости простейшей электрической системы, коротко рассмотрена методика определения угла предельного отключения генератора, показана реализация поставленной задачи, рассмотрен принцип работы созданного приложения, а также основные рабочие окна, работа с ними и сделаны выводы по работе. Планируется расширение программы: применение её к расчету по оценке динамической устойчивости при несимметричных коротких замыканиях в воздушной линии.
Бесплатно
